準(zhǔn)Z源H橋級聯(lián)型多電平逆變器研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著社會發(fā)展，我國面臨著越來越嚴(yán)峻的能源與環(huán)境壓力，然而人們對更高物質(zhì)生活水平以及良好生活環(huán)境的要求日益迫切，這就要求我們在能源環(huán)境領(lǐng)域進(jìn)行變革，尋找新的突破點(diǎn)。發(fā)展清潔能源，提高清潔能源領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新是緩解我國能源危機(jī)，減輕環(huán)境污染的關(guān)鍵。從清潔能源發(fā)展近況看，近幾年，風(fēng)電、水電、光伏、核能等都有較快發(fā)展。這些產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與電力電子領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步息息相關(guān)，尤其是電力電子逆變器技術(shù)的提高與完善對風(fēng)電、光伏產(chǎn)業(yè)的推動功不可沒。本文研究了一種

2、拓?fù)漭^為新穎的H橋級聯(lián)型多電平逆變器，該種逆變器在光伏發(fā)電、高壓逆變等場合具有較好的應(yīng)用前景。
　　準(zhǔn)Z源H橋級聯(lián)型多電平逆變器由我國學(xué)者葛寶明提出，其融合了準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)與級聯(lián)型拓?fù)涞膬?yōu)勢，既可以實(shí)現(xiàn)直流側(cè)升壓功能，又可獲得良好的并網(wǎng)電流質(zhì)量。針對準(zhǔn)Z源H橋級聯(lián)型多電平逆變器，本文從以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究分析與系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
　　首先，建立了該系統(tǒng)的小信號以及穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型。在小信號數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，運(yùn)用參量掃描法繪制了電容電感值以及直

3、通占空比因子對準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)電容電壓的零極點(diǎn)分布圖，并分析了各參量對系統(tǒng)性能的影響，為控制器的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。
　　其次，分析了級聯(lián)型逆變器功率不平衡工況下的運(yùn)行機(jī)理，提出了相內(nèi)和相間功率平衡控制方法，分別解決了直流母線電壓漂移問題和三相輸出電流對稱控制問題。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了單相、三相準(zhǔn)Z源H橋級聯(lián)型多電平逆變器系統(tǒng)整體控制策略，主要包括并網(wǎng)電流控制、功率平衡控制、直流母線電壓控制和濾波電容電壓控制。采用MATLAB軟件，構(gòu)建了系統(tǒng)

4、SIMULINK仿真模型，通過仿真驗(yàn)證了所提功率平衡控制方法以及整體控制策略的有效性。
　　再次，分析了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)中存在的問題，著重解決了多模擬量數(shù)據(jù)采集、DSP與FPGA并行通訊、改進(jìn)的CPS-SPWM邏輯電路設(shè)計(jì)方法、系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)序等系列難點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于DSP與FPGA的主從控制系統(tǒng)。給出了功率器件選型方案，并搭建了10kW三相準(zhǔn)Z源H橋級聯(lián)型逆變器樣機(jī)。
　　最后，在樣機(jī)平臺上，分別進(jìn)行了單相與三相準(zhǔn)Z源H橋級聯(lián)型逆