开关耦合电感准Z源逆变器

基于开关耦合电感准Z源逆变器拓扑的一种高升压能力逆变器,是在准Z源逆变器的基础上提出的。与开关耦合电感Z源逆变器相比,在相同的输入输出条件下,开关耦合电感准Z源逆变器具有的优点包括:输入电流连续,逆变桥和输入电压源共地,无源器件体积重量减小,以及电容电压应力降低等。本文分析了这种新拓扑的稳态工作原理,升压特性,控制策略和器件的电压应力等,最后用实验结果验证了SCI-qZSI的实际性能。     

耦合电感准Z源高升压增益变换器

在此提出一种基于耦合电感的准Z源高增益变换器,利用Z源网络的直通状态实现变换器的升压特性,同时通过调节耦合电感变比,无需极限占空比即可实现变换器的高升压增益特性。相比于传统的Z源变换器,该变换器开关管电压应力减小,可选取低电压等级、低导通电阻的MOSFET以减小导通损耗,提高变换器效率;漏感能量通过二极管放电到电容,有效利用了漏感能量,不会造成开关的电压尖峰,无需额外的电路吸收网络;此外,该变换器的输入电流连续,适用于新能源发电应用场合。在此详细分析了变换器工作于电感电流连续模式(CCM)的工作原理和直流稳态特性,给出了电路参数设计步骤及变换器功率损耗分析。最后,搭建了实验平台验证了理论分析的正确性。     

开关型电感准Z源逆变器

提出了一种用开关型电感阻抗网络来连接电源和逆变桥主电路的新型准Z源逆变器拓扑,称为开关型电感准Z源逆变器.与传统准Z源逆变器相比,开关型电感准Z源逆变器可以提高电压增益,具有明显的升压优势,而且对于给定的电压增益,也可以采用更大的调制度,从而保证良好的输出电能质量.并将简单升压控制策略和3次谐波注入调制策略分别应用于开关型电感准Z源逆变器进行仿真,仿真结果验证了新型逆变器的优越性和合理性,而且验证了3次谐波注入调制策略的优点.     

基于耦合电感的输入电流连续型高增益准Z源逆变器

基于耦合电感的输入电流连续的高增益准Z源逆变器(CL-qZSI),继承了传统Z源逆变器的优点,未增加无源器件数量,可获得更高的升压比;针对CL-qZSI,介绍了该类逆变器的拓扑推衍及其工作原理,在二极管及电容电压应力、匝比和直通占空比对升压因子的影响及耦合电感体积方面做了详细的比较,对比分析了该类逆变器各拓扑的性能。针对实验室原理样机的实验结果证明了该原理的正确性。     

一种倍压开关电容型Quasi-Z源逆变器

为弥补传统准Z源逆变器升压能力弱,电容和开关管电压应力较高,直流源输出电流断续,纹波较大,强升压能力与输出优质波形冲突等缺点,提出了一种倍压开关电容型Quasi-Z源逆变器拓扑。该拓扑是在传统准Z源逆变器的基础上通过增加一个开关电容网络、一个升压电感和一个续流二极管并经优化设计而成。通过采用简单升压调制策略控制开关管通断,实现三相桥臂直通使阻抗源进行储能,进而完成单级升压逆变的过程。该结构较传统Z源逆变器拥有成倍的升压能力,且在直通占空比较低的情况下升压能力依然具有较明显的优势,同时具有电容电压应力低,直流源输出电流连续等优点。通过仿真和实验验证了其准确性与优越性。     

一种新型的高升压增益准Z源逆变器

提出了一种新型的高升压增益准Z源逆变器(HBG-qZSI)拓扑结构,该拓扑将抽头电感与改进型开关电感结合,相比于匝比系数为1的抽头电感Z源逆变器,匝比系数为2的高升压增益准Z源逆变器大大提高了升压能力,并降低了器件的电压应力。将HBG-qZSI与其他4种典型的Z源拓扑在升压能力和器件电压应力方面作了比较。并通过仿真验证了理论的有效性。     

一种新型开关电容型Z源逆变器

针对传统Z源逆变器的直流升压因子较小、输入电流断续等缺点,提出一种新型的开关电容型Z源逆变器。开关电容型Z源逆变器保留了X型的基本结构,输入端口的2个电容和2个二极管形成开关电容结构。对开关电容型Z源逆变器的工作原理进行了详细分析,与传统Z源逆变器相比,开关电容型Z源逆变器大大地提高了电压的升压能力,只需要一个很短的直通零矢量时间就能获得高电压增益,且启动时具有抑制冲击电流的能力。同时可以保证输入电流的连续性,提高直流侧的电压利用率。此外,开关电容型Z源逆变器同样适用于燃料电池和光伏发电等分布式能源中。最后,通过仿真验证了理论分析的正确性。     

基于光伏发电的改进型Z源逆变器

随着Z源拓扑结构的不断改进,出现了阻抗网络中带有有源开关器件的结构,但其输出电压增益较低且调制范围有限.提出了具有高升压能力的耦合型开关准Z源逆变器,并加入耦合电感来消除输入电流纹波.针对有源开关器件的控制,提出改进型空间矢量脉宽调制(SVPWM)直通调制法,通过调节开关调制数i可以以较小的直通占空比获得更高的输出电压增益.采用Simulink进行仿真实验,结果验证了新型拓扑结构和改进型调制方法的可行性以及电流纹波消除的效果.     

单级升压逆变器的混合六段直通调制策略

单级升压逆变器具有独特的阻抗源网络,利用桥臂直通实现升压,能够适应宽输入电压场合。不同的直通调制方式会影响逆变器的电感电流纹波、开关管电压应力、输出电压波形质量等。传统六段直通调制将直通平均分为6份,并且不增加额外的开关次数,具有电感电流纹波小的特点。该文提出的混合六段直通调制,将传统六段直通调制作为其中一种直通插入方式,并提出另外3种直通插入方式,通过不同的输出电压增益选择相应的混合直通调制。与传统六段直通调制相比,在输出增益一定时,能够减小电感电流纹波和开关管电压应力。最后通过实验验证理论分析的正确性。     

准Z源逆变器SVPWM最大恒定升压调制策略研究

与传统Z源逆变器相比,准Z源逆变器具有电容电压应力低的优点.但是基于简单升压调制策略的准Z源逆变器存在开关器件电压应力大和开关频率高的缺陷.将SVPWM调制策略应用于准Z源逆变器,并在不产生电流纹波的条件下实现了最大调制度,不仅能够减小开关器件电压应力,而且能够降低开关频率.推导出SVPWM调制下最大恒定直通时间及其与...     

改进型开关电感准Z源逆变器

提出了一种改进型开关电感（SL）准Z源逆变器拓扑,用自举电容代替已有的SLⅠ型准Z源拓扑中传统SL的一个二极管。选用SVPWM最大恒定升压调制策略实现对逆变器的控制,在相同直通比情况下,大大提高了直流链电压增益,尤其是在直通比〈0.2时提升的效果明显。这样就给了调制度很大的取值空间,从而保证了逆变输出的电压质量,可以适应光伏、燃料电池等电压大范围波动的场合对维持逆变器直流侧电压恒定的需要。经仿真和试验,结果证明了改进型拓扑的可行性。     

Z源/准Z源逆变器在光伏并网系统中的电容电压恒压控制策略

Z源逆变器(ZSI)/准Z源逆变器(qZSI)利用独特的阻抗源网络和直通调制手段,可在单级系统中同时实现升/降压和直流-交流逆变的功能,适用于具有较大输入电压变化的光伏并网发电系统。本文以具有连续电流输入的电压源型准Z源逆变器为例,分析了基于ZSI/qZSI的光伏并网系统工作原理;针对ZSI/qZSI特殊的直通占空比与逆变调制系数制约关系,推导出ZSI/qZSI正常工作条件下的电容电压范围,提出ZSI/qZSI光伏并网系统的电容电压恒压控制策略。该控制策略将最大功率点跟踪(功率控制)和光伏系统入网电流控制(电能质量控制)解耦,简化了控制器设计,实现了ZSI/qZSI光伏并网系统的闭环控制和最大功率点跟踪,同时可确保在同等输出输入电压比的情况下开关器件电压应力最小。     

开关电感型quasi-Z源光伏逆变器研究

常规的Z源逆变器具有任意升降压的功能,同时其所需要的开关器件数量比普通升降压电路少,其单级式结构体积小效率高,而从传统Z源逆变器发展出来的quasi-Z源逆变器,不仅具有所有传统Z源逆变器的优点,同时可以降低器件的应力并减小开关纹波。本文提出的开关电感型quasi-Z源逆变器利用电感和二极管的组合取代了传统quasi-Z源电路中的电感,既保留了传统quasi-Z源电路的优点,同时提高了逆变器的升压倍数和电路的可靠性,而电容电压应力及电感电流应力比开关电感型Z源逆变器低,特别适合于光伏发电等新能源发电领域。通过利用改进的SVPWM控制算法对开关电感型quasi-Z源光伏逆变器进行仿真及实验,验证了该电路及算法的可靠性、稳定性及有效性,适合于光伏发电并网系统。     

基于开关电感的增强型Z源三电平逆变器

分析了基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的常规单z源三电平中点钳位(NPC)逆变器的升压能力,指出若直通矢量作用时间不超过某一有效矢量的作用时间,则逆变器的电压增益最大值仅为1.15,不具备升压能力。对SVPWM方法作出修改,使电压增益与z源两电平逆变器的相同。为了进一步提高升压能力,提出一种增强型z源网络,直流母线的正端和负端各引入1个开关电感(SL)单元,不仅提高电压增益,而且在相同电压增益的条件下降低了在z源网络电容的电压应力,还能实现中点电位平衡。在此基础上又提出了升压能力更强的多单元开关电感增强型z源网络。仿真结果表明,改进SVPWM方法和新型拓扑对提高z源三电平NPC逆变器的升压能力十分有效。     

三相准Z源并网逆变器的PWAM控制研究

分析了脉冲宽度幅值调制PWAM(pulse width amplitude modulation)的工作原理,结合最大化直通零矢量控制,提出一种适用于PWAM调制下的输入电压前馈、输出电压反馈的直流链峰值电压控制策略,引入的PWAM调制减少了开关频率,降低了开关损耗,设计的基于dq坐标系的电流解耦控制保证了逆变器以单位功率向电网输送能量,控制系统结构简单,在输入电压、输出电压和并网电流突变的情况下,系统动态性能良好。仿真结果验证了控制方法的正确性。     

开关电感型Quasi-Z源逆变器

提出了一种开关电感型Quasi-Z源逆变器的拓扑,该拓扑用开关电感代替传统Quasi-Z源的电感,在保留传统Quasi-Z源逆变器优点的同时,在相同直通占空比的情况下增大了其升压倍数,而且在较小的直通占空比情况下即可实现任意倍数的升压,给调制因子较大的取值空间,提高了输出电压的质量与系统的稳定性.采用改进的空间矢量实现...     

隔离型开关电感准Z源逆变器

为了克服传统Z源/准Z源拓扑升压能力不足、无法实现输入输出侧电气隔离等缺陷,提出了两种隔离型开关电感准Z源逆变器,利用隔离变压器代替传统准Z源拓扑中的一个电感,使电路具有升降压的功能。探讨了电路的工作原理及控制方法,仿真及实验结果证明了拓扑的有效性。     

基于储能型准Z源逆变器的VSG并网控制策略的研究

随着光伏发电装机容量的增加,以传统控制策略并网的分布式光伏电源会大幅度降低电网惯性,使电网稳定性减弱。针对该问题,结合准Z源逆变器的优点,在准Z源网络中引入储能单元,提出基于储能型准Z源逆变器的虚拟同步发电机(VSG)并网控制策略。分析了储能型准Z源的工作模态。采用VSG技术控制系统输出功率,调节直通占空比使光伏功率钳位在最大功率点,蓄电池自动弥补功率缺额。讨论考虑VSG暂态响应时蓄电池的配置问题,并推导直通占空比与VSG转动惯量和阻尼系数的关系,为储能型准Z源逆变器在VSG控制参数设计方面提供参考标准。最后仿真和实验验证了所提策略的有效性。     

Fault-tolerant switched capacitor–based boost multilevel inverter

This paper proposes a fault-tolerant switched capacitor (SC)–based boost multilevel inverter. The proposed inverter is able to convert a low-level dc voltage into a desired ac output voltage in single-stage power conversion. It can accomplish a high voltage gain by using multiple SC cells arrangement at reduced voltage stresses on the switching devices and passive circuit elements in the boost network. The principle of operation and steady-state analysis of the proposed topology are presented to formulate the mathematical relationship between input dc and output ac voltage. In addition to that, the proposed inverter can also provide reliable electrical power supply at prescribed ac output voltage in the event of open-circuit failure of power switches. The fault tolerability is realized by reconfiguring the pulse width modulation (PWM) control scheme, whereas the reduction in output voltage is compensated by the boosting characteristic of the inverter. The effectiveness of the proposed inverter has been compared with other impedance source multilevel inverters in terms of voltage gain, boosting capability, and voltage stresses. A laboratory prototype of the proposed inverter is developed for experimentation, and its operation is validated by simulation and experimental results.