一種基于Z源逆變器的燃料電池汽車變換器
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
然而進一步分析發(fā)現(xiàn)，它還存在如下局限性：在輕載運行時，Z網(wǎng)絡(luò)輸出電壓的最大值會越來越高，而從高頻來看，Z網(wǎng)絡(luò)輸出電壓存在很明顯的畸變；在輕載時，Z源逆變器直流鏈電壓是發(fā)散的，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。變換器存在啟動沖擊問題，不具有抑制啟動沖擊的能力，從而損壞變換器。
1．2 Z源逆變器的改進
為了解決傳統(tǒng)Z源逆變器存在的上述不足，本文引入一種高性能適合燃料電池汽車電機控制用的新型Z源逆變器。
圖3為高性能Z源逆變器的主電路圖。開關(guān)管SW使Z網(wǎng)絡(luò)的電流能夠反向流動；二極管VD保證了電源電流的單向流動；而輸入電容C給電路的反向電流提供了個通路。通過控制直通占空比和開關(guān)管SW來實現(xiàn)電路的所有功能。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/197322.htm
由文獻知，高性能Z源逆變器在Z網(wǎng)絡(luò)小電感并且負載變化范圍很大的情況下，各部分電壓之間的關(guān)系與傳統(tǒng)Z源逆變器處于正常狀態(tài)時各部分的關(guān)系完全相同。所以傳統(tǒng)Z源逆變器的電壓關(guān)系對改進后的Z源結(jié)構(gòu)仍然適用。
由圖4中的工作模式4、工作模式5和工作模式6代替了傳統(tǒng)Z源逆變器在輕載或小電感時出現(xiàn)的三種特殊的非正常工作狀態(tài)，保證電路工作正常。
高性能Z源逆變電路中逆變橋開關(guān)管可以部分實現(xiàn)零電壓開通的功能。如圖4所示，當電路處于工作模式6時，電路中的電流通過輸入電容和Z網(wǎng)絡(luò)電容構(gòu)成回路，如果此時加入直通信號，即開關(guān)SW關(guān)閉，電感中的電流不能突變，電流通過逆變橋開關(guān)管的體二極管構(gòu)成回路，形成了圖4(g)中的①所示的特殊直通狀態(tài)。該狀態(tài)使二極管把直流鏈電壓Vi箝在了零電壓，與此同時電感電流在負向減小，當減小到零后，由于已經(jīng)有直通信號，所以，逆變橋開關(guān)管零電壓導(dǎo)通，實現(xiàn)了開關(guān)管直通狀態(tài)下的零電壓開通。
它具有如下優(yōu)點：新型拓撲具有內(nèi)在的抑制啟動沖擊的能力，通過采用合適的軟啟動策略，可以實現(xiàn)變換器的軟啟動；消除了直流鏈的電壓畸變；電路對負載的適應(yīng)能力強，即能夠工作在燃料電池汽車速度變化大環(huán)境下；簡化了Z網(wǎng)絡(luò)電感的設(shè)計和控制系統(tǒng)的設(shè)計；能部分實現(xiàn)逆變橋開關(guān)管在直通狀態(tài)時的零電壓導(dǎo)通，減少了開關(guān)損耗，改善了開關(guān)管的工作環(huán)境。使其更加適合燃料電池汽車高功率密度、寬電壓范圍、瞬時過載能力強、高可靠性、輸出功率大、成本合理等要求，在燃料電池汽車上有很好的應(yīng)用前景。
2 Z源逆變器的調(diào)制方法
在眾多逆變器控制算法里，SVPWM算法以其有物理概念清晰，直流電壓利用率高，動態(tài)響應(yīng)快，在輸出電壓波形質(zhì)量相同情況下開關(guān)器件工作頻率低，開關(guān)損耗小等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用在三相逆變器的控制中。
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