抽头电感准Z源逆变器

提出一种高升压比的单级升压逆变器,它在传统准Z源逆变器拓扑中引入抽头电感无源网络,因此称为"抽头电感准Z源逆变器"(tapped inductor quasi-Z-source inverter,TL-qZSI)。该抽头电感无源网络包括一个抽头电感和两个二极管,替代了原准Z源逆变器中的一个电感。类似于抽头电感Z源逆变器(tapped inductor Z-source inverter,TL-ZSI),所提出的逆变器也能提供高升压能力,但比TL-ZSI略低些。分析电路的工作机理、升压能力和控制策略,讨论设计上的考虑。最后通过基于简单升压控制方法的实验结果验证该拓扑的实际性能。     

Z源逆变器的研究

Z源逆变器用一个独特的阻抗网络将电源和变换电路相耦合,因而拥有常规逆变器所不具备的既能升压又能降压的特性。介绍了Z源逆变器的工作原理和运行状态,推算出Z源逆变器的升压原理。仿真结果证明了Z源逆变器的升压能力及若选取合适的阻抗网络参数可使Z源逆变器工作于所需要的状态。     

准Z源逆变器SVPWM直通调制策略改进

基于SVPWM直通调制策略的准Z源逆变器应用越来越广泛,可实现在同等电压增益下调制度达到最大,从而减小开关器件的电压应力.直通零矢量六分段SVPWM调制策略对零矢量时间的利用率较低,只能达到75％,因此提出直通零矢量八分段的SVPWM调制策略,以最大程度利用零矢量的时间,理论利用率达到100％,在此基础上不增加开关频率...     

增强型双向Z源逆变器三段式SVPWM调制策略

Z源逆变器解决了传统逆变器无升压能力、上下桥臂不能直通的问题,但依然存在升压能力有限、存在非正常工作状态和无法实现能量回馈的局限性。文中提出了一种增强型双向Z源逆变器,用开关电感单元代替传统Z源逆变器Z源网络中的电感,将原有的二极管用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)代替,从而提高了升压能力,解决了传统Z源逆变器存在的非正常工作状态,实现了能量的双向流动。并提出一种基于三段式的改进型空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)策略,降低了器件的开关损耗。通过Matlab/Simulink进行建模仿真验证了所提出的调制策略的参考价值。     

改进型Z源逆变器

针对传统Z源逆变器的直流升压因子较小、启动冲击严重、直流侧的电压利用率较低等缺点,提出了一种改进型的Z源逆变器拓扑.在传统拓扑中加入一个电感和一个全控开关,提高了直流升压因子,利用该电感上的电流不能突变的特性,使得启动时阻抗网络上的电容的冲击电流大幅减小,从而不需要采用软启动策略;同时该拓扑还保证了输入电流连续,减小了...     

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。     

一种低开关次数和高电压增益的准Z源逆变器不连续调制

准Z源逆变器因输入电流连续、结构简单等优势被广泛地用来代替传统的两级结构。针对现有调制策略存在的生成栅极信号复杂、逆变桥开关器件切换次数过多、开关管的开关损耗大和电压增益不足的问题,提出一种低开关次数和高电压增益的准Z源逆变器不连续调制策略。该策略在每个周期内使用更少的参考信号即可生成栅极控制信号,同时这种不连续调制策略的开关信号在每个基频的部分周期内被钳位到正极或负极,使得逆变器开关次数显著减少,进而降低了开关管的开关损耗。此外,通过合理设计直通时间和直通插入位置,获得最大输出电压增益。MATLAB/PLECS仿真和RT-LAB实验结果验证了该调制策略的正确性和有效性。     

Z源逆变器与传统逆变器在PV系统中比较研究

为选取合适的逆变器拓扑结构,从开关器件功率的概念出发,对3种逆变器拓扑结构在光伏发电系统中的应用进行比较.理论上计算出传统逆变器和在不同的直通状态控制下的Z源逆变器的开关器件总功率,通过Matlab软件仿真比较了3种逆变器拓扑结构中的开关器件总功率.最后给出的Simulink仿真实验证明,为在光伏发电系统设计中选择合适的拓扑结构,提供了参考与理论依据.     

Z源逆变器及其多种改进拓扑结构的比较

相比于传统电压源、电流源型逆变器,Z源逆变器可以实现升降压变换,而且桥臂无需要插入死区时间,所以逆变器具有较高的可靠性。但同时传统Z源逆变器具有电容电压较高,存在启动冲击等问题。为了解决这些问题,研究学者提出了各种改进型Z源拓扑,但这些拓扑只能改进传统Z源逆变器的部分缺陷,而且改进的缺陷各不相同,这就导致使用者难以准确选择拓扑结构。为此,对常见的多种Z源逆变器拓扑进行了理论分析和仿真研究,从应用场合、性能优劣等方面进行了区分,以为使用者提供参考。     

Z源逆变器空间矢量调制的新策略

与传统逆变器相比,Z源逆变器允许逆变桥臂直通,通过控制一个周期内直通状态的时间便可实现输入直流电压的升降变换。首先,分析两种Z源逆变器的改进型拓扑并详细说明其工作原理;接着,阐述了Z源逆变器的空间矢量调制方法,进而提出一种新的基于直通零矢量作用时间分配的调制策略,以充分利用传统零矢量,并对开关表进行优化,减小损耗,实现最大升压,充分提高逆变器工作性能;再基于Matlab/Simulink仿真平台搭建了主电路模型,采用基于C语言编程的S函数建模法实现Z源逆变器的新型调制策略进行仿真实验。最后,设计了1台基于DSP TMS320F28335控制的小功率样机,并进行了实验验证。实验波形很好地验证了改进型拓扑的优势,充分说明了新策略的可行性、有效升压性。     

开关电感Z源三电平中点钳位逆变器的研究

Z源三电平中点钳位逆变器有效地结合了Z源网络的开关电感特性和三电平逆变器的特点,但升压能力有限。针对这一问题,文章提出了开关电感Z源三电平中点钳位逆变器。新逆变器通过改进电路拓扑获得了更强的升压能力,能显著提高系统的输出电压。文章采用改进载波同相层叠调制法控制开关管的工作,该方法简单、可靠、易于实现。仿真结果验证了新拓扑的可行性及有效性。     

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。     

Z源升压变换器

传统BOO ST拓扑由于理论上的缺陷,实用输出电压有限。为了克服这些理论上的缺陷,提出了Z源升压变换器(ZBC)。该Z源升压变换器用一个独特的Z源网络把输出整流器和输入电源连接起来。通过控制主开关导通比,该变换器在导通比小于0.5的时候就很容易达到任何想要的升压比。这能解决许多升压困难的问题。仿真结果证明了这一新性能。     

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。     

基于开关耦合电感单元的Z源逆变器

在常见的几种Z源逆变器拓扑结构的基础上引入一种开关耦合电感单元,提出了基于开关耦合电感单元的Z源逆变器。这种逆变器利用开关耦合电感单元取代传统Z源逆变器中Z源网络的电感,可以提高Z源逆变器电压增益。研究发现,利用的开关耦合电感单元个数越多,开关耦合电感单元一二次侧电压变比越大,Z源逆变器电压增益能力越强。以由2个电压变比都为2的开关耦合电感单元组成的Z源逆变器为例进行了仿真和实验,仿真与实验的结果验证了理论分析的正确性。     

新型三相Z源逆变器的研究

Z源逆变器凭借其独特的优点正逐步取代传统逆变器成为研究热点。但传统Z源逆变器直流侧电压应力过高,Z源网络电容电压应力过大,升压范围有限,这些不利因素限制了其应用范围。提出了一种新型的Z源逆变器拓扑采用三次谐波注入控制策略,详细分析了其工作原理。通过与简单升压控制方式下传统拓扑结构比较得出:新拓扑结合三次谐波注入控制可以显著减小直流侧电压及电容电压应力,同时能实现软启动减小启动过程的电压冲击。仿真结果验证了分析的正确性。     

Z源逆变器拓扑对比研究

针对传统Z源逆变器存在的一些缺陷,有文献研究了Z源逆变器拓扑的改进问题,目前存在两种改进的Z源逆变器拓扑。其中一种将输入电源插入到Z源网络中,带来的优点是输入电流连续,并可以减小其中一个电容的耐压;另一种输入电源与负载位于同一侧,可以减小Z源电容的电压,并可以实现变换器的软启动。本文在分析改进拓扑稳态工作原理的基础上,对三种拓扑进行了对比分析,并给出了仿真和实验研究的结果,验证了理论分析的正确性。     

串联型Z源光伏并网发电系统

提出了一种串联型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.分析了串联型Z源逆变器的工作原理,并提出了一种能够维持直流链峰值电压恒定的Z源电容电压控制方法,设计了该系统并网控制策略,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凶数运行.仿真和实验结果证明所提串联型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.     

电流型阻抗源逆变器电机调速系统

目前,电流源逆变器电机调速系统已经广泛应用于中、大功率的电力传动领域,但它存在固有的缺陷,如:只能升压,而不能降压;输入侧功率因数偏低等.提出了一种新型的电机调速系统--电流型阻抗源逆变器电机调速系统,介绍了其电路拓扑、工作原理、控制方法等,给出了相应的仿真和实验结果.仿真和实验证实了该电路拓扑的合理性和优越性.