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z源逆变器SVPWM控制算法的研究

Z源逆变器SVPWM控制算法的研究

作者：刘洁西华大学

学位级别：硕士

传统的电压型逆变器只能完成电压降低的传输过程且需要加入死区时间,而在实现能量大小调节可控传输的情况下,传统的逆变结构将不能满足要求。z源逆变器可任意控制电压升降变换的特点,使得其应用范围很广。本文首先介绍了z源逆变器的研... 详细信息

传统的电压型逆变器只能完成电压降低的传输过程且需要加入死区时间,而在实现能量大小调节可控传输的情况下,传统的逆变结构将不能满足要求。z源逆变器可任意控制电压升降变换的特点,使得其应用范围很广。本文首先介绍了z源逆变器的研究背景和现状,给出了研究意义和主要研究内容。在分析原有逆变器的基础上,比较了电流连续型z源逆变器、电容电压应力减小型z源逆变器、增强型z源逆变器等几种逆变器结构的特点,阐述了各个结构的工作原理及特性。然后,比较了简单升压控制、最大升压控制、空间矢量调制等几种主要控制策略的电容电压应力大小和升压能力。选用电容电压应力减小型z源逆变器为主电路,采用改进后的空间矢量调制策略,分析了负载上的电压电流的谐波含量,z源网络中电容的电压应力以及直流电压的利用率。与采用空间矢量控制的传统三相电压型逆变器对比后,得出应用于z源逆变器的改进空间矢量调制策略是可行的。最后,从提高系统的效率和降低成本的角度对z源逆变器主要器件参数进行了计算,主要涉及直通状态和非直通状态下对电容、电感大小进行综合计算设计,可控二极管的选择,以及从系统的稳定性角度出发对交流侧滤波模块进行了设计,同时也对整个系统模块进行了DSP软硬件设计,研制了z源逆变器的实验平台。

关键词： z源逆变器空间矢量调制 DSP

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z源逆变器的研究

Z源逆变器的研究

作者：谢常莹安徽大学

学位级别：硕士

传统电压源型逆变器属于降压式逆变器。在某些特定的应用场合,为获得较高的输出电压,必须增加额外的Boost升压电路。这种两级变换式电路拓扑不仅降低了装置的可靠性和效率,而且增加了装置的成本。另外,受电磁干扰等多因素的影响,电力电... 详细信息

传统电压源型逆变器属于降压式逆变器。在某些特定的应用场合,为获得较高的输出电压,必须增加额外的Boost升压电路。这种两级变换式电路拓扑不仅降低了装置的可靠性和效率,而且增加了装置的成本。另外,受电磁干扰等多因素的影响,电力电子器件可能会误触发而造成上下桥臂的直通,导致器件受短路电流冲击而损坏。因此,通常给上下桥臂的信号加入死区时间,但可能会导致输出波形的畸变。为克服传统逆变器的不足,本文对z源逆变器进行了研究。z源逆变器在直流电源和逆变桥之间加入了z型阻抗网络,使直通成为其一种正常工作状态,并利用该状态来实现升／降压功能。由于不需要额外的死区时间,交流侧输出电压、电流的波形得到了明显改善。本文对z源逆变器的研究内容有：1.拓扑结构、工作原理和工作状态的分析。2.调制策略及其仿真实现。3.主电路参数的设计,包括z源网络电容、电感的参数设计,开关管和输入二极管的电压应力分析,以及交流侧电容、电感的参数设计。4.在Matlab/Simulink仿真环境下,搭建不同调制策略下z源逆变器系统的仿真模型,并对仿真结果进行分析,验证理论的正确性。5.研究z源逆变器在具有有源滤波功能的光伏并网系统中的应用,搭建系统仿真模型,通过仿真结果验证理论分析的可行性。

关键词： z源逆变器 z源网络 Boost升压调制策略有源滤波

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z源逆变器并网应用研究

Z源逆变器并网应用研究

作者：蔡磊浙江大学

学位级别：硕士

本文对z源逆变器并网的工作模式、动态模型和控制策略进行了研究。第一章首先对z源逆变器的研究现状进行了回顾,并介绍了几种已有的并网控制策略。第二章提出了z源逆变器的直流链闭环控制。首先对z源逆变器直流链进行了小信号建模;然后... 详细信息

本文对z源逆变器并网的工作模式、动态模型和控制策略进行了研究。第一章首先对z源逆变器的研究现状进行了回顾,并介绍了几种已有的并网控制策略。第二章提出了z源逆变器的直流链闭环控制。首先对z源逆变器直流链进行了小信号建模;然后设计了z网络电容电压的闭环控制系统,并用仿真和实验验证了其正确性;第三章首先对z源并网逆变器逆变部分进行了建模,介绍了LCL滤波器尖峰抑制策略。随后介绍了零稳态误差的PR的控制策略,并在此基础上设计了准PR控制器,完成了对该控制系统的补偿环节的计算。最后在介绍完软件锁相技术后给出了仿真波形,验证了理论分析和设计。第四章介绍了z源并网逆变器的硬件设计以及DSP软件实现的流程图。其中,先介绍了主电路设计;然后介绍了辅助电源方案、驱动电路、过零点检测电路和保护电路。软件设计方面介绍了软启动程序、同步锁相程序和产生PWM波的程序。最后给出了逆变器并网运行的实验结果。最后对本文的研究工作进行了总结,并对将来的研究方向进行了展望。

关键词： z源逆变器并网直流链闭环控制锁相电流控制

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z源逆变器控制方法的研究

Z源逆变器控制方法的研究

作者：徐书豪西安石油大学

学位级别：硕士

新能源发电技术的迅速发展,对发电系统中的逆变器的性能提出了更高的要求。z源逆变器解决了传统逆变器需要加入死区时间、上下桥臂不能直通的问题,具有能够进行升降压,输入电压范围较宽的优势。但在z源逆变器的应用场合中,输入电压波动... 详细信息

新能源发电技术的迅速发展,对发电系统中的逆变器的性能提出了更高的要求。z源逆变器解决了传统逆变器需要加入死区时间、上下桥臂不能直通的问题,具有能够进行升降压,输入电压范围较宽的优势。但在z源逆变器的应用场合中,输入电压波动范围往往较大,若不加以控制,会造成输出电能质量下降。因此对z源逆变器控制方法进行研究具有重要意义,本文开展了以下研究:本文首先根据z源逆变器的两种工作状态分析了z源逆变器的工作原理,随后对包括简单升压、最大升压、三次谐波注入和直通分段SVPWM调制策略在内的四种调制策略进行了原理分析和仿真,对比分析了四种不同调制策略下的控制性能。综合考虑升压能力、输出电能质量及数字化实现难易程度,选择直通分段SVPWM作为后续直流链电压控制中的调制方法。针对传统PID控制下直流链电压快速性和超调不能兼顾的问题,在z源逆变器直流链电压控制中,提出了基于线性自抗扰控制的z源逆变器直流链电压控制策略,设计了线性自抗扰控制器并进行了参数整定研究。搭建了基于MATLAB/Simulink的仿真模型,验证了基于线性自抗扰控制的直流链电压控制策略在输入电压跌落时,相比传统PID控制,动态响应更快,当负载突变时,鲁棒性更强。根据仿真结果,在CCS6.0开发环境下编写、调试了基于线性自抗扰直流链电压控制系统的控制程序。以TMS320F28335 DSP作为主控芯片,设计并开发了z源逆变器硬件电路,硬件电路主要包括z源网络、三相逆变主电路、电容电压检测电路、LC滤波电路。并在硬件电路上进行了实验,实验结果与仿真结果吻合,验证了控制方法的有效性。

关键词： z源逆变器调制控制直流链电压控制线性自抗扰控制

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z源逆变器光伏并网控制策略的研究与优化

Z源逆变器光伏并网控制策略的研究与优化

作者：姚燕河北工业大学

学位级别：硕士

近年来,太阳能发电产业发展迅猛,而并网发电逐渐成为太阳能光伏利用的主要趋势。在光伏发电并网系统中,逆变器作为光伏发电侧和电网侧的连接器件,起着至关重要的作用。对并网逆变器控制策略的研究与改进能够提高系统的效率、延长系统的... 详细信息

近年来,太阳能发电产业发展迅猛,而并网发电逐渐成为太阳能光伏利用的主要趋势。在光伏发电并网系统中,逆变器作为光伏发电侧和电网侧的连接器件,起着至关重要的作用。对并网逆变器控制策略的研究与改进能够提高系统的效率、延长系统的寿命、降低成本。本课题所研究的z源型逆变器具有能够同时实现升降压功能的特点,在光伏发电这种输出变化范围较大的系统中充分体现了它的优越性,有着很好的应用前景。本课题对z源逆变器光伏并网系统的控制策略进行了深入的研究与合理的设计。首先对z源逆变器的拓扑结构、工作原理、脉宽调制技术和主要参数的理论波形进行了研究与分析,并对z源逆变器采用了状态空间平均法建模。然后对z源逆变器光伏并网系统的控制策略进行了研究,主要分为三个控制,即并网电流控制、z源电容电压控制和最大功率点跟踪控制。其中并网电流控制与z源电容电压控制均采用了PI调节器,通过对各控制环节的阶跃响应和波特图的分析,得到了满足系统设计要求的调节器参数。最大功率点跟踪控制设计了一种变步长的扰动观察法,减小了系统稳定运行时在最大功率点附近的振荡。其次根据国际标准IEEE Std.929-2000和UL1741的要求,并网系统需要具有反孤岛保护的功能,本文采用了有源频率漂移法实现了系统的孤岛保护。最后对并网系统进行了MATLAB仿真,通过对仿真结果的分析,验证了所设计的控制策略的可行性与优越性。

关键词： z源逆变器光伏并网最大功率点跟踪孤岛检测 MATLAB仿真

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z源逆变器控制方法的研究

Z源逆变器控制方法的研究

作者：顾斌浙江大学

学位级别：硕士

本文对新近提出的z源逆变器的控制方法进行了系统的研究。传统的三相逆变器有两种基本拓扑:电压源型和电流源型。这两种类型的逆变器由于自身拓扑的特点而存在理论上的局限,在许多应用场合造成装置造价高,效率低。z源逆变器的提出有效... 详细信息

本文对新近提出的z源逆变器的控制方法进行了系统的研究。传统的三相逆变器有两种基本拓扑:电压源型和电流源型。这两种类型的逆变器由于自身拓扑的特点而存在理论上的局限,在许多应用场合造成装置造价高,效率低。z源逆变器的提出有效地克服了这两类传统逆变器的不足,并提供了一些传统电压源和电流源逆变器无法得到的新特性。文中通过对z源逆变器两个典型应用系统的分析说明了z源逆变器的新特性。正弦脉宽调制(SPWM)和空间矢量脉宽调制(SVPWM)由于具有总谐波失真度(THD)小、开关频率恒定、实现方便等优点而在传统逆变器中得到了最为广泛的应用。对SPWM和SVPWM控制输出波形的分析表明,在SPWM控制的三相调制基波中注入不同的零序分量就可以得到与其相对应的不同的SVPWM控制。本文在系统的分析了传统SPWM和SVPWM控制策略的基础上,结合z源逆变器的特有工作特点,通过对传统SPWM和SVPWM控制的改进,提出了几种用于z源逆变器的SPWM和SVPWM控制方法,给出了各种控制方法的仿真和DSP实现。仿真和实验结果说明了各种控制方法的正确性和可行性.同时文中对各种控制方法的器件电压、电流应力和对z网络L、C参数的选择的影响进行了比较分析,这些比较分析为z源逆变器PWM控制方法的优化选择提供了理论基础。

关键词： z源逆变器载波脉宽调制空间矢量脉宽调制直通零状态(矢量)

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z源逆变器谐波抑制策略研究

Z源逆变器谐波抑制策略研究

作者：安威威上海应用技术学院

学位级别：硕士

随着社会的发展和进步,电力电子技术变得越来越成熟,逆变器也得到了十分广泛的应用。大量的逆变器和相关设备的应用会加大国家电网中的谐波污染,这一问题已经得到了众多学者的关注。一般应用中的逆变器可以分为电压型和电流型两种类型... 详细信息

随着社会的发展和进步,电力电子技术变得越来越成熟,逆变器也得到了十分广泛的应用。大量的逆变器和相关设备的应用会加大国家电网中的谐波污染,这一问题已经得到了众多学者的关注。一般应用中的逆变器可以分为电压型和电流型两种类型。这两种类型的逆变器中前者是降压型的,后者是升压型的,这样就使其应用范围比较狭窄。导致这种情况的原因是这两种逆变器的逆变桥臂不能同时导通。由于自身的局限性这两类逆变器在很多应用场合造成效率低、成本过高。如果要增加这两种逆变器的应用范围,就必须把原先的一级电路结构转变成二级电路结构。这样做会造成很大的资源浪费。z源逆变器的提出可以很好的解决这两种逆变器的不足,并且不用增加转换电路的控制级数就可以实现升降压的能力。受到逆变器本身的结构和控制方法的限制,z源逆变器的输出侧将会含有大量不需要的谐波干扰。因此,为了加大z源逆变器的应用范围,就必须解决这一问题。解决这一问题主要可以从两个方面着手,一方面是运用改进型的电路,另一方面是优化其控制方法。最后对输出侧进行合理的滤波设计也是十分重要的,这样可以大大的降低其输出侧电压和电流的畸变,从而达到对谐波的抑制效果。本文的主要内容有：(1)对z源逆变器基本电路进行了分析,通过与一般的逆变器进行对比得出其工作和升压原理。对不同的电路结构可以分析得出升压因子B与直通占空比D0之间的联系,这样将有利于研究z源逆变器的输出效率。(2)通过分析z源逆变器在不同的控制策略对逆变器输出电压谐波的影响,将会有利于选取更加合理的控制方法。对这些控制方法运用MATLAB进行仿真验证,通过实验结果得出其实际的控制效率。在稳定状态下对输出电压和电流的总谐波畸变率(THD)进行仿真分析,用实验数据验证其对输出谐波的抑制效果。(3)对z源逆变器进行系统建模,并分析了逆变器功率器件的应力。通过z源网络的设定要求,然后选取合适的电容和电感器件。对不同的载波比的设定进行定量分析,研究其在不同的情况下对THD的影响。在调制波中加入三倍频谐波来分析和验证其对z源逆变器的输出效率和THD的影响。最后通过对合理的滤波器进行设计,用仿真验证设计和理论分析的正确性和有效性。

关键词： z源逆变器直通零矢量功率器件应力谐波抑制 THD分析

基于滑模控制的z源逆变器在单相光伏系统中的应用

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中国电机工程学报 2008年第21期28卷 33-39页

作者：陈宗祥蒋赢潘俊民刘晓东上海交通大学电气工程系上海市闵行区200240 安徽工业大学电气信息学院安徽省马鞍山市243000

将z源逆变器应用到单级单相光伏并网系统中。该逆变器集成了最大功率跟踪(maximum-power-point-tracking,MPPT)、升/降直流侧电压和并网发电三个功能。根据系统要求以及z源网络在直流侧表现出的非最小相位的特性,该文提出使用两个具有... 详细信息

将z源逆变器应用到单级单相光伏并网系统中。该逆变器集成了最大功率跟踪(maximum-power-point-tracking,MPPT)、升/降直流侧电压和并网发电三个功能。根据系统要求以及z源网络在直流侧表现出的非最小相位的特性,该文提出使用两个具有积分补偿的固定频率滑模控制器以保证系统的鲁棒性,以此消除非最小相位特性给系统带来的不良影响,保证z源电容电压不产生超调和振荡,从而并网电流不发生畸变。该文利用小信号法分析了该闭环系统的稳定性。仿真和实验结果均验证文中提出的逆变器和控制方法的正确性和有效性。

关键词： z源逆变器光伏并网滑模控制固定频率非最小相位

SVPWM在基于DSP+FPGA的z源逆变器中的应用

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南开大学学报（自然科学版） 2009年第5期42卷 77-81页

作者：郭天勇赵庚申程如岐赵二刚赵耀王庆章南开大学天津市光电子薄膜器件与技术重点实验室天津300071

介绍了一种利用现场可编程门阵列(FPGA)产生空间矢量脉宽调制(SVPWM)的方法,同时结合DSP的AD采样数据对FPGA进行控制,通过仿真及其在小功率z源逆变器中的实际电压输出波形,验证了此方案的可行性.该方法具有执行速度快、性能稳定、控制... 详细信息

介绍了一种利用现场可编程门阵列(FPGA)产生空间矢量脉宽调制(SVPWM)的方法,同时结合DSP的AD采样数据对FPGA进行控制,通过仿真及其在小功率z源逆变器中的实际电压输出波形,验证了此方案的可行性.该方法具有执行速度快、性能稳定、控制精度高等优点.

关键词： FPGA 单相SVPWM z源逆变器直通零矢量