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。     

改进型开关电感准Z源逆变器

为克服传统 Z 源逆变器的不足,提出了一种改进型开关电感准 Z 源逆变器,用自举电容代替了传统开关电感中的一个二极管。与前人提出的拓扑相比,改进型拓扑不但提高了升压能力,保证了输出波形的质量,而且使电容及开关器件的电压应力得到了降低,同时也减小了电感电流的脉动。对改进型拓扑结构进行了理论分析,仿真及实验结果验证了该拓扑的可行性。     

基于LCL滤波的三相并网Z源逆变器研究

针对传统并网系统中应用的逆变器,输出电压电流的局限性、高次谐波含量大等缺点,提出将传统三相PWM并网逆变器和等效的Z源网络相结合,建立了三相Z源并网逆变器的数学模型。采用LCL滤波器对高次谐波进行滤波,LCL滤波器在低开关频率和电感较小的情况下较单电感滤波具有明显的优势。研究采用并网电流和电容电压双闭环控制策略对并网逆变器进行控制,给出了网侧电流分量的控制策略,以及外环电压设定值的约束条件。仿真结果验证了理论分析的正确性和控制策略的有效性。     

适用于大功率场合的新型双Z源电压源逆变器

传统Z源电压源逆变器(Z-source voltage-type inverter,ZVSI)中,电容电压高于输入电压,逆变器开关管电流应力过大,升压能力受到了限制,为此提出了新型双Z源电压源逆变器(novel double Z-source voltage source inverter,NDZVSI)拓扑结构。分析了NDZVSI的各种工作状态,推导了各元件电压关系。NDZVSI中各功率开关管采用改进脉宽调制(improved pulse-width modulation,IPWM)方式进行调制,确定了逆变器功率开关管的电流应力。仿真及试验结果验证了NDZVSI拓扑的可行性,与传统ZVSI相比,NDZVSI能降低电容电压,减小逆变器开关管的电流应力,提高升压能力,适于大功率应用场合。     

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.     

一种抑制Z源逆变器共模电压的PWM方法

根据临近三矢量脉宽调制原理,提出一种适用于两电平Z源逆变器的抑制共模电压调制方法,该方法通过比较2条调制波信号与1条载波信号,产生的脉宽调制信号分别控制逆变器每相桥臂的上、下2只开关管,并给出了2条调制波的生成方法。对所提调制方法的适用性进行了分析,结果表明该方法不存在调制比使用限制。仿真及实验结果均证实,所提出的抑制Z源逆变器共模电压的调制方法,不但可以将Z源逆变器输出共模电压限制在逆变桥输入电压峰值的1/3,而且输出电压不存在低次谐波畸变。     

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...     

改进Z源逆变器的三次谐波注入控制策略

改进Z源逆变器与传统Z源逆变器相比具有Z源网络电容电压低、有内在的抑制启动冲击的能力等优点.但基于简单升压控制的改进Z源逆变器存在功率器件电压应力大以及Z源网络电感电流纹波大的缺陷.本文将三次谐波注入调制策略应用于改进Z源逆变器,与简单升压控制相比,能有效减小功率器件电压应力和Z网络电感电流脉动.对这两种调制策略应用于改进Z源逆变的综合性能进行了对比分析.在理论研究的基础上,通过仿真和实验验证了三次谐波注入调制策略的优点.     

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。     

改进型准Z源逆变器

为了解决传统Z源逆变器升压能力有限、阻抗网络中电容电压过大、输入电流不连续等问题,提出了一种改进型准Z源逆变器——开关电感升压型准Z源逆变器(SB/SL-q ZSI)拓扑。该拓扑除了具有传统准Z源逆变器的优点外,还实现了任意倍数的升压;相同电压增益下,降低了电容电压应力;较小的直通占空比即可获得较高的升压因子,增大了调制比范围,提高了输出电能质量和系统稳定性;同时新拓扑减少了电感和电容器件的使用,降低了系统的体积和重量。运用伏秒平衡法对其进行了理论分析,并采用3次谐波注入调制策略进行了仿真和实验,结果证明了新拓扑的正确性和优越性。     

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。     

阻抗型逆变器的一种非正常工作状态分析

深入分析了阻抗型逆变器的电路工作原理,详细阐述了一种可以导致阻抗型逆变器工作在非正常的状态下的原因和该状态发生的条件,提出了有效的解决方法并以实验验证.     

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.     

A Simple Control Scheme for the High Performance Z-Source Inverter

In the past decade, the Z-source inverter (ZSI) is successfully developed for many applications. This paper proposes a simple integrated control scheme for the high performance ZSI. A proportional-integral PI controller is used to regulate the voltage of the Z-network capacitor. Moreover, the peak value of the DC-link voltage is controlled by limiting the shoot-through duty ratio. Furthermore, the instantaneous voltage control technique is utilized to retain the sinusoidal shape of the output voltage. A feed-forward signal of the AC voltage is employed to smooth the output voltage. To generate the PWM signals for the ZSI switches, the simple boost control method is utilized which coordinates the operation of different controllers. Extensive digital simulations are conducted to evaluate the dynamic behavior of the proposed control scheme. Moreover, an experimental setup is built to verify the performance of the proposed control scheme for the high performance ZSI.     

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.     

抑制Z-源逆变器母线电压跌落的空间矢量脉宽调制方法

在深入分析Z-源三相逆变电路工作过程中存在的二极管断流以及由此导致的直流母线电压跌落问题的基础上,导出了直流母线电压跌落的表达式,并提出一种新的空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法。该方法根据Z-源网络中所独有的直通工作状态,在不改变硬件电路的前提下,通过合理地插入直通零矢量来避免电路的非正常工作状态,保持直流母线电压的稳定,提高逆变器的输出电压质量。在满载和轻载两种工况下,对比分析了本文SVPWM方法和传统SVPMW方法对Z-源网络的直流母线电压的影响。最后,通过仿真和实验验证了本文SVPWM方法的正确性和有效性。     

Z源级联三电平中点钳位逆变器

将Z源网络级联,并采用交替反相电压偏移(alternativephase opposition disposition,APOD)的方法对逆变器进行控制。在matlab/sinmulink下,建立Z源级联三电平逆变器的APOD调制模型,仿真结果显示新型拓扑升压因子有明显提高。为进一步验证新拓扑的有效性,进行了Z源级联逆变器的试验研究,试验结果证实新拓扑能够提高升压因子,扩大Z源逆变器的电压调节范围。     

基于微分几何的微网Z源逆变器并网控制

针对应用于微网系统中的Z源逆变器及其并网控制研究,以光伏系统为例,根据Z源变换器本身具有的非线性特性,建立Z源逆变器直流链及逆变侧的仿射非线性模型,利用微分几何基本工具,构造恰当的坐标变换和预反馈,将原非线性系统精确线性化,然后对该系统进行线性最优控制器设计。该逆变器集最大功率点跟踪、升降压和并网发电等功能于一体。仿真及实验表明：当光伏电池在输入条件发生变化时,本文控制方法能够使Z源逆变器直流链快速稳定无超调地跟踪最大功率点,逆变侧输出的三相电压能够实现快速平稳过渡并改善并网电流畸变。