開關電感型Z源逆變器及其在光伏并網系統(tǒng)中的應用研究.pdf

1、隨著人類能源危機的日益加重，新能源發(fā)電技術受到了越來越多的關注。太陽能發(fā)電作為一種新興的綠色能源，具有永不枯竭、無污染、不受地域限制等優(yōu)點，成為了最受關注的新能源發(fā)電方式，也最有可能成為將來人類的主要能源形式。太陽能發(fā)電技術是利用光生伏打效應原理制成的太陽能電池板將太陽能直接轉化為電能的發(fā)電技術，具有不消耗化石燃料、電能就地生產，不需要長距離輸送、沒有環(huán)境污染、可靠性高、壽命長、安全性能好、適合分布式發(fā)電、與其他能源系統(tǒng)兼容等優(yōu)點，特別

2、適用于傳統(tǒng)電網不方便達到的偏遠地區(qū)的供電。太陽能發(fā)電系統(tǒng)主要包括光伏電池板、逆變器及其控制系統(tǒng)組成，目標是通過控制并網逆變器實現并網電流與電網電壓同相位，并網電流諧波畸變率低，并能適應光伏電池板功率隨著環(huán)境因素變化的特性即實現最大功率跟蹤功能。并網逆變器是光伏并網發(fā)電系統(tǒng)的核心部件和關鍵技術。傳統(tǒng)的光伏并網逆變器主要有電壓源型和電流源型的并網逆變器，傳統(tǒng)的逆變器都存在一定的缺點與局限性，比如傳統(tǒng)的電壓源逆變器不能實現單級的升壓功能，在光

3、伏并網系統(tǒng)中應用時要加入前級的Boost升壓電路，這樣增加了系統(tǒng)的體積與成本降低了效率，而且傳統(tǒng)的電壓源并網逆變器不允許同-橋臂的上下管同時導通，為了增強系統(tǒng)的可靠性要對同一橋臂的上下管導通信號中加入死區(qū)時間，而死區(qū)的加入會影響逆變器輸出的并網電流的波形質量。
　　Z源逆變器的提出克服了傳統(tǒng)逆變器的不足。Z源逆變器是在傳統(tǒng)電壓源逆變器和直流電源之間接入-個由電感、電容組成的對稱阻抗網絡而形成的新型電力電子變換電路，通過同-橋臂的上

4、下管同時導通形成直通狀態(tài)實現單級的升壓與逆變功能提高了系統(tǒng)效率，較傳統(tǒng)逆變器Z源逆變器允許同-橋上下管直通克服了傳統(tǒng)逆變器因電磁干擾而造成的誤導通從而損壞逆變器的情況，而目不需要加入死區(qū)時間提高了逆變輸出的波形質量。由于Z源逆變器較傳統(tǒng)的逆變器具有上述獨特的優(yōu)點所以一經提出就受到了廣泛的關注與研究，對Z源逆變器的研究主要集中在其拓撲的改進與并網控制的控制策略方面的研究。
　　本文通過研究傳統(tǒng)Z源逆變器的特點，提出一種新型的開關電感

5、型的Z源逆變器，分析其工作原理和控制方法為其在光伏并網系統(tǒng)中的應用打下基礎，并采用改進的無差拍解耦控制策略將開關電感型的Z源逆變器應用到光伏并網系統(tǒng)中。本文研究工作主要包括以下三個部分。
　　第一部分，對傳統(tǒng)Z源逆變器進行研究，在此基礎上提出開關電感型的Z源逆變器，并分析其工作原理和控制方法并通過MATLAB仿真與實驗驗證。并對兩者的性能進行比較得出開關電感型Z源逆變器在光伏并網系統(tǒng)中應用的優(yōu)越性。
　　第二部分，分析研究現

6、有的基于Z源的光伏并網控制策略，提出改進的無羞拍解耦控制策略與改進的空間矢量相結合的控制方法并將其應用在開關電惑型的Z源并網系統(tǒng)中。并通過MATLAB仿真軟件對控制策略進行仿真與實驗驗證。
　　第三部分，調試基于開關電感型Z源逆變器的光伏并網樣機，重點對逆變器控制部分的硬件電路部分進行設計與調試，主要包括電壓電流采集模塊、故障撿測模塊、鎖相環(huán)模塊、開關量模塊、開關信號的光耦隔離模塊等。并給出主要的軟件控制設計方法，最終實現樣機的基