准Z源光伏逆变器的分析与控制

作     者：张珈玮 

作者单位：河北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李志军

授予年度：2017年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：光伏逆变器 准Z源逆变器 小波调制 变拓扑结构 SVPWM 级联多电平逆变器 PS-SPWM 

摘      要：光伏发电因其无污染、分布范围广等特点,发展迅猛。但目前光伏发电系统仍存在效率低、成本高、占用空间大等缺点,故对其优化至关重要。逆变器作为光伏发电的关键环节对性价比影响巨大,传统单级式逆变器因缺少升压环节,工作范围小,两级式逆变器则会增加成本、降低效率。故准Z源逆变器被提出,其不仅可解决传统逆变器存在的问题,且可有效提升系统可靠性,本文旨在研究准Z源逆变器调制方法及其拓扑改进。首先提出一种新型变拓扑结构。介绍变拓扑准Z源逆变器的拓扑结构及基本工作原理,通过双向开关连接级联准Z源逆变器级联单元负极,可同时实现工作范围的增加与效率的提高。当输入电压较低时其工作在级联准Z源逆变器模态,获得更宽的工作范围,当输入电压较高时其工作在等效准Z源模态,实现更高的效率。同时提出一种适用于本结构的SVPWM升压调制策略,并解析了效率提升的机理。通过仿真对所提技术方案进行验证。其次提出一种新型级联准Z源逆变器。通过对传统级联准Z源逆变器进行研究,提出一种使用双向开关连接逆变器阳极的拓扑结构,进而采用阴极双向开关、阳极双向开关交替连接级联准Z源逆变器阴极、阳极的方案,获得新型级联准Z源逆变器。对所提拓扑各模态进行分析,提出一种与之相适应的PS-SPWM调制策略,对拓扑的通态损耗进行分析,以验证拓扑效率提升,并根据输出电压、电流及其谐波畸变率,对所提拓扑进行仿真验证。最后提出一种准Z源逆变器的小波调制方法。通过对传统准Z源逆变器调制方法及传统小波调制方法存在的缺点进行分析,提出一种适用于准Z源逆变器的小波调制策略,通过改变传统小波调制采样点位置,增大直通占空比的调节范围;将直通矢量分为两等份,分别插入采样时刻两端,使其不需额外增加开关频率,且理论上可获得最大恒定直通占空比。对所提小波调制与传统准Z源逆变器调制策略进行比较,理论分析与仿真均表明,所提小波调制具有谐波小、电压利用率高、升压能力强等优点。