改进型开关电感准 Z 源逆变器
在准Z 源逆变器中，开关器件所承受的电压应力是由逆变器侧的输入电压UPN 决定的。在相同的电压增益G 及控制方式下，不同拓扑的逆变器输入电压UPN 也是不同的。
式中：UPN1 表示改进型拓扑的逆变器侧输入电压；UPN2 表示开关电感Ⅰ型逆变器侧输入电压；UPN3表示传统准Z 源拓扑逆变器侧输入电压。图9 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逆变器侧输入电压的比较，其中横坐标表示电压增益G，纵坐标表示UPNi 与直流输入电压Uin 的比值。由图9 可知，相对于其他2 种拓扑结构，改进型开关电感拓扑的逆变器侧输入电压最低，易于选择电压应力较小的开关器件。
3 仿真结果分析
为验证前述理论分析和研究的有效性，利用Matlab/Simulink 建立了仿真模型，具体参数设置如下：输入直流电压Uin=48 V，准Z 源网络电感L=1 mH，电容C =1000 μF，输出滤波电感Lf=1 mH，滤波电容Cf =20 μF，载波频率为10 kHz，仿真结果波形如图10—14 所示。
图10、11 分别为直通比为0.2、采用简单升压控制时的仿真结果。图10 为3 种不同结构的准Z源拓扑的输出电压的波形图，改进型拓扑、开关电感Ⅰ型及传统准Z 源拓扑的直流侧电压分别为UPN1=240 V，UPN2=102 V，UPN3=80 V，本文提出的改进型拓扑具有更强的升压能力。图11 中，改进型拓扑的逆变器输出三相相电压Uabc其中一相的峰值为90 V，负载电阻为5 Ω，稳态情况下，电容电压分别为UC1=96 V，UC2=144 V，直流侧电压UPN=240 V，仿真结果与理论分析一致。
图12—14 为3 种不同结构的准Z 源拓扑的仿真结果，输入电压48 V、输出相电压峰值100 V、采用最大恒定升压控制，其中M1=0.94，M2=0.78，M3=0.67。图12 为输出电压及逆变器侧直流电压的波形图，其中Uabci(i=1,2,3)表示3 种不同拓扑逆变器输出的三相相电压。由图12 可以看出，改进型拓扑的逆变器侧输入电压最低，表明开关器件的电压应力最小；图13 为3 种拓扑的电容C1、C2 电压应力仿真结果，可以看出改进型拓扑的电容电压应力最小；图14 为电感L1 的电流仿真波形，其中IL1i(i=1,2,3)表示3 种不同拓扑流过电感L1 上的电流，可以看出改进型拓扑的电流脉动最小。