發(fā)布時間：2020-05-08 10:42

【摘要】：近年來,隨著石油、煤和天然氣等主要能源日益緊張,以及人們對環(huán)境保護(hù)越來越重視,新能源的開發(fā)和利用也越來越受到人們的廣泛關(guān)注。由于新能源發(fā)電直接輸出的電能是非穩(wěn)定的直流電,因此逆變器在新能源變換中的地位日益重要。目前市場上的逆變器絕大多數(shù)是降壓型,為了防止逆變橋同橋臂功率開關(guān)管同時導(dǎo)通,需要加入死區(qū)時間,會導(dǎo)致輸出波形質(zhì)量嚴(yán)重下降,于是Z源逆變器應(yīng)運(yùn)而生,它在電能轉(zhuǎn)換的過程中具有較大的優(yōu)勢,但是也存在一些問題,嚴(yán)重限制了其應(yīng)用和發(fā)展。為了克服Z源逆變器的缺陷,本文主要從Z源逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略兩個方面展開深入的研究。首先,研究了已有的三種Z源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理并進(jìn)行了工作特性對比。其次,為了綜合三種Z源逆變器的優(yōu)點(diǎn),提出了一種串聯(lián)型開關(guān)電感Z源逆變器拓?fù)?分析了其電路結(jié)構(gòu)和工作原理,并與前述三種Z源逆變器拓?fù)湔归_了對比。最后,研究了基于SPWM和SVPWM下的控制策略及其DSP實(shí)現(xiàn)方法,并分析了不同直通注入方法對逆變橋功率器件開關(guān)次數(shù)與損耗的影響。本論文給出了程序的實(shí)現(xiàn)方法以及主電路、濾波電路、控制電路、驅(qū)動電路、采樣與保護(hù)電路和輔助電源的設(shè)計(jì)方案,完成了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)工作。最后搭建仿真模型和實(shí)驗(yàn)平臺,對其工作特性進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提出的串聯(lián)型開關(guān)電感Z源逆變器具有升壓能力強(qiáng),電容電壓應(yīng)力小,可軟啟動等優(yōu)點(diǎn)。
【圖文】：

１．２傳統(tǒng)逆變器逡逑目前市面上常用的逆變裝置是電壓型逆變器，，本文中的傳統(tǒng)逆變器特指的逡逑是三相電壓源型逆變器。圖１．１所示是傳統(tǒng)逆變器電路結(jié)構(gòu)，輸入端只能夠允許逡逑接直流穩(wěn)壓源或并聯(lián)足夠大的電容，為了保證直流側(cè)的電壓幾乎沒有波動；逆逡逑變橋的所有橋臂都要并聯(lián)反饋二極管，這為輸出端的無功能量向輸入端反饋提逡逑供了流通路徑［１３－１４］。逡逑正弦脈沖調(diào)制控制（ＳＰＷＭ）時輸出端的相電壓峰值為：逡逑Ｖ０＝！邐（１．１）逡逑°邋２逡逑Ｓｌ邋／邋Ｓｓ邋／邋Ｓｓ邋／邐Ｈ［＾逡逑Ｏ邋Ｋ邐＝＝邋Ｃ邐ｂ邐￣邐ｌ逡逑０邐Ｃ邋負(fù)載逡逑＾４邋Ｉ邋５６邋Ｉ邋５２邋Ｉ逡逑圖１．１傳統(tǒng)逆變電路逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ邋ｉｎｖｅｒｔｅｒ邋ｃｉｒｃｕｉｔ逡逑式中：Ｆ／是直流電壓，Ｍ是逆變器的調(diào)制系數(shù)，在常用的空間矢量ＰＷＭ逡逑控制方式下，Ｍ的最大取值范圍為０＜Ｍ＜１．１５，逆變器具有可以調(diào)節(jié)輸出交流電逡逑壓、去掉低頻諧波的干擾等特點(diǎn)１１５－１７］。逡逑盡管傳統(tǒng)逆變器的應(yīng)用非常普及，但是因?yàn)槠浯嬖诠逃薪Y(jié)構(gòu)的原因，導(dǎo)致逡逑以下方面的缺陷逡逑（１）

在２００２年首次提出了邋Ｚ源網(wǎng)絡(luò)概念，它是由兩個電感和兩個電容巧妙地交叉組逡逑成“Ｘ”型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，將Ｚ源網(wǎng)絡(luò)耦合在傳統(tǒng)逆變器中，即Ｚ源逆變器（Ｚ－Ｓｏｕｒｃｅ逡逑Ｉｎｖｅｒｔｅｒ，簡稱ＺＳＩ）邐拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖１．２所示。與傳統(tǒng)逆變器相比，它是由逡逑ＤＣ－ＤＣ升壓裝置與逆變橋巧妙耦合而成。逡逑一邐————逡逑Ｅ、ｆ邋Ｓ”邋Ｓ邋”逡逑ｉｌｒ逡逑－＊—＊—逡逑圖１．２邋ＺＳＩ的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ＺＳＩ逡逑在分析工作狀態(tài)時可將逆變橋和負(fù)載整體看作一個受控電壓源，如圖１．３逡逑所示。逡逑邐１＞１￣ｋ＾邐逡逑／邋＋逡逑Ｘ邋Ｘ邋Ｘ邋Ｘ逡逑ｆ為。逡逑圖１．３邋ＺＳ［等效電路逡逑Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ邋ｃｉｒｃｕｉｔ邋ｏｆ邋ＺＳＩ逡逑三相ＺＳＩ比傳統(tǒng)逆變器多１個直通零矢量狀態(tài)，共有９個功率開關(guān)管可工逡逑作的狀態(tài)。當(dāng)逆變橋上面三個功率管或下面三個功率管同時導(dǎo)通，造成負(fù)載短逡逑路，此時三相逆變橋有２個電壓零矢量；當(dāng)逆變橋同臂的功率管同時導(dǎo)通時，逡逑同樣造成逆變橋和負(fù)載短路，這種工作狀態(tài)被稱作直通苓矢Ｍ狀態(tài)＠１。以逆變逡逑橋同臂功率管是否同時導(dǎo)通為依據(jù)，從直流側(cè)看可等效兩種狀態(tài)電路，直通和逡逑３逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM464

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本文編號：2654550