第 28卷第 06期
2011年 12月
Vol. 28 No. 06
Dec.，2011
华 东 交 通 大 学 学 报
Journal of East China Jiaotong University
文章编号：1005-0523（2011）06-0033-05
收稿日期：2011-09-25
作者简介：徐凯（1987－），男，硕士研究生，研究方向是电力电子与电力传动。
电流型 Z 源逆变器的 SHE-PWM 控制
徐 凯，宋平岗
（华东交通大学电气学院，江西 南昌，330013）
摘要：传统的电流源应用中，需要保证电路不能出现阻断状况。使用 Z源的电流源不仅允许电路出现阻断状况，而且通过对
电路的控制实现电流的升降。本文对电流源的 Z 源拓扑结构进行了分析，并推导了其输入输出的关系式。同时将这种拓扑
结构运用在了基于 SHE-PWM控制的单相电流源逆变器上。以及运用 MATLAB/SIMULINK工具对分析进行了仿真验证，以
此说明这个电路的特性。
关键词：Z源；电流源；升降电流；特定谐波消除
中图分类号：TM464 文献标志码：A
Z源功率变换器是一种比较新型的变换器结构
［1］
，它克服了传统的电压源和电流源的一些缺点。通过
Z 源功率变换器本身不是一个电源，但是它与电压源或电流源连接后使得电源可以直通，而电流源可以阻
断。这首先是由浙大的彭方正教授
［2-3］
提出的，之后国内外对此进行了大量细致的研究并且提出了一些改
进的拓扑结构，但那些研究主要集中在电压源应用一块，而对于电流源的具体应用涉及的较少，下面主要
谈论的 Z 源变换器在电流源中的应用。
Z 源变换器是有两个电感和两个电容组成，它是电感接在负载两端，然后电容 X 形的接在电感的两边
即如图 1 中的 Z源变换器。它们是 Z 源分别在电压源和电流源中的应用。这里就是要实现一种应用 Z源变
换器来实现电流源升降的电路。并对这个电路经过理论推导来得到其输入和输出的关系。
对于电流源 SHE-PWM 逆变器的控制中，一般逆变器都是三相的，而没有单相的。这是因为电流源不
能阻断，如果在单相工作状态时其必然会出现断态的情况。但是加了 Z 源电流源可以工作在断态情况下，
而且为了实现电流的提升必须有断态情况，因此可以实现单相的电流源SHE-PWM逆变控制。
1 原理
1.1 电流源 Z 源的拓扑结构
电流源 Z 源电路如图 1 所示，在电流源上并联一个二极管 D，而 Z 源右边有一个开关 S。通过和电压源
的 Z 源比较可以发现其主要电路都是两个电感 L
1
，L
2
及两个电容 C
1
，C
2
的叉形结构，差别只是二极管和开关
的位置不同。而它们在电路中的作用是不一样的，电压源中的二极管是用于防止负载对电源 DC 反向充
电，与负载并联一个开关是用来实现直通从而升高电感上的电流以达到升高电压的作用；而在电流源中，
二极管与电流源反并联来起到续流作用使得输出的电流值大于电流源的电流值 I
S
，与负载串联一个开关通
过断开负载来提升电容的电压使负载两端的电压增大来提高负载上的电流
［4-5］
。
在两种类型的电路中，其工作时为了升压或升流都是要增加电容上的电压。但是它们的实现方法不
一样，电压源是通过对负载进行短路来实现，而电流源是通过对负载进行断路来实现的。因为对于电压
源，在对负载短路后其电感上电流增大，然后恢复电路工作后给电容充入更多的电使得电容电压增大。而
对于电流源，其电源本身的电流无法增大来增加负载上的电流，需要通过增加二极管上的续流电流来达到
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