单级单相高增益准Z源三端口集成逆变器
发布时间：2022-02-11 16:55
太阳能光伏发电具有广泛的发展前景,逆变器是其重要组成部分。准Z源逆变器克服了传统PWM逆变器的固有缺陷,具有同时实现升压和逆变、桥臂可直通/开路、输出端波形质量好等优势。然而,准Z源逆变器升压能力受调制比限制,在输入电压较低或者宽范围输入电压的光伏发电场合无法满足升压逆变需求。此外,准Z源逆变器不存在储能环节,无法确保供电的连续性和稳定性。因此,提高准Z源逆变器的电压增益、减少体积和重量、增添储能端口,是准Z源光伏逆变器的研究热点,具有重要的理论价值和工程应用价值。为了提高准Z源逆变器的电压增益和功率密度以及具备储能功能,本文在论述了具有高电压增益准Z源逆变器的基础上,提出了一种具有磁集成电感和输入源-储能元件-负载三端口的单级单相高增益准Z源三端口集成逆变器,并对构成其电路拓扑、能量管理控制策略、原理特性、高增益磁集成阻抗网络、谐振网络、磁集成器件和主要电路参数等关键技术进行了深入的理论分析与仿真研究,获得了重要结论。提出并分析研究了单级单相高增益准Z源三端口集成逆变器电路拓扑和具有光伏电池MPPT的输入直流电压外环、输出电压瞬时值反馈内环的光伏电池和蓄电池主从功率分配能量管理控制策...
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单级PWM逆变器
彭方正教授提出了一种Z源逆变器,如图1-2所示。它使用了一个独特的X型阻抗网络连接输入侧和逆变桥,在直通状态下输入端和储能电容一起为电感充磁,在非直通状态下电感去磁,通过控制直通状态持续时间来实现升降压功能[9]。由于升压过程与逆变过程互不干扰,作为一种单级逆变器,Z源逆变器能同时实现升压和逆变,桥臂可以直通或开路,无需加入死区时间或换流重叠时间,输出波形畸变小,克服了传统单级式逆变器的一些固有缺陷。然而Z源逆变器也存在以下缺陷:启动时有冲击电流,输入电流不连续以及储能电容和功率开关器件的电压应力大[10]。为了克服Z源逆变器的缺陷,通过将阻抗网络器件的位置进行一定的调整,一种准Z源逆变器于2008年提出,拓扑结构如图1-3所示[11]。准Z源逆变器结构上的特点使它在保留Z源逆变器全部优势的同时,还具有如下优点:输入侧存在电感,使输入电流连续;二极管位置的改变解决了启动瞬间冲击电流的问题;电容电压应力小[12]。
为了克服Z源逆变器的缺陷,通过将阻抗网络器件的位置进行一定的调整,一种准Z源逆变器于2008年提出,拓扑结构如图1-3所示[11]。准Z源逆变器结构上的特点使它在保留Z源逆变器全部优势的同时,还具有如下优点:输入侧存在电感,使输入电流连续;二极管位置的改变解决了启动瞬间冲击电流的问题;电容电压应力小[12]。虽然准Z源逆变器的结构相比Z源逆变器发生了改变,但准Z源逆变器的升压比和Z源逆变器相同,升压因子B=1/1-2D0。通过增大直通占空比D0可提高Z源/准Z源逆变器的升压能力,但是D0受到调制比M的制约,如果输入电压较低,为达到所需的负载测电压,需要增大D0至极限值,这将导致调制比M减小,从而使直流母线电压利用率降低、输出波形谐波含量大以及储能电容和功率开关电压应力增大[13]。因此,传统的准Z源逆变器已经再不适用于低输入电压或宽范围输入电压的场合。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进电压扰动法的光伏MPPT[J]. 王洪博,肖尧,肖仁军,陈鑫,丁浩天. 电源技术. 2019(11)
[2]集中式太阳能逆变器快速MPPT方法[J]. 范瑞祥,苗洁蓉,王文彬,解大. 电机与控制学报. 2019(07)
[3]准Z源逆变器中磁性元件的集成设计[J]. 吴旗斌,周玉斐,李子楷,洪峰. 电子器件. 2019(03)
[4]磁集成隔离型开关电感Sepic变换器研究[J]. 荣德生,韩少鹏,孙瑄瑨,刘飞扬. 电力电子技术. 2019(05)
[5]一种新型准Z源逆变器[J]. 孙鼎,苏宏升,江昆,高云波. 济南大学学报(自然科学版). 2019(03)
[6]磁集成LCL倍压单元高增益变换器[J]. 李洪珠,史清晨,刘艳,李洪璠. 电气工程学报. 2019(01)
[7]基于开关电感型准Z源网络的BLDCM转矩脉动抑制[J]. 崔保春,文迪,马思远,王立鹏. 电气传动. 2019(02)
[8]新型磁集成组合式Sepic变换器研究[J]. 李洪璠,刘歆俣,李洪亮,李洪珠. 电源学报. 2019(06)
[9]浅谈软开关技术在三相逆变器中的应用[J]. 许宇龙,顾庆涛,潘盈盈,郭攀. 科技风. 2018(13)
[10]双电源输入磁集成开关电感Boost变换器[J]. 荣德生,胡举爽,杨干兴,李洪珠,段志田. 电力系统及其自动化学报. 2018(04)
博士论文
[1]单相软开关光伏并网逆变器关键技术研究[D]. 陈烨楠.浙江大学 2018
[2]开关电感型准Z源光伏并网逆变系统关键技术研究[D]. 邓凯.东南大学 2015
硕士论文
[1]有源箝位软开关变压器型Z-源逆变器的研究[D]. 王伯荣.青岛理工大学 2015
本文编号：3620631
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单级PWM逆变器
彭方正教授提出了一种Z源逆变器,如图1-2所示。它使用了一个独特的X型阻抗网络连接输入侧和逆变桥,在直通状态下输入端和储能电容一起为电感充磁,在非直通状态下电感去磁,通过控制直通状态持续时间来实现升降压功能[9]。由于升压过程与逆变过程互不干扰,作为一种单级逆变器,Z源逆变器能同时实现升压和逆变,桥臂可以直通或开路,无需加入死区时间或换流重叠时间,输出波形畸变小,克服了传统单级式逆变器的一些固有缺陷。然而Z源逆变器也存在以下缺陷:启动时有冲击电流,输入电流不连续以及储能电容和功率开关器件的电压应力大[10]。为了克服Z源逆变器的缺陷,通过将阻抗网络器件的位置进行一定的调整,一种准Z源逆变器于2008年提出,拓扑结构如图1-3所示[11]。准Z源逆变器结构上的特点使它在保留Z源逆变器全部优势的同时,还具有如下优点:输入侧存在电感,使输入电流连续;二极管位置的改变解决了启动瞬间冲击电流的问题;电容电压应力小[12]。
为了克服Z源逆变器的缺陷,通过将阻抗网络器件的位置进行一定的调整,一种准Z源逆变器于2008年提出,拓扑结构如图1-3所示[11]。准Z源逆变器结构上的特点使它在保留Z源逆变器全部优势的同时,还具有如下优点:输入侧存在电感,使输入电流连续;二极管位置的改变解决了启动瞬间冲击电流的问题;电容电压应力小[12]。虽然准Z源逆变器的结构相比Z源逆变器发生了改变,但准Z源逆变器的升压比和Z源逆变器相同,升压因子B=1/1-2D0。通过增大直通占空比D0可提高Z源/准Z源逆变器的升压能力,但是D0受到调制比M的制约,如果输入电压较低,为达到所需的负载测电压,需要增大D0至极限值,这将导致调制比M减小,从而使直流母线电压利用率降低、输出波形谐波含量大以及储能电容和功率开关电压应力增大[13]。因此,传统的准Z源逆变器已经再不适用于低输入电压或宽范围输入电压的场合。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进电压扰动法的光伏MPPT[J]. 王洪博,肖尧,肖仁军,陈鑫,丁浩天. 电源技术. 2019(11)
[2]集中式太阳能逆变器快速MPPT方法[J]. 范瑞祥,苗洁蓉,王文彬,解大. 电机与控制学报. 2019(07)
[3]准Z源逆变器中磁性元件的集成设计[J]. 吴旗斌,周玉斐,李子楷,洪峰. 电子器件. 2019(03)
[4]磁集成隔离型开关电感Sepic变换器研究[J]. 荣德生,韩少鹏,孙瑄瑨,刘飞扬. 电力电子技术. 2019(05)
[5]一种新型准Z源逆变器[J]. 孙鼎,苏宏升,江昆,高云波. 济南大学学报(自然科学版). 2019(03)
[6]磁集成LCL倍压单元高增益变换器[J]. 李洪珠,史清晨,刘艳,李洪璠. 电气工程学报. 2019(01)
[7]基于开关电感型准Z源网络的BLDCM转矩脉动抑制[J]. 崔保春,文迪,马思远,王立鹏. 电气传动. 2019(02)
[8]新型磁集成组合式Sepic变换器研究[J]. 李洪璠,刘歆俣,李洪亮,李洪珠. 电源学报. 2019(06)
[9]浅谈软开关技术在三相逆变器中的应用[J]. 许宇龙,顾庆涛,潘盈盈,郭攀. 科技风. 2018(13)
[10]双电源输入磁集成开关电感Boost变换器[J]. 荣德生,胡举爽,杨干兴,李洪珠,段志田. 电力系统及其自动化学报. 2018(04)
博士论文
[1]单相软开关光伏并网逆变器关键技术研究[D]. 陈烨楠.浙江大学 2018
[2]开关电感型准Z源光伏并网逆变系统关键技术研究[D]. 邓凯.东南大学 2015
硕士论文
[1]有源箝位软开关变压器型Z-源逆变器的研究[D]. 王伯荣.青岛理工大学 2015
本文编号：3620631
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