摘要 相比于传统电压源、电流源型逆变器，Z源逆变器可以实现升降压变换，而且同一桥臂可以发生桥臂直通现象，所以Z源逆变器具有较高的可靠性。但随着Z源逆变器的推广应用，发现其本身也存在着缺点。本文主要针对Z源逆变器的技术发展路线，通过检索、统计、分析了Z源逆变器领域的专利申请状况以及技术分布现状。 关键词 Z源逆变器；专利；技术分布
前言
在新能源发电的能量转换与传递过程中，逆变器起着重要的作用。传统的逆变器可分为电压型逆变器和电流型逆变器。电压型逆变器输出电压低于直流输入电压，即实现降压输出，因此在低电压或者电压变化较大的场合需要在前级加入升压电路，导致整个系统结构复杂，效率降低。电流型逆变器是升压输出，也会存在上述类似的缺点。另一方面，传统逆变器桥臂上下开关管不能同时导通，因此必须在上下桥臂开关信号之间加入死区时间，但死区时间的加入又会使得输出波形畸变，电磁干扰严重。而Z源逆变器具有独特的阻抗网络结构，可利用桥臂直通 现象实现对直流输入电压的升降压，即Z源逆变器是升降压型逆变器，能有效克服传统逆变器的不足[1-2]。
但随着Z源逆变器的推广应用，传统Z源逆变器的拓扑也存在着一些缺陷①Z源网络电容电压高于输入直流电压，导致电容体积与成本较高；②Z源逆变器升压能力有限；③Z源逆变器存在启动冲击回路，容易损坏Z源逆变器。
本文从专利申请现状和技术分布现状进行分析，为以后提高审查效率奠定基础。
2 专利申请现状
针对Z源逆变器，作者在中英文专利库中对世界范围内的专利申请进行了检索。对该领域的专利申请现状分别从申请量、申请人、技术分布以及技术分布与申请人的关系等角度进行统计分析。
2.1 申请量
Z源逆变器在2008年以前申请量较少，属于一种新兴的技术，可以看出，其申请量在2009年
到2014年突然增加，并在2015年达到高峰，虽然过程中有小幅回落，但总体维持在增长的状态。由于发明专利申请日起18个月公布，因此，实际数据中会出现2015年之后的专利申请量比实际申请量少的情况。
2.2 申请人
申请量靠前的是中国申请人华南理工大学，并且，大学的申请量占主要部分，这是因为2002年彭方正教授首先提出的Z源逆变器，Z源逆变器大部分还处于大学研究的前沿的理论状态。但是，随着技术的发展，格力、美的以及国外一些公司正在逐渐将其应用到实践中。
2.3 技术分布
从技术分布来看，涉及Z源逆变器的技术主要致力于新型拓扑的研究，占申请量的71%，这是Z源逆变器研究的热点，同时也会涉及一些控制方法和应用的研究。 2.4 技术分布与申请人的关系
从技术分布与申请人的关系来看，涉及Z源逆变器改进拓扑和控制方法的专利大多出现在高校申请中，而涉及Z源逆变器的应用的专利大多出现在公司的申请。
3 技术分布现状分析
为了克服传统逆变器的缺陷，彭方正教授于2002年首次提出Z源逆变器。但随着Z源逆变器的推广，传统Z源逆变器输出电流不连续以及升压能力不够等问题，制约着Z源逆变器的发展，因此需要对其进行改进。
3.1 Z源逆变器拓扑研究现状
针对传统Z源逆变器的缺陷，提出了一系列改进型Z源逆变器拓扑。
（1）准Z源逆变器[3]
为了解决Z源逆变器的输入电流不连续和电容电压应力大的问题，提出了准Z源逆变器的拓扑结构。准Z源逆变器采用非对称结构，通过调整电感的位置或者调整电容的位置，可以使Z源逆变器的输入电流连续、降低了电容两端的电压应力。 （2）提升升压能力的改进型Z源逆变器[4]
在传统Z源逆变器的基础上增加一个有源开关和电感，二者和原电路的二极管一起构成前级B
oost电路，再和Z源网络串联，提升了升压能力。输入电感与输入电源串联，输入电流连续，并且不会形成启动冲击回路；有源开关的控制信号直接由直通零矢量信号输入，不需要增加额外的控制。用开关电感替换Z源电感，在每个电感中增加3个二极管和1个电感，虽然成本增加，但升压能力得到大大提高。
3.2 Z源逆變器控制方法研究现状
Z源逆变器控制的核心目的在于调节直通占空比，使直流电压按照期望值输出。控制方式可分为直接控制方式和间接控制方式。直接控制方式具有良好的动态响应特性，但是由于直流电压为高频脉冲输出，信号不易采集，硬件实现复杂；间接控制方式通过采集电容（和直流电源）两端电压来间接控制直流电压。虽然响应速度较直接控制方式慢，但在硬件实现上简单，应用较广泛。
3.3 Z源逆变器应用领域研究现状
Z源逆变器较传统逆变器具有本质上的优势，因此，被应用到越来越多的领域。例如：燃料电池领域、光伏发电系统和风电发电系统中。
4 趋势预测
首先，Z源逆变器拓扑中高增益拓扑结构依然是该技术领域中研究的重点和热点。其次，从逆变桥角度而言，由于允许直通，Z 源逆变器相对于传统电压型逆变器具有更高的可靠性。但是对于其输入侧二极管而言，无论发生短路故障还是开路故障，都将给后级逆变桥带来不可逆转的损害。发生短路故障时，电感电压为正，电感电流上升。发生开路故障时，电感电压有正有负，电感电流呈上升趋势，短路和开路故障分离困难。目前针对Z 源逆变器的故障诊断尚无切实有效的诊断方法，因此，Z源逆变器的故障诊断技术也将会成为日后学者努力研究的方向。
参考文献
[1] 徐聪，程启明，李明，等.Z源逆变器及其多种改进拓扑结构的比较[J].电网技术，2014，38（10）：2926-2931.
[2] 汤雨.Z源逆变器拓扑分析与对比[J].新型工业化，2013，（6）：33-40.
[3] 李长云，张超，张迎春.Z-源/准Z-源逆变器拓扑的演绎机理[J].高电压技术，2016，42（7）
：2111-2118.
[4] 邓凯，梅军，郑建勇，等.改进型开关电感准Z源逆变器[J].电网技术，2013，37（11）：3254-3261.
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