双向Z源三电平逆变器控制策略的研究

摘要

微电网的提出与分布式发电的发展，对储能系统提出了更高的要求。储能系统通过双向变流器连接到电网，完成储能系统的能量输入与输出控制，双向变流器影响了微电网的性能与效率。Z源逆变器通过Z源网络实现单级电路的可控升压，三电平逆变器输出波形谐波含量低，因此将Z源逆变器与三电平逆变器结合，构成双向Z源三电平逆变器，并应用于单级式储能系统，对于微电网的发展有着重要意义。
　　本论文介绍了国内外Z源三电平逆变器的发展研究现状与发展趋势，分析Z源逆变器的工作原理。根据伏秒平衡原理、基尔霍夫定律明确各Z源网络中物理量在直通状态与非直通状态下关系。使用状态平均法和小信号扰动法对Z源三电平逆变器进行数学建模，推导直通占空比、直流输入电压、Z源网络输出电压、Z源网络电容电压之间的传递函数，明确Z源网络控制目标。
　　在空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)算法的基础上，结合统一电压调制算法，对传统SVPWM三电平算法进行简化。只需判断一次矢量所处扇区位置，不涉及三角函数运算，实现简单，运算速度快。
　　针对双向Z源三电平逆变器直流链电压控制问题，使用PI控制器对直流链电压进行直接控制，在此基础上提出基于BP神经网络的PID算法直接控制直流链电压，在外部设定直流链电压参考值，经BP神经网络后输出动态的直通占空比，控制Z源逆变器的输出直流链电压，不需要系统的数学模型，设计简单。
　　使用Matlab仿真软件搭建了基于双向Z源三电平逆变器的系统仿真平台，在多种工作模式下进行仿真实验，验证提出的算法与控制策略的有效性。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题背景及研究的目的与意义

1．2国内外研究现状

1．2．1 Z源逆变器研究现状

1．2．2三电平逆变器研究现状

1．2．3 Z源三电平逆变器研究现状

1．2．4双向Z源三电平逆变器拓扑结构分析

1．3本论文的研究内容

第2章双向Z源NPC三电平逆变器工作原理

2．1 Z源NPC三电平逆变器工作状态及分析

2．2双向传统Z源三电平逆变器建模

2．3双向Z源三电平逆变器最小相位分析

2．4本章小结

第3章双向Z源三电平逆变器控制策略

3．1 SVPWM调制算法及改进

3．1．1 SVPWM算法

3．1．2双向Z源逆变器升压控制

3．2直流链电压控制策略

3．2．1基于PI算法的直流链电压直接控制策略

3．2．2基于BP神经网络PID算法的直流链电压控制策略

3．3本章小结

第4章双向Z源三电平逆变器仿真分析

4．1逆变整流工作模式切换仿真分析

4．1．1系统工作状态仿真分析

4．1．2直流链电压分析

4．2．1系统工作状况的仿真分析

4．2．2直流链电压分析

4．3低功率因数工况下的仿真分析

4．4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及获得成果

致谢