基于Simulink的改进Z源逆变器的设计

　　2.3 开关管电压电流应力

　　开关管的电压应力等于逆变器桥臂的直流链最大电压UPN.直通时承受的开关应力大小由上面的推导可知为BUin,它跟调制策略相关，这与传统Z源逆变器开关管上承受电压类似。

　　而对于开关管的电流应力：假设为理想开关管，导通电阻都相等，考虑三相短路时的电流应力结合图5很容易分析得到：

图5　开关管电流应力

　　因而，

　　而功率开关管最大电流应力为：

　　其大小由输出电流和电感上的电流决定。假设输出电流一定，则要减少开关应力，只有减少电感上的电流，由仿真图6、图7所示，改进Z源电感上电流明显小于传统Z源电感上电流，从而不仅减少了电感上的电流限制，也减少了功率管上的电流应力。因此在开关管和电感上的选择上面也有效地节约了成本。

图6 传统Z源电感上电流

图7 改进型Z源电感上电流

　　3 基于Simulink的仿真与结论

　　电路参数选择如表1所示。

　　改进型Z源电容电压和直流链电压如图8所示。

图8 改进型Z源电容电压和直流链电压

　　从图8中可以看出，改进型Z源逆变器其中一个电容上面的电压很低，而传统Z源逆变器电容电压都是相同的，而且接近于直流链最大电压。从这个方面考虑有效地减少了电容上的电压应力，从而对该电容的选择有很大余地。并且由图中可以得知，直流链最大电压基本保持不变，通过一定控制策略改变直流时间可以改变其大小，这跟传统Z源基本相似。本文通过对改进型Z源的工作原理进行分析，得出其对电感电容的选择条件以及开关管电流应力、电容电压等方面均有改进。