基于Z源阻抗网络逆变器的研究

摘要

逆变器用于实现电能的DC/AC变换,在各种功率变换中的应用十分广泛,但是传统的电压源和电流源逆变器都存在着理论上的局限性。常用的电压源逆变器是一种降压型逆变器,若想得到更高的输出电压,就必须增加一个额外的DC/DC升压变换器。在电压源逆变器中,同一桥臂的上下两个开关管有可能由于电磁干扰引起的噪声而同时导通形成直通零状态,这将损坏开关器件,降低电路的可靠性。加入死区时间可以避免直通零状态,但这又会引起波形的畸变。 本文主要分析一种新型的逆变器一基于Z源阻抗网络逆变器,它克服了传统逆变器的缺点,为功率变换技术提供了一种新的拓扑和理论。这种新型的逆变器在逆变桥前引进了一个Z源阻抗网络,将逆变桥与直流电源耦合在一起。电压源逆变器中引入Z源阻抗网络,使逆变桥的直通成为可能,并且正是利用逆变桥的直通状态使得Z源逆变器具备了升压的特性。 本文首先详细分析了Z源逆变器的工作原理和等效电路；随后研究了几种Z源逆变器的控制方法,重点分析了单相全桥Z源逆变器的改进型SPWM控制技术原理,设计了能实现改进型SPWM控制的仿真模型,运用DSP编程实现了符合Z源逆变器工作所要求的四个开关管能独立控制的技术；又详细分析了Z源逆变器主电路中各个器件的参数设计方法,尤其是Z源阻抗网络中的电容器和电感的参数设计；最后运用仿真和实验结果验证了Z源逆变器的升压能力,通过仿真和实验研究对比了Z源逆变器和传统逆变器。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1逆变技术的现状

1.2传统逆变器存在的问题

1.3一种新型的逆变器拓扑-Z源逆变器

1.4论文选题的意义和工作内容

1.4.1论文选题的意义

1.4.2论文的工作内容

第二章Z源逆变器原理及工作特性分析

2.1 Z源逆变器的工作原理

2.1.1电路拓扑结构

2.1.2工作原理

2.2逆变器的一种非正常工作状态

2.3Z源逆变器与传统电压源逆变器的比较

第三章Z源逆变器的控制策略研究

3.1正弦脉宽调制(SPWM)控制技术

3.1.1双极性正弦脉宽调制

3.1.2单极性正弦脉宽调制

3.2 Z源逆变器的控制技术

3.2.1简单升压SPWM控制技术

3.2.2最大增益SPWM控制技术

3.2.3三次谐波注入控制技术

3.2.4改进型SPWM控制技术

3.3改进型正弦脉宽调制技术的仿真实现

3.3.1改进型正弦脉宽调制技术的仿真原理图

3.3.2改进型正弦脉宽调制技术的仿真结果

3.4改进型正弦脉宽调制技术的DSP实现

3.4.1DSP TMS320F2812介绍

3.4.2数字PWM产生机制

3.4.3DSP中改进型正弦脉宽调制的实现

3.5改进型SPWM调制技术的实验结果

第四章Z源逆变器硬件电路设计

4.1Z源阻抗网络电容器的设计

4.2Z源阻抗网络电感的设计

4.2.1满足非谐振的最小值

4.2.2纹波最小值分析

4.2.3为避免Z源逆变器非正常工作的电感设计

4.3输入功率二极管的设计

第五章Z源逆变器仿真及实验研究

5.1Z源逆变器的仿真研究

5.2Z源逆变器的实验研究

5.3Z源逆变器和传统逆变器性能比较研究

5.3.1仿真结果比较

5.3.2实验结果比较

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文