基于无差拍算法的Z/Q-Z源逆变器光伏并网系统研究

摘要

光伏发电是太阳能开发和利用的主要途径，潜力巨大,前景广阔，其核心是最大功率点跟踪和电能的并网逆变，以及提高并网电能质量。Z源逆变器利用“X”型电容、电感网络实现升压、变换两级功能，既提高光伏并网系统的效率及可靠性，又减少了控制的复杂性。新型Z源逆变器相对于Z源可以大大减小储能网络的电容电压值，从而减小电容的体积及成本，对提高经济效益具有重要的意义。
　　首先，对光伏电池进行分析，并搭建仿真模型，分别在不同的光照强度、温度条件下进行仿真，其输出的电压、电流、功率都不相同。因此，需要对光伏电池进行最大功率点跟踪，以提高光能转换率和输出效率，来达到最优输出。采用电导增量法进行最大功率点控制，为减小启动冲击，通过编程方式实现直通占空比从零线性增加，实现Z源、Q-Z源逆变器的软启动。
　　其次，针对Z源、Q-Z源逆变器、无差拍控制算法进行理论研究，为提高Z源、Q-Z源逆变器输出效率及电能质量，减小并网电流谐波畸变率，提出无差拍并网电流控制策略。采用无差拍算法进行并网控制，可以实现单功率因数运行及数字化控制，具有响应快、效率高、电能质量好、控制方便等优点。建立Z源、Q-Z源逆变器、无差拍算法模型，并采用无差拍算法分别对Z源、Q-Z逆变器进行并网控制。无差拍控制存在较大的直流分量，需要对直流分量加以抑制，本文采用并网电流补偿与隔离电容相结合的抑制方式，效果良好。
　　最后，通过仿真分析，电导增量法能够很好地跟踪最大功率点工作，提高了太阳能的利用率和转换效率。无差拍算法应用于Z源、Q-Z逆变器并网控制策略的正确性与可行性，并网效果优异，并网电流谐波畸变率小于1％，且 Q-Z源比Z源网络电容电压值减小半个数量级。软启动控制可以有效解决Z源、Q-Z源电容电压、逆变桥电压的启动冲击等问题，启动过程平稳，提高电子器件的寿命及系统可靠性。采用直流分量抑制策略，效果明显，在不增大并网电流谐波畸变率的情况下，并网电流直流分量小于0.5%，实现高效清洁并网。

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第1章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2太阳能发电系统的研究现状

1.3 Z/Q-Z源逆变器控制策略研究现状

1.4本文主要研究内容

第2章 光伏发电Z/Q-Z并网逆变器原理

2.1光伏电池原理及输出特性

2.2 Z源逆变器原理

2.3 Q-Z源逆变器原理

2.4主要波形分析

2.5本章小结

第3章 Z/Q-Z源光伏并网逆变器控制策略

3.1最大功率点跟踪控制

3.2无差拍并网控制

3.3直通占空比调制

3.4直流分量抑制技术

3.5本章小结

第4章 Z/Q-Z源光伏并网逆变器仿真分析

4.1光伏电池仿真分析

4.2最大功率点跟踪仿真分析

4.3 Z源逆变器仿真分析

4.4 Q-Z源逆变器仿真分析

4.5软启动分析

4.6直流分量抑制仿真分析

4.7本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢