论文部分内容阅读
伴随着社会经济的快速发展，各国对于能源的需求越来越迫切。化石能源消耗殆尽，将难以维持人类社会发展的可持续性，因此寻找新能源取代化石能源显得尤为重要。太阳能由于无污染、易获取、取之不尽等特点而获得人们的广泛关注。目前利用太阳能发电主要包括光伏发电和光热发电。光伏发电由于具有较高的能量利用率而成为学者研究的重要课题。本文采用Z源逆变器来取代传统光伏并网系统结构当中的DC/DC变换电路和逆变器，对于Z源逆变器及其在光伏并网系统中的应用进行了相关的研究。
本文首先介绍了Z源逆变器的工作原理以及常见的调制策略，在此基础上分析直通零矢量对于Z源逆变器电感电流纹波的影响，进而提出一种改进的Z源调制策略。该调制策略相较于传统的调制策略可以更有效地减小Z源逆变器的Z源电感电流纹波和Z源电容电压纹波，进而提高Z源逆变器输出交流波形的质量。
其次，本文介绍了常见的Z源逆变器拓扑结构及其特点。在传统拓扑结构研究的基础上，引入一种开关耦合电感单元，来取代传统拓扑结构中的电感，进而使得Z源逆变器电压增益能力得到明显加强。这为Z源逆变器如何提高电压增益能力提供了一种新方法，并且该方法对于光伏发电、风力发电等输入电压小、电压增益要求高的场合具有广泛的应用价值。
再者，本文采用状态空间平均法对Z源逆变器建模，并介绍了两种常见的基于Z源逆变器的光伏并网系统控制策略，即Z源电容电压恒压控制策略和基于电压空间矢量的单级控制策略。本文以Z源电容电压恒压控制策略为基础，利用MATLAB搭建了光伏并网系统的仿真。
最后，本文设计了功率为2kW的基于Z源逆变器的光伏并网系统实验平台。在这个过程中，介绍了主电路中的电感、电容、开关管等参数选取依据；设计了相关的硬件电路，主要包括电压电流检测电路、过零检测电路、IGBT驱动电路；以控制芯片TMS320F28335为基础进行了软件的设计，主要包括主程序、AD中断程序、频率捕获和网压同步中断程序、EPWM中断程序和故障中断程序的设计。最后，通过实验调试得到了相应的实验波形，实验结果表明基于Z源逆变器光伏并网系统实现了升压和并网的功能。
本文首先介绍了Z源逆变器的工作原理以及常见的调制策略，在此基础上分析直通零矢量对于Z源逆变器电感电流纹波的影响，进而提出一种改进的Z源调制策略。该调制策略相较于传统的调制策略可以更有效地减小Z源逆变器的Z源电感电流纹波和Z源电容电压纹波，进而提高Z源逆变器输出交流波形的质量。
其次，本文介绍了常见的Z源逆变器拓扑结构及其特点。在传统拓扑结构研究的基础上，引入一种开关耦合电感单元，来取代传统拓扑结构中的电感，进而使得Z源逆变器电压增益能力得到明显加强。这为Z源逆变器如何提高电压增益能力提供了一种新方法，并且该方法对于光伏发电、风力发电等输入电压小、电压增益要求高的场合具有广泛的应用价值。
再者，本文采用状态空间平均法对Z源逆变器建模，并介绍了两种常见的基于Z源逆变器的光伏并网系统控制策略，即Z源电容电压恒压控制策略和基于电压空间矢量的单级控制策略。本文以Z源电容电压恒压控制策略为基础，利用MATLAB搭建了光伏并网系统的仿真。
最后，本文设计了功率为2kW的基于Z源逆变器的光伏并网系统实验平台。在这个过程中，介绍了主电路中的电感、电容、开关管等参数选取依据；设计了相关的硬件电路，主要包括电压电流检测电路、过零检测电路、IGBT驱动电路；以控制芯片TMS320F28335为基础进行了软件的设计，主要包括主程序、AD中断程序、频率捕获和网压同步中断程序、EPWM中断程序和故障中断程序的设计。最后，通过实验调试得到了相应的实验波形，实验结果表明基于Z源逆变器光伏并网系统实现了升压和并网的功能。