【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子变换装置，尤其涉及紧凑型准z源双输出逆变器及其载波pwm调制方法。
技术介绍
1、近年来双交流输出系统在电动汽车、新能源发电并网等领域获得重要应用。双交流系统的核心为双输出逆变器。现有的双输出逆变器均属于降压逆变器范畴，对于光伏并网系统而言，需要在前级增加额外的升压电路，增加了系统的复杂度和控制难度。本专利技术提出的紧凑型准z源双输出逆变器具备在单级模式下的升压和逆变，简化了拓扑结构，本专利技术所提出的载波pwm调制方法在调制波中注入三次谐波并加入直流偏移量和直流脉动量，可以在一定程度上提升直流母线电压利用率，该调制方法简单易实现，具有更低的谐波畸变率和更高的效率。
2、迄今未见有关紧凑型准z源双输出逆变器及其载波pwm调制方法的文献报道和实际应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是，针对一种具有升压能力的三相三电平双输出逆变器，从节约成本和减小逆变器体积的角度出发，提出一种体积小、成本低、结构合理且具备升压能力的紧凑型准z源双输出逆变器；并提供科学合理、适用性强、效果突出的调制方法。
2、为实现上述目的，本专利技术的紧凑型准z源双输出逆变器及其载波pwm调制方法的具体技术方案如下：
3、一种紧凑型准z源双输出逆变器，其特征在于，两组直流电源vdc1、vdc2，两组对称的准z源网络，一个具有两个交流输出端口的三电平逆变器；其中，直流电源vdc1的正极与上侧准z源网络的输入端相连，直流电源vdc2的负极与下侧准z源网络的输
4、所述准z源网络电路包括电感l1、电感l2、电感l3、电感l4、电容cu1、电容cu2、电容cl1、电容cl2、二极管d1、二极管d2，所述电感l1的一端与电源vdc1的正极相连，电感l1的另一端与二极管d1的阳极和电容cu1的负极相连，二极管d1的阴极与电感l2的一端以及电容cu2的正极相连，电容cu1的正极与电感l2的另一端以及三电平逆变器的正极端p相连；电源vdc2的正极与电源vdc1的负极相连，电源vdc2的负极与电感l3的一端相连，电感l3的另一端与二极管d2的阴极以及电容cl2的正极相连，二极管d2的阳极与电感l4的一端以及电容cl1的负极相连，电容cl2的负极与电感l4的另一端以及三电平逆变器的负极端n相连，电容cu2的负极与电容c3的正极相连，并将电容cu2的负极与电容cl1的正极相连的点定义为中点o；
5、所述开关模块均由一个绝缘栅双极晶体管tkx与一个反并联的二极管dkx组成，符号tkx和符号dkx的下标符号kx表示其所在的开关模块，其中，x∈{a，b，c}，k∈{1，2，3，4，5，6}；所述开关模块skx中二极管dkx的阳极与绝缘栅双极晶体管tkx的发射极相连，并将二极管dkx的阳极与绝缘栅双极晶体管tkx的发射极相连接的点定义为开关模块skx的发射极，二极管dkx的阴极与绝缘栅双极晶体管tkx的集电极相连，并将二极管dkx的阴极与绝缘栅双极晶体管tkx的集电极相连接的点定义为开关模块skx的集电极；a相桥臂有2个输出端，分别为上输出端a1和下输出端a2，b相桥臂有2个输出端，分别为上输出端b1和下输出端b2，c相桥臂有2个输出端，分别为上输出端c1和下输出端c2；3个上输出端a1、b1和c1共同组成逆变级1；3个下输出端a2、b2和c2共同组成逆变级2；逆变级1所带的三相负载为zla1、zlb1、zlc1，逆变级2所带的三相负载为zla2、zlb2、zlc2；
6、开关模块s1a的集电极与直流母线正极端p相连，开关模块s1a的发射极与开关模块s2a的集电极相连，开关模块s2a的发射极与开关模块s3a的集电极相连，开关模块s3a的发射极与开关模块s4a的集电极相连，开关模块s4a的发射极与直流母线负极端n相连；将开关模块s1a的发射极与开关模块s2a的集电极相连接的点定义为交流输出端a1；将开关模块s3a的发射极与开关模块s4a的集电极相连接的点定义为交流输出端a2；
7、开关模块s1b的集电极与直流母线正极端p相连，开关模块s1b的发射极与开关模块s2b的集电极相连，开关模块s2b的发射极与开关模块s3b的集电极相连，开关模块s3b的发射极与开关模块s4b的集电极相连，开关模块s4b的发射极与直流母线负极端n相连；将开关模块s1b的发射极与开关模块s2b的集电极相连接的点定义为交流输出端b1；将开关模块s3b的发射极与开关模块s4b的集电极相连接的点定义为交流输出端b2；
8、开关模块s1c的集电极与直流母线正极端p相连，开关模块s1c的发射极与开关模块s2c的集电极相连，开关模块s2c的发射极与开关模块s3c的集电极相连，开关模块s3c的发射极与开关模块s4c的集电极相连，开关模块s4c的发射极与直流母线负极端n相连；将开关模块s1c的发射极与开关模块s2c的集电极相连接的点定义为交流输出端c1；将开关模块s3c的发射极与开关模块s4c的集电极相连接的点定义为交流输出端c2；
9、开关模块s5a的集电极与直流中性点o相连，开关模块s5a的发射极与开关模块s6a的发射极相连，开关模块s6a的集电极与开关模块s2a的发射极相连；
10、开关模块s5b的集电极与直流中性点o相连，开关模块s5b的发射极与开关模块s6b的发射极相连，开关模块s6b的集电极与开关模块s2b的发射极相连；
11、开关模块s5c的集电极与直流中性点o相连，开关模块s5c的发射极与开关模块s6c的发射极相连，开关模块s6c的集电极与开关模块s2c的发射极相连；
12、三相阻感负载zla1、zlb1、zlc1的一端分别连接到上输出端a1、b1、c1，三相阻感负载zla1、zlb1、zlc1的另一端相连接；三相阻感负载zla2、zlb2、zlc2的一端分别连接到下输出端a2、b2、c2，三相阻感负载zla2、zlb2、zlc2的另一端相连接。
13、本专利技术还提供了一种紧凑型准z源双输出逆变器的载波pwm调制方法，它包括以下步骤：
14、步骤一：设置紧凑型准z源双输出逆变器a相、b相和c相桥臂均相同的开关模块数量和合理开关状态，所述紧凑型准z源双输出逆变器每相桥臂上同相上输出端输出电位与下输出端输出电位之间均存在约束关系，且相同，对于所述a相桥臂，上输出端a1输出电位va1≥下输出端a2输出电位va2，所述a相桥臂、所述b相桥臂和所述c相桥臂均有6个开关模块、均有8种合理开关状态，对于所述a相桥臂：
15、工作状态1：开关模块s1a、开关模块s2a、开关模块s3a、开关模块s5a导通，此时，上输出端本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种紧凑型准Z源双输出逆变器，其特征在于，包括依次连接的两组直流电源Vdc1、Vdc2，两组对称的准Z源网络，一个具有两个交流输出端口的三电平逆变器；其中，直流电源Vdc1的正极与上侧准Z源网络的输入端相连，直流电源Vdc2的负极与下侧准Z源网络的输入端相连，且两组直流电源的中点与两组准Z源网络的中点相连；上侧准Z源网络的输出端与三电平逆变器的正极端相连，下侧准Z源网络的输出端与三电平逆变器的负极端相连，两组准Z源网络的中点与三电平逆变器的中点相连；三电平逆变器有三相桥臂：A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂，每相桥臂由6个开关模块S1x～S6x组成，其中，x∈{a，b，c}，所述开关模块均由一个绝缘栅双极晶体管Tkx与一个反并联的二极管Dkx组成，符号Tkx和符号Dkx的下标符号kx表示其所在的开关模块，其中，x∈{a，b，c}，k∈{1，2，3，4，5，6}。
2.根据权利要求1所述的紧凑型准Z源双输出逆变器，其特征在于，所述准Z源网络的结构包括电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、电容CU1、电容CU2、电容CL1、电容CL2、二极管D1、二极管D2，所述电感L1
3.根据权利要求1所述的紧凑型准Z源双输出逆变器，其特征在于，所述开关模块Skx中二极管Dkx的阳极与绝缘栅双极晶体管Tkx的发射极相连，并将二极管Dkx的阳极与绝缘栅双极晶体管Tkx的发射极相连接的点定义为开关模块Skx的发射极，二极管Dkx的阴极与绝缘栅双极晶体管Tkx的集电极相连，并将二极管Dkx的阴极与绝缘栅双极晶体管Tkx的集电极相连接的点定义为开关模块Skx的集电极；A相桥臂有2个输出端，分别为上输出端A1和下输出端A2，B相桥臂有2个输出端，分别为上输出端B1和下输出端B2，C相桥臂有2个输出端，分别为上输出端C1和下输出端C2；3个上输出端A1、B1和C1共同组成逆变级1；3个下输出端A2、B2和C2共同组成逆变级2；逆变级1所带的三相负载为ZLA1、ZLB1、ZLC1，逆变级2所带的三相负载为ZLA2、ZLB2、ZLC2；
4.根据权利要求1所述的紧凑型准Z源双输出逆变器，其特征在于，开关模块S1a的集电极与直流母线正极端P相连，开关模块S1a的发射极与开关模块S2a的集电极相连，开关模块S2a的发射极与开关模块S3a的集电极相连，开关模块S3a的发射极与开关模块S4a的集电极相连，开关模块S4a的发射极与直流母线负极端N相连；将开关模块S1a的发射极与开关模块S2a的集电极相连接的点定义为交流输出端A1；将开关模块S3a的发射极与开关模块S4a的集电极相连接的点定义为交流输出端A2；开关模块S5a的集电极与直流中性点O相连，开关模块S5a的发射极与开关模块S6a的发射极相连，开关模块S6a的集电极与开关模块S2a的发射极相连。
5.根据权利要求1所述的紧凑型准Z源双输出逆变器，其特征在于，开关模块S1b的集电极与直流母线正极端P相连，开关模块S1b的发射极与开关模块S2b的集电极相连，开关模块S2b的发射极与开关模块S3b的集电极相连，开关模块S3b的发射极与开关模块S4b的集电极相连，开关模块S4b的发射极与直流母线负极端N相连；将开关模块S1b的发射极与开关模块S2b的集电极相连接的点定义为交流输出端B1；将开关模块S3b的发射极与开关模块S4b的集电极相连接的点定义为交流输出端B2；开关模块S5b的集电极与直流中性点O相连，开关模块S5b的发射极与开关模块S6b的发射极相连，开关模块S6b的集电极与开关模块S2b的发射极相连。
6.根据权利要求1所述的紧凑型准Z源双输出逆变器，其特征在于，开关模块S1c的集电极与直流母线正极端P相连，开关模块S1c的发射极与开关模块S2c的集电极相连，开关模块S2c的发射极与开关模块S3c的集电极相连，开关模块S3c的发射极与开关模块S4c的集电极相连，开关模块S4c的发射极与直流母线负极端N相连；将开关模块S1c的发射极与开关模块S2c的集电极相连接的点定义为交流输出...
【技术特征摘要】
1.一种紧凑型准z源双输出逆变器，其特征在于，包括依次连接的两组直流电源vdc1、vdc2，两组对称的准z源网络，一个具有两个交流输出端口的三电平逆变器；其中，直流电源vdc1的正极与上侧准z源网络的输入端相连，直流电源vdc2的负极与下侧准z源网络的输入端相连，且两组直流电源的中点与两组准z源网络的中点相连；上侧准z源网络的输出端与三电平逆变器的正极端相连，下侧准z源网络的输出端与三电平逆变器的负极端相连，两组准z源网络的中点与三电平逆变器的中点相连；三电平逆变器有三相桥臂：a相桥臂、b相桥臂和c相桥臂，每相桥臂由6个开关模块s1x～s6x组成，其中，x∈{a，b，c}，所述开关模块均由一个绝缘栅双极晶体管tkx与一个反并联的二极管dkx组成，符号tkx和符号dkx的下标符号kx表示其所在的开关模块，其中，x∈{a，b，c}，k∈{1，2，3，4，5，6}。
2.根据权利要求1所述的紧凑型准z源双输出逆变器，其特征在于，所述准z源网络的结构包括电感l1、电感l2、电感l3、电感l4、电容cu1、电容cu2、电容cl1、电容cl2、二极管d1、二极管d2，所述电感l1的一端与电源vdc1的正极相连，电感l1的另一端与二极管d1的阳极和电容cu1的负极相连，二极管d1的阴极与电感l2的一端以及电容cu2的正极相连，电容cu1的正极与电感l2的另一端以及三电平逆变器的正极端p相连；电源vdc2的正极与电源vdc1的负极相连，电源vdc2的负极与电感l3的一端相连，电感l3的另一端与二极管d2的阴极以及电容cl2的正极相连，二极管d2的阳极与电感l4的一端以及电容cl1的负极相连，电容cl2的负极与电感l4的另一端以及三电平逆变器的负极端n相连，电容cu2的负极与电容c3的正极相连，并将电容cu2的负极与电容cl1的正极相连的点定义为中点o。
3.根据权利要求1所述的紧凑型准z源双输出逆变器，其特征在于，所述开关模块skx中二极管dkx的阳极与绝缘栅双极晶体管tkx的发射极相连，并将二极管dkx的阳极与绝缘栅双极晶体管tkx的发射极相连接的点定义为开关模块skx的发射极，二极管dkx的阴极与绝缘栅双极晶体管tkx的集电极相连，并将二极管dkx的阴极与绝缘栅双极晶体管tkx的集电极相连接的点定义为开关模块skx的集电极；a相桥臂有2个输出端，分别为上输出端a1和下输出端a2，b相桥臂有2个输出端，分别为上输出端b1和下输出端b2，c相桥臂有2个输出端，分别为上输出端c1和下输出端c2；3个上输出端a1、b1和c1共同组成逆变级1；3个下输出端a2、b2和c2共同组成逆变级2；逆变级1所带的三相负载为zla1、zlb1、zlc1，逆变级2所带的三相负载为zla2、zlb2、zlc2；
4.根据权利要求1所述的紧凑型准z源双输出逆变器，其特征在于，开关模块s1a的集电极与直流母线正极端p相连，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王汝田，王皓，张世语，王秀云，陈志忠，刘闯，郭东波，王跨，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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