一種基于Z源逆變器的燃料電池汽車變換器

Ts為開關周期；T1，T2分別為有效矢量(100)、(110)的作用時間；Tz為傳統SVPWM中的零矢量作用時間，Tz=Ts-T1-T2；T0為直通時間，T0=Tz／12。
如圖5，直通狀態被均勻地分布在整個開關周期，插入的直通時間沒有額外增加開關次數，各狀態分配時間如圖5所示。

圖6所示為直通信號和開關管SW驅動信號的關系。通過分析上述電路的工作狀態可知，在直通狀態發生時，開關管SW處于關斷狀態；為了得到所需的輸入電流(正電流或負電流)保證Z網絡輸出電流(iL+iC)不小于負載電流的50％，即iL+iC=iPN／2，在逆變橋處于非直通狀態時，開關管SW工作在導通狀態。也就是說，開關管SW的驅動信號和逆變橋的直通信號為互補關系。

3 仿真結果與分析
本文對高性能Z源逆變器工作原理和狀態進行了仿真和實驗驗證，仿真和實驗電路參數如下：系統輸入電壓V0=510 V；系統輸入電容C=470μF；L1=L2=100μH，C1=C2=470μF；開關頻率fs=10 kHz；直通占空比D0=0．17。圖7和圖8是傳統電壓型逆變器和Z源逆變器在負載較輕時(RL=400 Ω)直流鏈電壓仿真結果的比較。由圖7可以看到，傳統逆變器的直流鏈電壓在非直通狀態時有電壓畸變現象，圖8顯示高性能Z源逆變器明顯消除了直流鏈電壓畸變現象。由圖9可以看出，改進后的Z源逆變器輸出電壓波形的正弦性較好，諧波較少。

4 結語
交流電機驅動系統是未來電動汽車電氣驅動系統的主流。本文采用新型Z源逆變器拓撲在繼承傳統Z源逆變器中能寬范圍調壓；允許逆變橋上下橋臂同時導通，提高了逆變橋的安全性；消除了死區對輸出交流電壓的影響；減小開關損耗，提高電能變換效率等優點的同時，針對Z源逆變器應用于燃料電池汽車后所面臨的一些固有缺點，提出了改進措施，使得Z源逆變器作為一種低成本、高可靠性的單級式升降壓逆變器實現方案，在改進后非常適合在燃料電池輸出電壓不穩定，而對輸出電能要求較高的燃料電池汽車上應用。