改进型Quasi—Z源网络在单相矩阵式变换器中的应用

凌敢

摘要：本文首先分析了Quasi-Z源逆变器的运行原理，为改进做准备。其次就是对其拓扑进行了改进，并结合单相—单相矩阵式变换器（MC）电路拓扑，提出了一种新型Z源MC电路结构。采用该拓扑结构的单相MC的优势在于：能够有效提高电压传输比，避免变换器桥臂因瞬间短路而对变流器造成的不可逆的损坏，系统的可靠性得到了有效提高。最后通过PSIM/Simulation软件对此新型Z源MC建立仿真模型，仿真波形验证了该MC拓扑结构具有输出/输入电压比大于等于1的特性，且电流的输入与电压输出波形良好。

关键词：Quasi-Z源网络；换流策略；单相电压型MC；PSIM仿真

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）53-0200-02

一、前言

传统MC应用在交流调速系统中，目前存在电压传输比低的问题。本文针对此问题提出了基于改进型Quasi-Z源MC。该变换器具有高电压传输比、高效率等特点，这样可以更好的应用于交流电机调速中。正是因为缺陷的存在，国内外研究此课题的人员越来越多。本文主要是以文献[4]为基础，对其电路结构进行改进，并结合三相—三相MC电路拓扑，提出一种新型的MC电路拓扑结构。其主要功能表现Z源的升压功能提高了电压传输比。

二、单相Quasi-Z源电路的改进

单相Quasi-Z源MC的改进电路结构如图1。这样的电路结构不但有效降低了Quasi-Z源的电容电压，而且响应时间变短，效率变高。在升压能力方面，二者的方式相同，效果也一样，都是通过同时导通同一个桥臂的两个反并联管而获得升压的能力。

单相Quasi-Z源电路结构经过改进后，电路运行分为直通状态和非直通状态这两种工作状态，其等效电路图分别如图2a、图2b所示。为了我们分析与计算的方便，假设单相Quasi-Z电路结构改进后，电容相等、电感相等，由此得出直通状态的方程为：

uL=0.5×（Ui×2uc） （1）

由此再得出非直通状态条件下的运行方程为：

uL1=-uc1

uL2=-uc2

uL3=-uc3 （2）

uL4=-uc4

uL=-uc

参考文献：

[1]张绍华，汤雨，谢少军.改进Z源逆变器的三次谐波注入控制策略[J].电工技术学报，2009，24（10）：114-119.

[2]汤雨，谢少军，张超华.改进型Z源逆变器[J].中国电机工程学报，2009，29（30）：28-34.

[3]蔡春伟，曲延滨，盛况.增强型Z源逆变器[J].中国电机工程学报，2011，31（S1）：259-266.

[4]汪成明，孙春霞，藤青芳.改进型Quasi-Z源逆变器[J].电气传动，2013，43（8）：38-43.

[5]侯世英，肖旭，张闯.改进型Z源逆变器[J].电力自动化设备，2011，31（8）：24-31.endprint