基于准Z源逆变器的SVPWM控制系统设计

随着新能源发电技术的兴起,逆变器在微电网并网过程中发挥着重要作用。采用准Z源逆变器的空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM）策略,可以提高直流电压利用率和逆变器的输出侧电压。以准Z源逆变器为研究目标,在分析其工作原理的基础上,深入研究其空间矢量脉宽调制方法,明确SVPWM控制在准Z源逆变器的可行性。在此基础上,根据准Z源逆变器的SVPWM控制系统原理图,搭建实物电路,测量准Z阻抗网络电容电压、直流电压和交流电压,结构验证了准Z源逆变器SVPWM调制的正确性与可靠性。     

降电容电压型准Z源三电平逆变器及其恒功率并网控制

针对传统Z源三电平逆变器的Z源网络电容电压应力大、启动时存在冲击电流等问题,提出一种新型的准Z源中点钳位式(NPC)三电平逆变器拓扑结构,并对其并网控制方法进行研究。首先,分析了新型准Z源NPC三电平逆变器的结构和工作原理;然后将恒功率控制策略引入到准Z源NPC三电平逆变器的并网控制中,并结合SVPWM调制策略实现了逆变器并网控制;最后,进行了软件仿真与硬件实验。结果表明:准Z源NPC三电平逆变器能够减小Z源网络电容电压应力,并网控制方法能够实现逆变器输出的有功、无功功率有效跟踪设定值,且并网电流谐波含量较低。     

Z源逆变器的多变量线性状态反馈控制

针对Z源逆变器具有的非线性特征,以及提高直流侧电压控制对负载变化的响应速度,提出适用于Z源逆变器独立发电系统的多变量线性状态反馈控制方案.首先,利用功率平衡在dq坐标系下建立了Z源逆变器的6阶系统模型,分析表明该系统属于3输入3输出的非线性系统;继而,利用求李导数的方法进行坐标变换,获得新坐标系下的系统可观可控的线性状态方程:在Z源电容电压的控制方程中引入了电感电流的附加控制以保证系统坐标变换时产生的一阶内部动态的稳定性:电压控制采用PI控制器确保了目标电压的无误差输出;最后.通过Simulink建立了仿真模型.验证了在负载性质变化时和输入电压变化时控制系统的有效性.     

基于新型双电压空间矢量调制的准Z源六桥臂电压源逆变器

传统多相逆变器输出电压幅值普遍低于输入电压。当负载过大,需要的直流母线电压会更高,相对应的滤波电容体积会更大,成本更高。在多相逆变器的传统控制中,死区设置的复杂性影响着输出波形的质量。针对这些缺点,将准Z源网络引入六桥臂电压源逆变器(QZS-SL-VSI)中,在分析传统六桥臂逆变器空间矢量调制策略的基础上提出了一种新的带直通控制的双电压空间矢量调制策略。首先,分析准Z源六桥臂电压源逆变器(QZS-SL-VSI)升压工作原理;接着,分析准Z源六桥臂电压源逆变器的电压矢量分布。在此基础上,详细阐述了所提出的带直通控制的双电压空间矢量调制策略以及两种基于直通零矢量作用时间分配的开关模式。最后,基于Matlab/Simulink进行仿真验证并设计了一台小功率样机进行实验验证。通过分析仿真与实验波形,充分验证准Z源六相逆变器及控制策略的正确性和可行性。     

基于模型预测控制的开关电感准Z源逆变器研究

近年来,模型预测控制(MPC)因其良好的控制特性受到广泛关注。本文研究一种应用于开关电感型准Z源逆变器(SL-qZSI)的模型预测控制(MPC)算法。首先建立开关电感准Z源逆变器的状态变量及输出变量预测模型,基于该模型计算准Z源网络电感电流,电容电压和负载电流下一采样时刻的预测值。根据多变量控制目标,得到损失函数并令其最小,得到所对应的开关状态作为下一时刻的开关状态。仿真结果验证了所研究控制方法的正确性及有效性。     

基于扰动观测器的电压源型逆变器负载电流前馈控制方法研究

传统的电压源型逆变器负载电流前馈控制方法主要依赖前馈控制环路,虽然逆变器电流局部控制效果更佳,但很难满足前馈控制的需求。为此,设计了一种基于扰动观测器的电压源型逆变器负载电流前馈控制方法。该方法通过提取逆变器负载扰动电流的前馈特征,引入扰动电流作为前馈信号,将前馈点作为输出电压,得到了逆变器负载电流的动态变化规律。同时,基于扰动观测器控制电压源型逆变器的电流偏差量,将负载电流作为外部扰动信号来抑制非线性负载的干扰,以满足对负载电流的前馈控制需求。通过仿真实验验证了该方法具有较好的前馈控制效果。     

带抽头电感的准Z源逆变器建模与特性分析

近年来,Z源逆变器、准Z源逆变器的提出解决了传统电压源逆变器在应用中的诸多局限,受到了很大的关注,但拓扑本身的一些不足也限制了其进一步的发展。本文对一种带抽头电感的准Z源逆变器进行研究,通过分析其各种工作模态,发现该拓扑具有更高的升压能力,更小的电容电压应力;本文使用状态空间平均法,提出了该类阻抗源逆变器拓扑的一般化直流侧小信号模型,并根据控制量与输出量之间的传递函数,分析了升压网络参数及直通占空比变化对系统的影响;同时设计了闭环调节器,相较于Z源逆变器、准Z源逆变器,其动态性能得到了提高。最后通过仿真和实验验证了上述特性。     

升压单元高增益准Z源逆变器

与准Z源逆变器相比,开关电感准Z源逆变器具有更高的升压性能,但在新能源发电领域,光伏或燃料电池的输出电压变化范围大,现有的开关电感准Z源逆变器依然存在实际升压能力不高的缺点,在开关电感准Z源逆变器基础上,将开关电感单元中的一个二极管用电容来代替,形成新的升压单元,提出了一种基于新的升压单元的高增益准Z源逆变器。与开关电感准Z源逆变器相比,高增益准Z源逆变器减小了一个二极管的导通压降,可获得更高的增益,并保持了输入电流的连续、输入电压源与逆变桥侧共地的优点。在相同的输入输出条件下,高增益准Z源逆变器减小了桥臂直通时间,降低了系统直通时产生的导通损耗,提高了效率。在实验室中制作了开关电感准Z源逆变器和高增益准Z源逆变器两台原理样机,实验结果验证了理论的正确性。     

单相准Z源逆变器及其SVPWM控制策略研究

主要研究了一种新型拓扑结构的Z源逆变器,即单相准Z源逆变器.分析了其等效电路及其运行状态,并将空间矢量脉宽调制(SvPWM)技术应用到单相准Z源逆变器中,着重分析了调制的基本原理并给出了单相准z源逆变器基于SVPWM的控制策略.仿真和实验结果表明,相对常规Z源逆变器.准z源逆变器能够有效抑制启动冲击电流,显著降低Z源网络中电容器件的电压应力,从而节省整体成本、增强了系统可靠性.     

用于高速永磁电机的Z源逆变器直流链电压控制策略

该文提出一种Z源逆变器直流链电压的控制策略及其实现方法。为了扩大高速永磁电机的运行范围,提高供电效率,需要依据电机运行状态实时地控制Z源逆变器的直流链电压。该文提出的策略不仅考虑电机稳态时的直流链电压,还设计动态升压曲线并采取相应的非线性控制器保证实施效果。这种控制策略统一协调了直通占空比和调制度这两个主要控制量,因此在实现电压的快速跟踪与降低损耗的同时,也保证了系统的稳定性。另外,为了保证控制策略的实施效果,该文采用一种基于电容电压间接控制的模糊PI控制系统来控制直流链电压。这种控制方式很好地抑制给定突变或负载突变引起的系统波动。此外,该策略还可以应用于各种常规的电压型Z源逆变器的脉宽调制策略。实验验证了该策略的有效性。     

Z源单相并网逆变器控制的实现

提出了Z源单相并网逆变器的控制方法;分析了Z源网络和并网逆变器的建模,并在此基础上设计了Z源单相并网逆变器调节器。Z源单相并网逆变器控制系统由Z源网络电容电压控制环和输出并网电流控制环组成。Z源网络电容电压控制环采用PID调节;输出并网电流控制环采用PI调节。仿真和实验都验证了Z源单相并网逆变器控制方法的正确性和可行性。     

新颖的单级三相电压型准Z源光伏并网逆变器

提出了一种新颖的强升压能力的单级三相电压型准Z源光伏(photovoltaic,PV)并网逆变器,并对这种逆变器的电路拓扑、改进的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制策略和低频工作模式、高频开关过程、外特性等稳态原理特性进行了深入研究,获得了重要结论和电压传输比表达式。该电路拓扑是由大升压比准Z源阻抗网络、三相逆变桥和三相LCL滤波器构成,该改进的SVPWM控制策略为大升压比阻抗网络储能电容电压控制和光伏电池最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)外环并网电流内环控制。实验结果验证了采用改进SVPWM控制策略的准Z源逆变器的实际性能。所提出的准Z源逆变器为实现低输入电压或宽变化范围输入电压的新能源并网发电提供了一种有效方法。     

新型准Z源三电平逆变器的性能分析及其并网控制特性

针对传统Z源逆变器起动冲击电流大,升压能力不足,电容电压应力大等局限性,提出了一种准Z源中性点钳位式(neutral point clamped, NPC)三电平逆变器拓扑结构。首先,分析了所提结构的工作原理及其准Z源参数的设计,在低直通占空比情况下,实现了较高逆变器电压输出,优化了电能质量,降低了准Z源网络的电容电压;其次,引入了简化PQ控制策略,实现了单位功率因数并网,电流谐波畸变率低;最后,经过Simulink软件和实验硬件研究,验证了新型准Z源三电平逆变器的优越性及其并网控制策略的有效性。     

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...     

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。     

单相Z源三电平中点钳位逆变器空间矢量调制方法

研究了一种单相Z源三电平中点钳位（NPC）逆变器。提出了一种适用于该单相Z源三电平NPC逆变器的空间矢量脉宽调制（SVPWM）方法,实现了逆变器的升压输出。根据负载电流方向和直流侧分压电容电压偏差的大小,通过调整正负小矢量的作用时间,实现了直流侧分压电容中点电位的平衡控制。仿真结果验证了该单相Z源三电平逆变器及其空间矢量调制方法的有效性。     

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.     

增强型Z源逆变器的直流链电压直接控制策略

增强型Z源逆变器与传统Z源逆变器相比不仅具有很强的升压能力,而且很大程度减小Z源网络电容、开关器件电压应力.但Z源逆变器现有控制策略是通过测量电容电压构建闭环间接控制直流链峰值电压,而Z源网络电容电压并不能准确反映直流链电压的动态特性.为了提高增强型Z源逆变器的直流链电压动态响应速度和控制精度,借助于数学建模,提出一种直流链电压直接控制的闭环控制策略,通过直接测量直流链峰值电压来提高系统的控制精度,采用电感内环、直流链峰值电压外环的双闭环控制提高了系统的动态响应速度,有效地抑制非最小相位特性对系统地影响.仿真和实验结果证明控制器对输入和负载扰动具有很好抑制能力.     

基于准Z源的多电平光伏并网控制系统研究

为了克服组串式光伏系统在部分遮挡条件下无法向外输出最大功率的问题,以准Z源逆变器为光伏逆变的基础拓扑,用模块化级联式多电平光伏逆变器结构,构建了一套可实现模块级最大功率点跟踪的光伏并网系统。与传统DC—DC级联DC—AC的光伏逆变器结构相比具有有源器件少、能量转换级数低、可靠性高等优点。文中阐述了基于准Z源逆变器的级联式多电平光伏并网系统的工作原理,并给出闭环控制策略,提出采用功率电流双闭环结构实现准Z源多电平逆变器并网控制,通过功率控制环保证准Z源网络直流侧电压恒定,电流控制环用于控制入网电流波形,减小并网谐波电流,提升并网质量。仿真结果验证了所述控制方法的有效性。     

SVPWM控制时双向Z源逆变器电容电压纹波分析

Z源逆变器在SPWM简单控制时的电容电压纹波在整个负载周期内是恒定的,而在SVPWM控制下,电压纹波会随着电压矢量相位变化而变化,故电压纹波的求解更为复杂。本文的研究证明,Z源电感取值较大,电容的电压纹波与电感值无关。但是,如果电感取值较小,那么电压纹波与电感值是相关的。分析了双向Z源逆变器在SVPWM策略下的关键电感值和电容电压纹波,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。