改进型开关电感准 Z 源逆变器
式中T0 为直通时间。将式(14)代入式(13)中,可得出改进型开关电感准Z 源拓扑的升压因子B、电压增益G 与调制系数M 的关系式为
由于不同拓扑的准Z源逆变器输入输出电压相同,即电压增益G 相同,则改进型拓扑的直通比D可由电压增益G 表示为
将式(16)代入式(13)中,得出改进型拓扑电容C1 的电压应力UC11 由G 表示为
同理,文献[19]提出的开关电感Ⅰ型电容C1 的电压应力UC12 及文献[13]提出的传统准Z 源拓扑电容C1 的电压应力UC13,分别由电压增益G 表示为
式中M2 为开关电感Ⅰ型拓扑的调制系数,且系数a、b、c 的值分别为
同上述的分析方法,可得出3 种拓扑结构电容C2 的电压应力分别为
其中,本文提出的改进型开关电感拓扑电容C2 的电压应力UC21,文献[19]提出的开关电感Ⅰ型电容C2 的电压应力UC22,文献[13]提出的传统准Z源拓扑电容C2 的电压应力UC23。
图6、7 为3 种拓扑结构的准Z 源逆变器在相同的控制方式及输入输出条件下的电压应力比较,其中横坐标表示电压增益G,纵坐标表示电容电压应力与输入电压Uin 的比值,且i=1,2,3。由图6 可知,改进型拓扑电容C1 的电压应力最低,传统准Z源拓扑电压应力最高;由图7 可知,改进型拓扑与传统准Z 源拓扑在电容C2 上的电压应力相同,低于开关电感Ⅰ型的电压应力。
在直通状态下,由图3 可知,直流电源及电容C2 对电感L1 进行充电,电感两端的电压可表示为
式中iL1 表示电感L1 上的电流值。则单位周期内电感两端的脉动可表示为
图8 为3 种拓扑结构的准Z 源逆变器在相同的控制方式及输入输出条件下电感电流脉动的比较,其中横坐标表示电压增益G,纵坐标表示电流脉动系数ri。由图8 可知,相对于其他2 种拓扑结构,改进型开关电感拓扑的电感电流脉动最小。