開關(guān)電感型Z源逆變器及其在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著人類能源危機(jī)的日益加重，新能源發(fā)電技術(shù)受到了越來(lái)越多的關(guān)注。太陽(yáng)能發(fā)電作為一種新興的綠色能源，具有永不枯竭、無(wú)污染、不受地域限制等優(yōu)點(diǎn)，成為了最受關(guān)注的新能源發(fā)電方式，也最有可能成為將來(lái)人類的主要能源形式。太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)是利用光生伏打效應(yīng)原理制成的太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電技術(shù)，具有不消耗化石燃料、電能就地生產(chǎn)，不需要長(zhǎng)距離輸送、沒有環(huán)境污染、可靠性高、壽命長(zhǎng)、安全性能好、適合分布式發(fā)電、與其他能源系統(tǒng)兼容等優(yōu)點(diǎn)，特別

2、適用于傳統(tǒng)電網(wǎng)不方便達(dá)到的偏遠(yuǎn)地區(qū)的供電。太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)主要包括光伏電池板、逆變器及其控制系統(tǒng)組成，目標(biāo)是通過控制并網(wǎng)逆變器實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓同相位，并網(wǎng)電流諧波畸變率低，并能適應(yīng)光伏電池板功率隨著環(huán)境因素變化的特性即實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤功能。并網(wǎng)逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心部件和關(guān)鍵技術(shù)。傳統(tǒng)的光伏并網(wǎng)逆變器主要有電壓源型和電流源型的并網(wǎng)逆變器，傳統(tǒng)的逆變器都存在一定的缺點(diǎn)與局限性，比如傳統(tǒng)的電壓源逆變器不能實(shí)現(xiàn)單級(jí)的升壓功能，在光

3、伏并網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)要加入前級(jí)的Boost升壓電路，這樣增加了系統(tǒng)的體積與成本降低了效率，而且傳統(tǒng)的電壓源并網(wǎng)逆變器不允許同-橋臂的上下管同時(shí)導(dǎo)通，為了增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性要對(duì)同一橋臂的上下管導(dǎo)通信號(hào)中加入死區(qū)時(shí)間，而死區(qū)的加入會(huì)影響逆變器輸出的并網(wǎng)電流的波形質(zhì)量。
　　Z源逆變器的提出克服了傳統(tǒng)逆變器的不足。Z源逆變器是在傳統(tǒng)電壓源逆變器和直流電源之間接入-個(gè)由電感、電容組成的對(duì)稱阻抗網(wǎng)絡(luò)而形成的新型電力電子變換電路，通過同-橋臂的上

4、下管同時(shí)導(dǎo)通形成直通狀態(tài)實(shí)現(xiàn)單級(jí)的升壓與逆變功能提高了系統(tǒng)效率，較傳統(tǒng)逆變器Z源逆變器允許同-橋上下管直通克服了傳統(tǒng)逆變器因電磁干擾而造成的誤導(dǎo)通從而損壞逆變器的情況，而目不需要加入死區(qū)時(shí)間提高了逆變輸出的波形質(zhì)量。由于Z源逆變器較傳統(tǒng)的逆變器具有上述獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)所以一經(jīng)提出就受到了廣泛的關(guān)注與研究，對(duì)Z源逆變器的研究主要集中在其拓?fù)涞母倪M(jìn)與并網(wǎng)控制的控制策略方面的研究。
　　本文通過研究傳統(tǒng)Z源逆變器的特點(diǎn)，提出一種新型的開關(guān)電感

5、型的Z源逆變器，分析其工作原理和控制方法為其在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用打下基礎(chǔ)，并采用改進(jìn)的無(wú)差拍解耦控制策略將開關(guān)電感型的Z源逆變器應(yīng)用到光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中。本文研究工作主要包括以下三個(gè)部分。
　　第一部分，對(duì)傳統(tǒng)Z源逆變器進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)上提出開關(guān)電感型的Z源逆變器，并分析其工作原理和控制方法并通過MATLAB仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。并對(duì)兩者的性能進(jìn)行比較得出開關(guān)電感型Z源逆變器在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用的優(yōu)越性。
　　第二部分，分析研究現(xiàn)

6、有的基于Z源的光伏并網(wǎng)控制策略，提出改進(jìn)的無(wú)羞拍解耦控制策略與改進(jìn)的空間矢量相結(jié)合的控制方法并將其應(yīng)用在開關(guān)電惑型的Z源并網(wǎng)系統(tǒng)中。并通過MATLAB仿真軟件對(duì)控制策略進(jìn)行仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　第三部分，調(diào)試基于開關(guān)電感型Z源逆變器的光伏并網(wǎng)樣機(jī)，重點(diǎn)對(duì)逆變器控制部分的硬件電路部分進(jìn)行設(shè)計(jì)與調(diào)試，主要包括電壓電流采集模塊、故障撿測(cè)模塊、鎖相環(huán)模塊、開關(guān)量模塊、開關(guān)信號(hào)的光耦隔離模塊等。并給出主要的軟件控制設(shè)計(jì)方法，最終實(shí)現(xiàn)樣機(jī)的基