發(fā)布時間：2020-07-27 18:10

【摘要】：隨著綠色可再生能源發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展,適用于燃料電池、太陽能等新能源發(fā)電系統(tǒng)的高性能高增益變換器拓撲,已成為電力電子技術(shù)領(lǐng)域一個重要的研究熱點。阻抗源變換器自21世紀初提出以來,由于其結(jié)構(gòu)簡單,具有單級升降壓特性,能夠減少整個變換器系統(tǒng)的功率變換級數(shù),提高系統(tǒng)性能,在電力電子變換器拓撲構(gòu)造方面受到了廣泛關(guān)注。本文以基本的Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)和開關(guān)升壓阻抗網(wǎng)絡(luò)為核心主線,根據(jù)它們內(nèi)部自身結(jié)構(gòu)的特點,通過改變元器件之間的連接方式,并結(jié)合開關(guān)電容和開關(guān)電感等傳統(tǒng)升壓網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特性,提出了一種混合型阻抗源網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造方法,將其應(yīng)用到DC-DC和DC-AC兩種功率變換領(lǐng)域中,從而得到了一系列新型高性能高增益阻抗源變換器拓撲,進一步豐富了阻抗源網(wǎng)絡(luò)的拓撲族,拓展了它的應(yīng)用范圍。本文所完成的工作具體體現(xiàn)在以下幾個方面:(1)為了揭示阻抗源網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)升壓的內(nèi)在機理,對四種基本阻抗源網(wǎng)絡(luò)(Z源網(wǎng)絡(luò)、準Z源網(wǎng)絡(luò)、開關(guān)升壓網(wǎng)絡(luò)和準開關(guān)升壓網(wǎng)絡(luò))的工作原理進行了詳細分析,并比較了它們之間的工作性能,總結(jié)了各自的優(yōu)缺點,為后續(xù)提出和構(gòu)建新型阻抗源網(wǎng)絡(luò)和阻抗源升壓變換器奠定了基礎(chǔ)。(2)基于傳統(tǒng)的準Z源網(wǎng)絡(luò)和準開關(guān)升壓阻抗網(wǎng)絡(luò),通過外部添加單個開關(guān)電容支路,與阻抗網(wǎng)絡(luò)中固有開關(guān)電容支路結(jié)合,構(gòu)成新的開關(guān)電容單元,提出了三種單開關(guān)電容分支型高增益阻抗源DC-DC變換器。該拓撲構(gòu)造方法不僅易于擴展,具有一般性,且有效提升了DC-DC變換器的輸出電壓增益,減小了開關(guān)管和電容的電壓應(yīng)力。(3)在傳統(tǒng)非共地型開關(guān)電容升壓網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上,提出了一種共地型開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò),結(jié)合基本的準Z源網(wǎng)絡(luò)和準開關(guān)升壓網(wǎng)絡(luò),構(gòu)建了三種共地型開關(guān)電容阻抗源DC-DC變換器。該拓撲構(gòu)造方法不僅解決了傳統(tǒng)開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)的非共地問題,且使得DC-DC變換器具有輸出升壓比高,阻抗網(wǎng)絡(luò)中二極管、開關(guān)管和電容的電壓應(yīng)力小等優(yōu)點。(4)利用兩個基本準Z源網(wǎng)絡(luò)嵌入組合方式,提出了一種新型的高增益準Z源阻抗網(wǎng)絡(luò),進而構(gòu)建了一種高增益準Z源DC-AC阻抗變換器;在開關(guān)升壓準Z源網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上,通過級聯(lián)開關(guān)電感網(wǎng)絡(luò)或開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò),分別提出了一種增強型有源開關(guān)電感升壓網(wǎng)絡(luò)變換器和一種增強型有源開關(guān)電容升壓網(wǎng)絡(luò)變換器。以上兩種構(gòu)造方法得到的變換器拓撲,器件使用數(shù)量少,輸入電流紋波小,且實現(xiàn)了輸出與輸入共地、提升了變換器的輸出電壓增益、降低了阻抗網(wǎng)絡(luò)中開關(guān)元件的電壓應(yīng)力。(5)在傳統(tǒng)X型Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上,通過把開關(guān)電感-電容單元嵌入到其固有電感支路上,提出了一種新的增強型X型Z阻抗網(wǎng)絡(luò)。利用該阻抗網(wǎng)絡(luò),分別構(gòu)建了一種高增益DC-AC半橋逆變器和一種非隔離型DC-DC直流升壓變換器。該拓撲構(gòu)造方法,不僅可以大幅提升變換器的輸出升壓能力,且有效降低了阻抗網(wǎng)絡(luò)中電容的電壓應(yīng)力,進一步豐富和拓展了阻抗源網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM46

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 劉海利;莊圣賢;郭允豐;李矯鵬;;一種新型Quasi-Z源逆變器及并網(wǎng)應(yīng)用研究[J];電源學(xué)報;2015年02期

2 蔡春偉;曲延濱;盛況;;增強型Z源逆變器[J];中國電機工程學(xué)報;2011年S1期

3 張波;;電力電子學(xué)亟待解決的若干基礎(chǔ)問題探討[J];電工技術(shù)學(xué)報;2006年03期

4 錢照明,張軍明,呂征宇,彭方正,汪i襠

本文編號：2772185