以传统三相阻抗型电压源逆变器为例，传统的三相逆变器具有 8 个允许的开关状态或矢
量，而

Z 源逆变器则有 9 个开关状态或矢量。除了传统逆变器工作时所具有的 6 个非零矢量

（有效矢量）和

2 个零电压矢量，Z 源逆变器还有一个另外的零电压矢量，即在原来的零

电压矢量中间插入同臂的上下器件同时导通的短路零矢量。在传统的电压源逆变器中，这个
短路零电压矢量是禁止的，因为输入端为容性，它会导致瞬间直通短路时的过电流而损坏
开关器件。而

Z 源网络的引入，使短路零电压矢量在三相电压型逆变器中成为可能。就是这

个短路零电压矢量的应用，为三相电压型逆变器提供了独特的升压、降压特性。图

4 为产生

短路零矢量的一种控制时序图。

图

4 产生短路零矢量的控制时序图

    当 Z 源逆变器工作在传统的 6 种非零电压矢量和 2 种零电压矢量的任意一种时，在一个
开关周期中逆变桥侧可以等效为一个电流源（当处于传统的两个零电压矢量状态时，逆变
桥也可以用一个零值的电流源或开路来代替），其等效电路如图

5 如下

图

5 Z 源逆变器工作在非短路零矢量时的等效电路

    当 Z 源逆变器工作在短路零矢量时，逆变器相当于短路状态，其等效电路如图 6 所示：

图

6 Z 源逆变器工作在短路零矢量时的等效电路

   若电感 L1、L2 和电容器 C1、C2 分别具有相同的电感量 L 和电容量 C，Z 源网络则变为一
个对称网络。假设电路已经工作在稳态，根据电路对称和等效电路，可得：
    vL1=vL2=vL，VC1=VC2=VC。
    假设在一个开关周期 T 中，逆变桥工作于直通状态中的一种工作状态的时间为 T0，由等
效电路图

6 可得：

    vL=VC，vd=2VC，vi=0 。
    逆变桥工作于非直通零电压状态的时间为 T1，由等效电路图 5 可得：
    vL= V0－VC，vd = V0，vi= VC－VL=2VC－V0。
    在一个开关周期 T 中，电感两端的平均电压在稳态下必然为 0，由上式可得
    。
    在一个开关周期的有效矢量时间中，加载逆变桥的直流电压为：
    。
    其中，B 是由直通零电压状态得到的升压因子，并且 B

≥1。另一方面，逆变器输出电压

的峰值可以表示为：
    。
    其中 M 为逆变器的调制因子。对于正弦脉宽调制(PWM)，M<1; 对于空间矢量调制，。上
面逆变器的输出电压可以进一步表示为

:  

    。
    上式表明，通过选择一个合适的升/降压因子 BB，输出电压可以升高和降低(相对于输入
电压

)。升/降压因子 BB 是由调制因子 和升压因子 B

≥1 决定的。

    3 Z 源逆变器的优点
    从 Z 源逆变器的电路拓扑结构可以看出，它是由一个包含电感器 L1、L2 和电容器 C1、C2
的二端口网络接成

X 形，以提供一个 Z 源，将逆变器和直流电源耦合在一起。与传统的电

压源逆变器或电流源逆变器不同的是，它允许逆变桥臂瞬时开路或短路而不会烧毁器件，
这为逆变器主电路根据需要升压或降压提供了一种机制。

Z 源网络为电源、主电路和负载提

供了巨大的灵活性。

Z 源逆变器的电源既可为电压源，也可为电流源，Z 源逆变器的主电路