多电平准Z源T型容错逆变器的设计

发布时间：2020-08-26 01:11

【摘要】：电力能源作为国家的经济命脉,能够促进科技与工农业的发展,然而由于电力能源短缺,严重限制了工农业的发展,因此国家大力倡导发展新能源。逆变器是光伏发电系统必不可少器件,由于传统功率变换器效率较低,会造成较大电能损耗,不具有升压功能,逆变后的输出电压降低,当需要较高幅值的交流电压就需要更大的直流电压,需要更多的光伏电池板,增加光伏发电的建造及维护成本;同时,为了避免开关管击穿,一定要有死区时间,因此逆变器输出波形会发生畸变,降低了输出电压质量;除此之外,当电压源逆变器开关管发生故障时,电压源逆变器就不能正常使用,而且不能提前判断开关管故障,因此在工农业应用中造成巨大的经济损失。首先,本文针对现阶段逆变器升压因子不够高、逆变后电压谐波较多、波形质量不高以及逆变桥臂故障后逆变器不能正常使用等问题,设计了采用相移脉冲宽度调制策略为控制方法,拓扑结构由两个对称改进型准Z源网络和三相T型逆变器组成的多电平准Z源T型容错逆变器(T型SL-q ZSI),并对该新型逆变器的工作原理与控制方法做出详尽分析。该新型逆变器采用较小的直通占空比就可以获得较高的升压因子,调制比范围较大,且能够输出多电平电压减少逆变后输出电压谐波,同时提高电能利用率。其次,当桥臂开关管发生故障时,该新型逆变器只需通过改变调制策略就能使逆变器正常工作。该逆变器不仅能够使负载电力供应得到可靠保证,而且具有Z源升压、输出多电平电压、容错能力和输出电能质量高等优点。最后,本文对现有的传统逆变器、传统的准Z源逆变器和多电平逆变器原理进行了详尽的分析。通过比较拓扑结构、控制策略和容错方案,验证了现有逆变器存在的不足;并且对Z源逆变器的简单升压控制策略、最大升压控制策略、恒定升压控制策略和空间矢量控制策略原理做出了论述,指出了上述几种控制策略的优缺点。同时,本文对该逆变器进行了硬件设计、软件设计、控制策略设计和元器件选型等。在东北农业大学园艺试验站光伏大棚系统采用相移正弦脉冲宽度调制(PS-PWM)方法进行了仿真和试验,仿真和试验证明了新型逆变器够正常运行,大幅度提升输出电压幅值,提高电能利用率和电能质量,验证了新拓扑的正确性和优越性。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM464
【图文】：

结构图,光伏发电系统,结构图,抗源

图 1-1 光伏发电系统结构图Fig. 1-1 Photovoltaic system structure diagram抗源网络由 2 个相同的电感和 2 个相同的电容连接电压源逆变器运行在直通状态，在直通状态时同一

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图 2-11 多电平准 Z 源 T 型容错逆变器-pass State Diagram of Multi-level Quasi-z So于上直通状态时，此时二极管1D 承受正向1L 、2L 、3L 以及电容5C 存储能量，电容1C 1C

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图 2-13 多电平准 Z 源 T 型容错逆变器下直通s State Diagram of Multi-level Quasi-z Source t F可得：1 12+ =inc LVU U 5 3 2 3C C L LU = U = U =U

【参考文献】