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。     

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。     

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.     

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。     

基于改进型Trans-Z源逆变器光伏并网系统研究

传统的Z源逆变器实现了利用独特的Z源网络直接实现直流侧电压的升降,但是其存在非正常工作状态且启动时冲击电流大。针对这些问题,研究了一种改进型Trans-Z源逆变器,在保留了传统Z源逆变器优点的同时,还能抑制启动时的冲击电流,消除非正常工作状态,并且具有更好的升压能力。采用LCL滤波技术,对基于改进型Trans-Z源逆变器光伏并网系统进行了Matlab/Simulink仿真实验,实验结果验证了该系统的可靠性、稳定性及有效性,并且适合于光伏发电并网系统。     

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。     

对称Quasi-Z源单相光伏并网逆变器的多环控制

对称Quasi-Z源逆变器很好地解决了传统Z源逆变器存在的电容电压应力高、启动冲击电流大等缺陷。分析了其工作原理,建立了基于对称的Quasi-Z源单相光伏并网发电系统,并提出了采用基于比例谐振(PR)调节器的单相并网逆变器的多环控制策略。在Matlab/Simulink环境中搭建系统仿真模型,对相关参数和控制策略的选取进行验证。仿真结果表明,基于比例谐振调节器的单相并网逆变器的多环控制策略不但能有效地实现并网逆变器的控制,而且能使系统保持稳定。     

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.     

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。     

Z源逆变器光伏并网系统杂散电感的影响

在Z源逆变器的光伏发电系统中,系统由直通状态到非直通状态转换时母线会产生寄生电压,增加了并网电能的谐波含量,严重影响了并网电能质量,同时增加了主回路损耗,降低了系统效率。针对此现象,在考虑杂散参数的基础上建立了Z源逆变器的等效模型。通过该模型的电路方程分析了母线寄生电压的产生机理及各杂散参数对母线寄生电压的影响规律,在此基础上,设计了一种母线寄生电压抑制电路。将其应用于1台基于Z源逆变器的光伏发电系统上,能够有效抑制Z源逆变器母线寄生电压,说明该方案具有可行性。