级联准Z源多电平逆变器光伏并网发电系统

摘要

太阳能的开发利用己成为全球能源转型的最重要领域之一，在光伏发电系统中，逆变器是核心部件和关键技术所在，是系统的稳定性和发电效率的决定性环节。传统光伏逆变器易受到后级最大功率点跟踪电路的影响，导致其输入电压范围有固定要求、还存在着抗干扰能力差、桥臂易损坏、单块光伏电池板有阴影遮挡时，系统整体输出功率会降低等缺点。因此，研究新型拓扑在光伏发电中的应用对系统输出效率和可靠性的提高有着重大的意义。 本文对级联准Z源多电平逆变器在光伏发电系统中的应用进行了主要研究。首先通过对级联准Z源多电平逆变器工作原理分析，对其数学模型进行了推导；其次对级联准Z源多电平逆变器的调制方式、控制策略等进行了研究；最后在PSIM 10软件中搭建了级联准Z源多电平逆变器光伏并网发电系统的仿真模型，仿真分析了级联准Z源多电平逆变器的输入输出特性，仿真结果表明在无传统中间DC/DC级的情况下，通过加入阻抗网络可实现单级升压的功能，且输出电压更接近正弦波；并对外部环境条件一致、光照强度不一致、光照强度突变三种工况进行了仿真分析，仿真结果表明光伏发电系统在不同工况下均可以稳定的向电网输送能量，并可发挥出每个光伏板的最大效能。 最后，以TMS320F28335 DSP为核心控制器，搭建了两模块级联的准Z源多电平逆变器实验平台，设计了级联多电平逆变器的电压电流采样电路、调理电路，编写了级联准Z源多电平逆变器光伏并网发电系统的闭环实验程序。对级联准Z源多电平逆交器的性能进行了开环实验验证，实验结果表明在无中间DC/DC级的情况下可实现单级升压，经过锁相环得出的电网电压相位信息作为逆变器的相位指令，可使逆变器的输出实时跟踪电网相位，且输出电压与电流正弦度良好，经过调压器升压可以输出220V交流电,并可以稳定带负载进行工作，输出效果较好。

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