基于新型調(diào)制控制技術(shù)的Quasi-Z源光伏逆變器

【摘要】：本文研究了一種基于新型調(diào)制控制技術(shù)的單相Quasi-Z源級聯(lián)光伏逆變器。級聯(lián)逆變系統(tǒng)由單相Quasi-Z源逆變器模塊組成,有效地將單相Quasi-Z源逆變器和級聯(lián)H橋多電平逆變器的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合起來。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中,Quasi-Z源逆變器以獨(dú)特的LC網(wǎng)絡(luò)代替了傳統(tǒng)的DC/DC變換電路,以單級式的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)升／降壓與逆變功能,適用于光伏電池的電壓寬范圍變化,并能克服傳統(tǒng)逆變器直通損壞的問題。級聯(lián)結(jié)構(gòu)可以利用低壓開關(guān)器件實(shí)現(xiàn)高壓大容量輸出,并且,可以在較低的開關(guān)頻率下獲得低諧波的輸出電壓。作為級聯(lián)逆變系統(tǒng)的基本組成單元,單相Quasi-Z源逆變器模塊至關(guān)重要。 單相Quasi-Z源逆變器采用新型調(diào)制控制技術(shù)比采用傳統(tǒng)SPWM技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：1)可以有效減小Quasi-Z源網(wǎng)絡(luò)的電容、電感,降低系統(tǒng)的開關(guān)次數(shù),降低系統(tǒng)損耗,提高效率。因?yàn)?傳統(tǒng)SPWM控制的單相Quasi-Z源逆變器模塊為了保證輸出質(zhì)量,通常采用增大Quasi-Z源網(wǎng)絡(luò)電容、電感的方法減小直流母線的兩倍頻電壓脈動和電感電流脈動。并且,采用傳統(tǒng)SPWM調(diào)制時,逆變橋中至少有兩個開關(guān)器件在零矢量階段插入直通矢量,導(dǎo)致插入直通矢量的開關(guān)管的開關(guān)頻率增加,系統(tǒng)的開關(guān)損耗增加。但是,采用新型調(diào)制控制技術(shù)的單相Quasi-Z源逆變器模塊工作時允許直流母線電壓兩倍頻脈動,并且在混合調(diào)制的PAM階段,總有兩個對角線的開關(guān)管不進(jìn)行開關(guān)動作。2)可以明顯降低Quasi-Z源逆變器的共模電壓。3)由Quasi-Z源逆變器構(gòu)成的級聯(lián)逆變系統(tǒng)采用混合調(diào)制技術(shù)時,輸出的多電平電壓諧波比采用SPWM技術(shù)時低。因此,新型調(diào)制技術(shù)不僅解決了單相Quasi-Z源逆變器模塊傳統(tǒng)SPWM控制時所出現(xiàn)的問題,并且?guī)砹酥T多優(yōu)勢。 在文章結(jié)構(gòu)上,本文首先介紹了單相Quasi-Z源逆變器模塊和級聯(lián)逆變系統(tǒng)傳統(tǒng)SPWM的工作原理及特點(diǎn),并在此基礎(chǔ)上提出了新型混合調(diào)制技術(shù)。其次,分析了單個Quasi-Z源逆變器模塊的新型混合調(diào)制技術(shù),在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了由三個模塊組成的單相級聯(lián)逆變系統(tǒng),通過仿真驗(yàn)證了單個模塊和級聯(lián)逆變器的工作性能。再次,對單個模塊采用混合調(diào)制時的工作狀態(tài)進(jìn)行了詳細(xì)分析,給出了單個模塊的損耗估算方法。最后,搭建了單個逆變器模塊的實(shí)驗(yàn)平臺,驗(yàn)證了采用混合調(diào)制時,Quasi-Z源逆變器模塊參數(shù)設(shè)計以及理論分析的正確性。并且,通過與Quasi-Z源逆變器模塊采用傳統(tǒng)SPWM時的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比,證明單相Quasi-Z源逆變器采用新型混合調(diào)制技術(shù)不但可以減小Quasi-Z源網(wǎng)絡(luò)電感、電容,還能大大降低系統(tǒng)的開關(guān)次數(shù),減小共模電壓,提高系統(tǒng)效率和輸出質(zhì)量。 【關(guān)鍵詞】：混合調(diào)制技術(shù) Quasi-Z源逆變器 級聯(lián)H橋多電平逆變器 光伏發(fā)電
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• 英文摘要7-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2 Quasi-Z源級聯(lián)光伏逆變器13-16
• 1.2.1 Quasi-Z源逆變器的特點(diǎn)13-15
• 1.2.2 傳統(tǒng)H橋級聯(lián)多電平逆變器15
• 1.2.3 Quasi-Z源級聯(lián)多電平逆變器15-16
• 1.3 本文選題的意義與所作的工作16-20
• 1.3.1 本文選題的意義16-17
• 1.3.2 本文主要工作17-20
• 2 典型的單相Quasi-Z源級聯(lián)多電平逆變器20-30
• 2.1 單個Quasi-Z源逆變器模塊20-24
• 2.1.1 基本工作原理20-23
• 2.1.2 傳統(tǒng)SPWM調(diào)制方法23-24
• 2.2 單相Quasi-Z源級聯(lián)多電平逆變器24-27
• 2.2.1 Quasi-Z源級聯(lián)逆變器原理24-26
• 2.2.2 Quasi-Z源級聯(lián)逆變器的傳統(tǒng)調(diào)制控制方法26-27
• 2.3 本章小結(jié)27-30
• 3 單相Quasi-Z源逆變器的新型調(diào)制控制技術(shù)30-52
• 3.1 傳統(tǒng)SPWM技術(shù)存在的問題30-31
• 3.2 單個Quasi-Z源逆變器模塊的混合調(diào)制31-46
• 3.2.1 混合調(diào)制技術(shù)的工作原理31-35
• 3.2.2 Quasi-Z源網(wǎng)絡(luò)電容、電感參數(shù)設(shè)計35-36
• 3.2.3 混合調(diào)制Quasi-Z源逆變器模塊的仿真驗(yàn)證36-46
• 3.3 單相Quasi-Z源級聯(lián)逆變系統(tǒng)的混合調(diào)制46-49
• 3.3.1 單相Quasi-Z源級聯(lián)逆變器的混合調(diào)制方法46-47
• 3.3.2 混合調(diào)制單相Quasi-Z源級聯(lián)逆變器的仿真驗(yàn)證47-49
• 3.4 本章小結(jié)49-52
• 4 單個Quasi-Z源逆變器模塊的損耗及效率分析52-68
• 4.1 工作狀態(tài)分析52-59
• 4.1.1 H橋開關(guān)器件導(dǎo)通電流53-56
• 4.1.2 Quasi-Z源網(wǎng)絡(luò)各器件的導(dǎo)通電流56-59
• 4.2 Quasi-Z源逆變器模塊的損耗59-64
• 4.2.1 H橋開關(guān)器件的損耗59-62
• 4.2.2 Quasi-Z源網(wǎng)絡(luò)的損耗62-64
• 4.3 Quasi-Z源逆變器模塊的損耗分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證64-66
• 4.4 本章小結(jié)66-68
• 5 單個Quasi-Z源逆變器模塊的硬件設(shè)計及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證68-78
• 5.1 主功率電路設(shè)計68-70
• 5.1.1 Quasi-Z源網(wǎng)絡(luò)二極管和H橋MOSFET68
• 5.1.2 Quasi-Z源網(wǎng)絡(luò)電容、電感設(shè)計68-69
• 5.1.3 PV終端電容設(shè)計69-70
• 5.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及結(jié)果分析70-77
• 5.2.1 混合調(diào)制信號實(shí)驗(yàn)70-72
• 5.2.2 Quasi-Z源逆變器模塊的混合調(diào)制實(shí)驗(yàn)72-77
• 5.3 本章小結(jié)77-78
• 6 結(jié)論78-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 作者簡歷84-88
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集8

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