一种改进型高升压增益Trans-Z源逆变器的研究

摘要

清洁可再生能源的发电方式正逐步取代传统能源的发电方式，但这些发电方式输出的大多是不稳定的直流电，需要电力变换装置处理后才能供给用户，逆变器是电能变换和传输的重要环节。传统逆变器存在单一的升压或降压功能、输出波形畸变、复杂的控制方案以及对负载性质要求极高等局限性。Z源逆变器（Z-Source inverter，ZSI）一定程度上弥补了传统逆变器的不足，但Z源逆变器也存在着缺陷例如升压能力有限。对于以上问题，本文改进了一种具有高升压单级可调压逆变拓扑结构，并通过仿真和搭建硬件实验电路验证了该逆变拓扑的可行性以及升压特性。
　　主要研究内容如下：
　　首先，在绪论部分，本文分析了改进型高升压增益Trans-Z源逆变器的研究背景与研究意义，分析了传统逆变器的局限性以及Z源逆变器在国内外的研究现状和Z源逆变器存在的不足。随后分析研究了改进型高升压增益Trans-Z源逆变器的工作原理，计算推导出升压因子。并且通过对比传统Trans-Z源逆变器，研究了改进型高升压增益Trans-Z源逆变器的升压特性。
　　其次，分析逆变拓扑的四种不同控制策略，通过对逆变器在不同控制方法下的主要性能比较，研究了在不同控制方法的优缺点。设计了逆变系统主电路，推导出Z源网络中电感、电容的参数公式，选择合适的功率器件型号，驱动电路的设计，设计输出侧LC滤波器。最后设计了系统的控制电路，包括DSP电源电路、电压检测电路、电流检测电路。
　　最后，通过Matlab/Simulink软件仿真验证改进型高升压增益Trans-Z源逆变器的可行性，分析仿真结果。基于理论分析与仿真研究，DSP TMS320F28335芯片作为主控芯片，搭建高升压增益三相Trans-Z源逆变器实验电路。实验验证了电路拓扑的可行性和高升压能力。

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摘 要

Abstract

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Contents

1.2 传统逆变器的局限性

1.3 Z 源逆变器的研究现状

1.4 Z 源逆变器

1.5 改进型高升压增益 Trans-Z 源逆变器的提出

1.6 本文研究内容

2 改进型高升压增益 Trans-Z 源逆变器的工作原理

2.1 传统 Trans-Z 源逆变器工作原理

2.2 改进型高升压增益 Trans-Z 源的工作原理

2.3 改进型高升压 Trans-Z 源逆变器升压性能分析

2.4 本章小结

3 改进型高升压增益 Trans-Z 源逆变器的控制策略

3.1 简单升压调制

3.2 最大升压调制策略

3.3 最大恒定升压调制

3.4 直通分段 SVPWM

3.5 四种调制策略的对比分析

3.6 本章小结

4 高升压增益 Trans-Z 源逆变器主电路及参数的设计

4.1 Z 源阻抗网络参数设计

4.2 系统逆变主电路设计

4.3 驱动电路的设计

4.5 控制电路的设计

4.6 本章小结

5 仿真与实验

5.1 仿真分析

5.2 实验分析

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

附录

致谢

作者从事科学研究和学习经历简介

攻读学位期间取得的学术成果和获奖情况