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随着光伏、风力等新能源发电技术的迅速发展,新能源并网控制已成为其应用研究中的热点。在新能源发电并网领域中,并网逆变器作为连接发电机与电网的接口器件,其选择是否合理将直接影响到整个系统性能。Z源逆变器作为近几年新提出的电路拓扑结构,因具有升降压变换,逆变桥臂可直通而无需考虑死区时间等优点而在新能源发电领域得到较广泛的应用。该逆变器虽克服了传统逆变器的缺点,但其自身仍存在诸多不足,例如,其存在较大的启动冲击电流及较高的稳态电容电压应力和升压能力受限等问题,此外,其直通零矢量和传统零矢量发生耦合,造成输出电压波形发生畸变。因此,针对传统Z源拓扑所存缺陷,本文提出改进型Z源逆变器,并通过验证知其性能明显优越于传统Z源拓扑性能。最后把该改进型Z源逆变器用于直驱型风力发电系统,且通过相应的控制策略实现其有效并网。本文的研究内容详细介绍如下:(1)建立风机数学模型与机侧整流器数学模型,并在变流器整流侧加入直流电压与入网电流双闭环控制策略实现三相交流电的有效整流;(2)针对传统Z源不足,提出改进型Z源拓扑。该结构用耦合电感取代传统拓扑中与电源正极相连电感且改变阻抗网络与三相逆变桥的相对位置。此外,在直流链处增加全控型器件来单独插入直通零矢量。通过验证,较传统Z源结构,其可实现更高电压增益和逆变侧输出电压波形质量更高且不存在启动冲击电流以及稳态时电容电压更低。(3)对该逆变器直流侧Z源网络进行建模。采用状态空间平均法建立其小信号模型。在加入电容电压闭环的Z源网络系统上设计相应控制器并通过电容电压间接控制策略对母线电压峰值进行控制,使其维持稳定。验证了该Z源网络能适用于电源波动场合;(4)以直流链电压保持稳定为前提,在改进型Z源逆变器交流侧建立两相旋转坐标系下的数学模型。通过对该模型进行分析并从系统总体性能出发,该改进型Z源逆变器的入网控制上采用双电流闭环的控制策略,并选择相应的控制器以及有效整定控制器参数。通过仿真验证可知,在该控制策略的作用下,改进型Z源系统能获得高功率因数的入网电流,并且实现有功电流与无功电流的解耦控制进而使并网后的整个系统具有良好的动态性能、稳态性能、稳定性及鲁棒性。