延展型Z源逆變器建模與調制策略研究.pdf

1、Z源逆變器通過加入直通狀態(tài)以單級結構實現(xiàn)了直流側升壓，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。然而傳統(tǒng)Z源逆變器存在Z源網絡電容電壓應力大、直流側升壓比低等缺陷。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，可多級級聯(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源網絡與逆變橋之間電路參

2、數的穩(wěn)態(tài)關系，并利用信號流圖法建立了小信號模型，獲得了直流側控制—輸出傳遞函數，利用數學模型研究了器件參數變化對于系統(tǒng)動態(tài)特性的影響。建模分析發(fā)現(xiàn)傳遞函數中存在右半平面零點，說明系統(tǒng)具有非最小相位特性，而器件參數的增加會加劇這一特性引起的負沖現(xiàn)象，同時使得暫態(tài)特性變差。
　　針對現(xiàn)有 Z源逆變器調制策略引起的開關頻率加倍、直流母線電壓應力高、電流紋波大的問題，在傳統(tǒng) SVPWM調制的基礎上研究了一種最大恒定升壓調制策略。結合直通實

3、現(xiàn)方法和SVPWM算法機理，在充分利用零矢量時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間，然后采用單橋臂六段式的方法將其注入到調制中。所研究的調制策略較大程度降低了直流母線電壓應力，而直通的注入未增加開關頻率，引起的電流電壓紋波幅值最小。
　　通過設計合適的器件參數，抑制了直通狀態(tài)導致的直流側電壓和電流紋波增大，提高了輸出電能質量。結合調制策略給出了滿足紋波抑制條件的Z源網絡參數最小值，研究了正常電流連續(xù)狀態(tài)下電感的臨

4、界值，并分析了功率開關器件的電壓電流應力；然后從無功容量最小的角度設計了輸出低通濾波器參數和抑制輕載條件下輸出振蕩的結構，保障了輸出波形的穩(wěn)定和質量。
　　為了保證輸入電壓擾動和負載變化時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。利用所建立的數學模型并結合調制策略的要求，設計了直流側雙極點雙零點形式的PI控制器；通過建立輸出濾波器數學模型明確閉環(huán)控制量與擾動量之間的數學關系，設計了交流側雙閉環(huán)解耦控