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由于化工产业的发展致使土地污浊加剧,传统能源的不可再生性问题日益突出,光伏发电产业顺应时代变迁应运而生,并逐渐转变成新兴清洁能源的主力核心,备受国际社会与各国专家学者的青睐。随着技术的不断进步,如何在电能的转换过程中更加有效的利用能量、减少损耗、提高效率成为了光伏并网的一大难题,也更对现代电力电子技术的发展与进步提出更加严苛的需求。(准)Z源逆变器作为单级式结构,使用简单的结构就可以完成升压与逆变两种转换过程,它的出现为光伏并网指出了一个方向。这类新出现的逆变器针对传统电压型逆变器中关于直通发生后影响系统安全性能的局限性。它将直通状态参与普通运行状态过程中,不仅增强了系统的可靠性与安全性,还更为充分的利用能量,同时还结合其自身简单的结构,改善了系统在光伏并网实际应用中的性能与效率。
本文提出了一种能够达到高电压增益且由耦合电感构成的新型准Z源逆变器,它由Cockcroft-Walton倍压单元重新组合而推演出的新型升压模块嵌入到准Z源中获得。该新型拓扑继承了准Z源的所有优势,比如不进入断续模态的输入电流、输入端与输出端具备共地点、电路结构简单可靠。同时由于耦合电感的存在能使电路从匝比和占空比这两类变量(即双自由度)达到调节电压增益的目的,在很小的占空比下实现高升压能力,具有更高的调制比,拥有高质量的输出正弦波。
本文首先对该新型拓扑进行衍变过程推导、稳态分析,研究了其自身升压能力、器件上的应力及各部分功耗,并与(准)Z源逆变器及其相关改进单级可升压逆变器进行性能对比。然后为了系统能够稳定可靠的运行,建立小信号模型分析,对系统进行补偿校正,实现闭环控制。最后,使用Saber仿真软件按照实际实验参数进行仿真并于实验室制作输出功率高达1kW的实验样机进行实验。最终得到的实验波形、数据与前文中的理论研究、仿真结果相符,有效证实这种新型拓扑结构的工程实用意义与可靠性能。
本文提出了一种能够达到高电压增益且由耦合电感构成的新型准Z源逆变器,它由Cockcroft-Walton倍压单元重新组合而推演出的新型升压模块嵌入到准Z源中获得。该新型拓扑继承了准Z源的所有优势,比如不进入断续模态的输入电流、输入端与输出端具备共地点、电路结构简单可靠。同时由于耦合电感的存在能使电路从匝比和占空比这两类变量(即双自由度)达到调节电压增益的目的,在很小的占空比下实现高升压能力,具有更高的调制比,拥有高质量的输出正弦波。
本文首先对该新型拓扑进行衍变过程推导、稳态分析,研究了其自身升压能力、器件上的应力及各部分功耗,并与(准)Z源逆变器及其相关改进单级可升压逆变器进行性能对比。然后为了系统能够稳定可靠的运行,建立小信号模型分析,对系统进行补偿校正,实现闭环控制。最后,使用Saber仿真软件按照实际实验参数进行仿真并于实验室制作输出功率高达1kW的实验样机进行实验。最终得到的实验波形、数据与前文中的理论研究、仿真结果相符,有效证实这种新型拓扑结构的工程实用意义与可靠性能。