基于Simulink的改進(jìn)Z源逆變器的設(shè)計

　　2.3 開關(guān)管電壓電流應(yīng)力

　　開關(guān)管的電壓應(yīng)力等于逆變器橋臂的直流鏈最大電壓UPN.直通時承受的開關(guān)應(yīng)力大小由上面的推導(dǎo)可知為BUin,它跟調(diào)制策略相關(guān)，這與傳統(tǒng)Z源逆變器開關(guān)管上承受電壓類似。

　　而對于開關(guān)管的電流應(yīng)力：假設(shè)為理想開關(guān)管，導(dǎo)通電阻都相等，考慮三相短路時的電流應(yīng)力結(jié)合圖5很容易分析得到：

圖5　開關(guān)管電流應(yīng)力

　　因而，

　　而功率開關(guān)管最大電流應(yīng)力為：

　　其大小由輸出電流和電感上的電流決定。假設(shè)輸出電流一定，則要減少開關(guān)應(yīng)力，只有減少電感上的電流，由仿真圖6、圖7所示，改進(jìn)Z源電感上電流明顯小于傳統(tǒng)Z源電感上電流，從而不僅減少了電感上的電流限制，也減少了功率管上的電流應(yīng)力。因此在開關(guān)管和電感上的選擇上面也有效地節(jié)約了成本。

圖6 傳統(tǒng)Z源電感上電流

圖7 改進(jìn)型Z源電感上電流

　　3 基于Simulink的仿真與結(jié)論

　　電路參數(shù)選擇如表1所示。

　　改進(jìn)型Z源電容電壓和直流鏈電壓如圖8所示。

圖8 改進(jìn)型Z源電容電壓和直流鏈電壓

　　從圖8中可以看出，改進(jìn)型Z源逆變器其中一個電容上面的電壓很低，而傳統(tǒng)Z源逆變器電容電壓都是相同的，而且接近于直流鏈最大電壓。從這個方面考慮有效地減少了電容上的電壓應(yīng)力，從而對該電容的選擇有很大余地。并且由圖中可以得知，直流鏈最大電壓基本保持不變，通過一定控制策略改變直流時間可以改變其大小，這跟傳統(tǒng)Z源基本相似。本文通過對改進(jìn)型Z源的工作原理進(jìn)行分析，得出其對電感電容的選擇條件以及開關(guān)管電流應(yīng)力、電容電壓等方面均有改進(jìn)。