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Z源逆变器的直驱永磁风力发电并网控制

将Z源逆变器应用于永磁直驱风力发电系统中。该逆变器能实现升降压变换的功能,同时不需要死区时间。本文以电压源型Z源逆变器为例,分析了基于Z源逆变器的永磁直驱风力发电系统并网的工作原理,针对其独特的阻抗网络和直通调制手段,采用改进升压控制方法,提出了一种基于Z源逆变器的直驱永磁风力发电并网控制策略。仿真结果表明,该控制策略具有良好的动态性能,提高了系统稳定性。     

具备非线性负载控制的准Z源逆变器控制策略

针对离网型分布式发电系统,研究了由准Z源逆变器和单相全桥逆变器组成的电路基本工作原理,深入分析了一种具有非线性负载电压波形控制能力的准Z源逆变器控制策略。提出了直接对准Z源直流母线电压的峰值进行采样与控制的方法,研究了重复控制+比例控制的复合控制实现负载电压外环控制以及采用比例控制电感电流内环控制来改善非线性负载下输出电压的谐波含量(THD)的方法。实验结果验证了此处系统控制策略的有效性及可行性。     

基于滑模控制的新型双准Z源NPC型五电平逆变器并网控制策略

针对传统双Z源二极管箝位(NPC)型五电平逆变器的Z源网络电感启动电流过大、升压能力有限等问题,提出一种新型的双准Z源NPC型五电平逆变器拓扑结构。用一种新型的双准Z源结构代替传统的双Z源结构,能够降低近2/3的Z源网络电感启动电流,提升逆变器直流侧电压接近2倍。将滑模控制应用到准Z源五电平逆变器系统的控制中,该方法无需线性化处理,只需通过系统数学模型就可推导出适当的控制规律。分析新型双准Z源五电平逆变器拓扑的工作原理;应用状态空间法和小信号模型对准Z源五电平并网系统进行数学模型推导和分析,并进行滑模控制器的设计;仿真和硬件实验结果表明,与传统比例-积分(PI)控制相比,滑模控制能够显著提高系统稳定性,降低电流谐波。     

基于E-L模型的Z源T型逆变器无源控制策略研究

首次将非线性的无源控制(PBC)理论引入到Z源T型逆变器的控制上,该方法不需要对受控对象进行线性化处理,通过选取合适的能量函数与注入阻尼,确定无源控制规律函数,简化了控制系统的结构。首先,根据Z源T型并网逆变器的数学模型写出其无源欧拉(E-L)表达式,然后,选取适当的能量函数与注入阻尼,确定无源控制规律函数,并结合SVPWM算法驱动逆变器开关动作;最后,软件仿真实验和实际硬件样机试验验证了无源控制系统方法的可行性和有效性。     

Z源三电平并网逆变器的准PR控制系统

Z源三电平逆变器将具有独特性能的Z源拓扑和高性能的三电平逆变器相结合,能够充分发挥两者的优势。由于Z源三电平逆变器的拓扑结构相比两电平逆变器更加复杂,为了避免并网控制策略中复杂的坐标变换和解耦过程,进而提高系统效率,将准PR控制引入Z源三电平并网逆变器中。在理论分析的基础上,将准PR控制和SVPWM调制算法相结合,设计出了系统完整的控制策略,实现了Z源三电平逆变器在两相静止αβ坐标系下对电网交流信号的无静差跟踪,简化了传统的系统控制结构,提高了系统的性能。最后在Matlab/Simulink仿真软件中建立了Z源三电平并网逆变器的的仿真模型。仿真结果表明,相比于传统的两电平逆变器,该三电平逆变器输出的电压更接近正弦波,谐波畸变率更低,系统的鲁棒性更强。     

增强型Z源逆变器

Z源逆变器利用特殊的X型LC网络实现升降压功能,同桥臂允许直通,提高了逆变器的可靠性.但传统Z源逆变器的升压能力有限,不适用于需要高升压增益的场合.提出一种增强型Z源逆变器拓扑,其具有以下优点:显著增强了逆变器的升压能力,扩大了Z源逆变器的应用场合;实现高调制因子,提高整个逆变器输出的电能质量;有效地降低Z源网络电容的电压应力,有助于减小系统的体积和成本.对增强型拓扑进行了稳态分析,仿真和实验结果验证了该逆变器拓扑的特点.     

Z源逆变器最新进展及应用研究

Z源逆变器利用其独特的阻抗网络来实现升降压变换,从而能更好地适用于输入电压宽范围变化的场合.介绍了传统Z源逆变器的工作原理及特点,由于存在电容电压应力高、启动冲击电流大的缺陷,又对比分析了两种Quasi-Z源逆变器和新型Z源逆变器的改进情况;然后归纳了各种Z源逆变器的应用,并以光伏系统中的应用为例,对比介绍了已有的Z源逆变器的并网控制方法;分析了Z源逆变器并网系统目前存在的问题,对其今后的发展方向做出了展望,并指出Z源系统中的谐波、无功电流等电能质量问题将是今后的研究热点.     

Z源逆变器的电压电流双闭环控制

提出了Z源逆变器的电压电流双闭环控制方法,分析了Z源逆变器控制系统的建模,并在此基础上设计了Z源逆变器双闭环控制系统的调节器.Z源逆变器双环控制的电流内环调节器采用比例环节,以提高内环的开环增益;电压外环调节器采用PID环节,以在系统稳定的条件下增加其带宽.由于Z源逆变器是三相三线制系统,所以在实现控制系统时引入了Clarke变换,从而实现了三相三线制的解耦.仿真和实验证明了Z源逆变器的电压电流双闭环控制方法的正确性.     

Z源光伏建筑并网逆变器的无差拍控制研究

对一种新型的光伏建筑并网逆变器——Z源逆变器的无差拍控制进行了研究。在阐述了Z源逆变器的升压原理和无差拍电流控制原理的基础上,将无差拍电流控制应用于Z源并网逆变器控制中。通过MATLAB仿真表明,该控制方法控制策略简单、有效,具有良好的稳态和动态特性,实现了Z源逆变器的单位功率因数并网。     

基于阻抗源的单相光伏并网系统研究

近年来太阳能并网发电系统得到广泛应用,并网逆变器是系统核心部件,系统中逆变器多采用多级式结构。采用阻抗源代替DC/DC升压装置,在升压的同时稳定逆变桥直流侧电压,保证后级逆变器的稳定工作,使并网电流相位严格跟踪电压相位,实现单位功率因数的并网。由于阻抗源不含开关管,允许桥臂直通短路状态的出现,消除了死区时间,降低成本的同时减小了并网电流的谐波畸变,改善了系统输出。采用文献[1]中的光伏阵列模型,利用改进的电导增量法实现最大功率点,解决跟踪速度及精度的矛盾,证明基于阻抗源的单相光伏并网系统的可靠性。     

基于滑模控制的Z源逆变器在单相光伏系统中的应用

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。     

基于Z源逆变器的屋顶并网光伏发电系统

结合城市中大规模光伏发电的应用以及屋顶光伏组件汇流的特点,在光伏并网发电系统中选择Z源逆变器代替普通逆变器.对Z源逆变器的工作原理进行了详细的分析,对主要的工作状态进行了数学推导,与普通的电压源、电流源拓扑相比,可以实现任意升降压.介绍了某屋顶光伏发电示范项目的设计以及其采用Z源逆变器的实际工作效果.实践证明,采用Z源...     

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。     

Z源NPC三电平变换器恒功率并网控制策略研究

Z源中点钳位式(NPC)三电平变换器把逆变和升压两种环节结合在一起,结构简单、工作效率高,但是针对这种结构输出的无功功率研究较少。提出了一种Z源NPC三电平变换器的恒功率并网控制策略。首先对这种变换器的结构及原理进行分析;再把恒功率控制引入到这种变换器的并网控制中,并采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)实现了变换器的并网控制。MATLAB/Simulink软件仿真结果证明了这种变换器能够提高电压升压比。该控制策略可使变换器输出的有功功率、无功功率稳定于设定值,且并网电流谐波较低。     

采用Z源变换器的小型风力并网逆变系统

基于Z源变换器的小型风力发电并网系统的工作特点及控制结构,不同于传统的电压型逆变器,Z源变换器引入特定的阻抗源网络将变换器主电路和电源耦合在一起,并且通过新增直通零矢量调制实现独特的直流升压功能,从而得到大范围变化的交流输出电压.经过对系统电路和要求的分析,文章对控制系统进行简单的设计.通过原有正弦波调制因子的控制,实现内环并网电流的单位功率因数运行和外环Z源电容电压的稳定;通过直通零矢量调制对发电机输出整流电流进行闭环控制,实现风力发电机的电能输出控制.最后,以2.5kW Z源变换器装置进行实验,实验结果验证了分析的正确性.     

基于三相Z源并网逆变器的间接单周控制策略

提出一种基于三相Z源网络的间接单周控制方式,解决常规控制方式所带来的系统复杂与响应速度慢的缺点。结合Z源阻抗网络中输入输出关系,建立三相Z源并网逆变器状态平均方程数学模型,运用单周控制原理推导控制方程,以实现单位功率因数并网。仿真结果表明,基于单周控制的三相Z源并网逆变器能在单个工频周期内(0.02s)实现单位功率因数并网,其输出电流谐波畸变率小于1%,且输出几乎不受输入电压波动的影响。与传统Z源并网逆变器比较,基于单周控制的间接电流控制方式能在没有电流采样环节的情况下快速实现单位功率因数并网,具有动态响应快、稳定性较强、鲁棒性较优的特点。     

基于Z源逆变器的光伏发电系统研究

基于Z源逆变器的光伏并网系统,其工作特点及控制结构不同于传统的电压型逆变器,可以利用逆变器桥臂直通状态实现升压功能,从而满足光伏电池电压大范围变化场合下的并网要求.对控制系统进行了详细的设计和分析,研究了一种加入直通零矢量的Z源变流器串联双环控制方案,实现了最大功率点跟踪(MPPT)和并网控制.最后,以3 kW的Z源变换器装置进行实验.实验结果验证了该控制方案的正确性.     

新型Z源光伏并网发电系统

本文提出了一种新型Z源光伏并网发电系统,与传统的Z源光伏并网发电系统相比,具有更高的功率密度,同时光伏电池与逆变桥臂实现了共地,电磁干扰(EMI)也更小。分析了该发电系统的工作原理和调制策略,并提出了一种能够维持直流链峰值电压恒定的并网控制策略,实现了光伏电池的最大功率点跟踪(MPPT)、直流链电压的升压以及网侧电流的单位功率因数运行。仿真和实验结果验证了新型Z源光伏并网发电系统能够适应光伏电池电压的宽范围变化,具有很好的应用前景     

基于Z源电容电压变化的并网电流控制策略

Z源逆变器属于单级系统,具有结构简单,允许逆变桥同一桥臂上下功率器件直通,输出波形畸变小等优点,在光伏发电等输入电压变换范围比较大的场合具有很好的应用前景。在光伏并网系统中,并网电流的频繁变化将会对电网的电能质量带来负面影响。为此,本文结合单相Z源光伏并网逆变器的特点,提出了通过Z源电容电压变化来调节并网电流幅值的控制方法。该方法能够减小并网电流的波动,从而改善并网电流的波形质量。实验结果证明了该控制策略的有效性。