延展型Z源逆變器建模與調(diào)制策略研究.pdf

1、Z源逆變器通過加入直通狀態(tài)以單級(jí)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了直流側(cè)升壓，克服了傳統(tǒng)逆變器的不足，具有控制簡單、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。然而傳統(tǒng)Z源逆變器存在Z源網(wǎng)絡(luò)電容電壓應(yīng)力大、直流側(cè)升壓比低等缺陷。為此，本文研究了一種延展型 Z源逆變器，它能實(shí)現(xiàn)更高的升壓比和較低的電壓電流紋波，并且具有延展性，可多級(jí)級(jí)聯(lián)來提高自身升壓能力，因此更加適用于新能源等低輸入電壓的場合。
　　為了分析延展型Z源逆變器系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)特性，研究了延展型Z源網(wǎng)絡(luò)與逆變橋之間電路參

2、數(shù)的穩(wěn)態(tài)關(guān)系，并利用信號(hào)流圖法建立了小信號(hào)模型，獲得了直流側(cè)控制—輸出傳遞函數(shù)，利用數(shù)學(xué)模型研究了器件參數(shù)變化對(duì)于系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。建模分析發(fā)現(xiàn)傳遞函數(shù)中存在右半平面零點(diǎn)，說明系統(tǒng)具有非最小相位特性，而器件參數(shù)的增加會(huì)加劇這一特性引起的負(fù)沖現(xiàn)象，同時(shí)使得暫態(tài)特性變差。
　　針對(duì)現(xiàn)有 Z源逆變器調(diào)制策略引起的開關(guān)頻率加倍、直流母線電壓應(yīng)力高、電流紋波大的問題，在傳統(tǒng) SVPWM調(diào)制的基礎(chǔ)上研究了一種最大恒定升壓調(diào)制策略。結(jié)合直通實(shí)

3、現(xiàn)方法和SVPWM算法機(jī)理，在充分利用零矢量時(shí)間和不增加倍頻電流紋波的條件下，獲得了最大恒定直通時(shí)間，然后采用單橋臂六段式的方法將其注入到調(diào)制中。所研究的調(diào)制策略較大程度降低了直流母線電壓應(yīng)力，而直通的注入未增加開關(guān)頻率，引起的電流電壓紋波幅值最小。
　　通過設(shè)計(jì)合適的器件參數(shù)，抑制了直通狀態(tài)導(dǎo)致的直流側(cè)電壓和電流紋波增大，提高了輸出電能質(zhì)量。結(jié)合調(diào)制策略給出了滿足紋波抑制條件的Z源網(wǎng)絡(luò)參數(shù)最小值，研究了正常電流連續(xù)狀態(tài)下電感的臨

4、界值，并分析了功率開關(guān)器件的電壓電流應(yīng)力；然后從無功容量最小的角度設(shè)計(jì)了輸出低通濾波器參數(shù)和抑制輕載條件下輸出振蕩的結(jié)構(gòu)，保障了輸出波形的穩(wěn)定和質(zhì)量。
　　為了保證輸入電壓擾動(dòng)和負(fù)載變化時(shí)直流母線電壓和交流輸出電壓的穩(wěn)定，研究了延展型 Z源逆變器的閉環(huán)控制策略。利用所建立的數(shù)學(xué)模型并結(jié)合調(diào)制策略的要求，設(shè)計(jì)了直流側(cè)雙極點(diǎn)雙零點(diǎn)形式的PI控制器；通過建立輸出濾波器數(shù)學(xué)模型明確閉環(huán)控制量與擾動(dòng)量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，設(shè)計(jì)了交流側(cè)雙閉環(huán)解耦控