基于Simulink的改進Z源逆變器的設計

　　2.3 開關管電壓電流應力

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

　　而對于開關管的電流應力：假設為理想開關管，導通電阻都相等，考慮三相短路時的電流應力結合圖5很容易分析得到：

圖5　開關管電流應力

　　因而，

　　而功率開關管最大電流應力為：

　　其大小由輸出電流和電感上的電流決定。假設輸出電流一定，則要減少開關應力，只有減少電感上的電流，由仿真圖6、圖7所示，改進Z源電感上電流明顯小于傳統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力。因此在開關管和電感上的選擇上面也有效地節約了成本。

圖6 傳統Z源電感上電流

圖7 改進型Z源電感上電流

　　3 基于Simulink的仿真與結論

　　電路參數選擇如表1所示。

　　改進型Z源電容電壓和直流鏈電壓如圖8所示。

圖8 改進型Z源電容電壓和直流鏈電壓

　　從圖8中可以看出，改進型Z源逆變器其中一個電容上面的電壓很低，而傳統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Z源基本相似。本文通過對改進型Z源的工作原理進行分析，得出其對電感電容的選擇條件以及開關管電流應力、電容電壓等方面均有改進。