Z源型单相全桥中点钳位逆变器研究

摘要

单相全桥中点钳位逆变器具有多电平逆变器器件应力小、开关频率低和输出谐波含量少等优点，因此应用于很多场合。但是在光伏系统中，受自然条件影响，光伏电压的变化范围较宽，而传统的单相全桥中点钳位逆变器是降压逆变器，这在一定程度上限制了它在光伏系统中的应用。因此本文将Z源阻抗网络引入到传统的单相全桥中点钳位逆变器中，使该逆变器具有了升降压能力。
　　本文参阅大量国内外相关文献，在传统单相全桥中点钳位逆变器的直流电源与逆变桥间加入了一个Z源阻抗网络，引入直通的工作状态，使构成的Z源型单相全桥中点钳位逆变器不仅具有多电平的优点，也具有了Z源逆变器升降压的优点。本文采用了单相空间矢量的调制方法，实现了直通状态的插入，又结合对Z源型单相全桥中点钳位逆变器工作原理的详细分析，仅通过调制实现了中点电位的平衡。确立了Z源电容电压环和并网电流环的双环独立控制策略，为便于进行控制器的设计，应用状态空间平均法对拓扑进行了数学建模，并根据建立的模型设计了两环的控制器，使输出满足并网要求。
　　通过在MATLAB/Simulink平台的仿真和Z源型单相全桥中点钳位并网逆变器的样机实验，验证了文中所分析结论的正确性和单相空间矢量调制与双环独立控制策略的可行性。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 阻抗网络型逆变器的研究现状

1.3 阻抗网络在多电平逆变器中的应用与发展

1.4 本文的主要研究内容

第2章 Z源型单相全桥NPC逆变器及其调制

2.1 基于单相Z源阻抗网络的全桥NPC逆变器

2.2 单相空间矢量调制原理

2.3 Z源型单相全桥NPC逆变器的单相SVM方法

2.4 开环仿真结果

2.5 本章小结

第3章 Z源型单相全桥NPC并网逆变器建模与控制器设计

3.1 控制系统整体设计

3.2 Z源阻抗网络在单相全桥NPC逆变器中的建模

3.3 Z源阻抗网络中电容电压的闭环控制

3.4 单相Z源逆变并网建模

3.5 并网电流控制

3.6 闭环仿真结果

3.7 本章小结

第4章 系统的软硬件设计与实验结果分析

4.1 主电路硬件设计

4.2 系统软件设计

4.3 实验结果分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢