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【学术】新颖的单相电压型准Z源逆变器

北极星智能电网在线  来源:分布式发电与微电网    2015/10/20 10:54:13  我要投稿  

北极星智能电网在线讯:福州大学电力电子与电力传动研究所的研究人员黄瑞哲、陈道炼、许志龙,在2015年第16期《电工技术学报》上撰文,提出了一种电压型准Z源逆变器电路拓扑与控制策略,对构成这种逆变器的电路拓扑、具有阻抗网络储能电容电压前馈的输出电压瞬时值反馈单极性SPWM控制策略和稳态原理特性进行了深入的分析,获得了重要结论和关键电路参数的设计准则。

这种电路拓扑是由大升压比阻抗网络、单相逆变桥和单相LC滤波器依序级联构成,其中大升压比阻抗网络是由储能电感L0和依序级联的2个相同的DLCC型二端口阻抗网络单元串联构成。理论分析和实验结果表明,这种逆变器具有电路拓扑简洁、升压比大、功率密度高,输出波形失真度低、可靠性高,输入电压配制灵活、成本低、应用前景广泛等优点。

逆变器电路结构通常可分为单级、两级和多级电路结构,其中两级或多级逆变器具有电路结构和控制系统复杂、变换效率偏低、成本偏高等缺陷,因而单级逆变系统成为新能源发电领域的一个研究热点。

人们对电压型逆变器和电流型逆变器的研究取得了显著的成果,然而它们存在一些固有的缺陷:①电压型逆变器为降压型逆变器,当直流母线电压低于输出交流电压时,需要增加一级升压变换器来实现电压匹配,而电流型逆变器为升压型逆变器,当直流母线电压高于输出交流电压时,需要增加一级降压变换器来实现电压匹配;②电压型逆变器同一桥臂的功率开关不能同时导通,以避免造成短路现象,而电流型逆变器上、下桥臂任意时刻都要保持一个开关导通,避免造成开路现象,抗电磁干扰能力较差,系统可靠性降低;③由于加入死区时间或换流重叠时间,输出电压和电流波形发生畸变,导致谐波含量增大。

文献首次提出了Z源逆变器新概念及其电路拓扑和理论。Z源逆变器具有如下特点:①能够实现单级升降压功能;②桥臂可以直通或开路,电磁干扰引起的开关误直通或开路现象不会损坏电路;③不需额外加入死区时间或换流重叠时间,输出波形畸变小。

然而,Z源逆变器的许多不足也需要改进:①电压型Z源逆变器输入电流不连续且阻抗网络中电容电压应力较大;②电流型Z源逆变器的电感必须承受较大的电流;③Z源逆变器存在严重的启动冲击问题。

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