改进型开关升压逆变器

虽然Z源逆变器克服了传统电压源电流源逆变器的不足,但也有启动电压冲击严重,电流不连续,直流侧的电压利用率低的问题。开关型升压逆变器启动电流小,但升压倍数有限。鉴于此提出了一种改进型开关升压逆变器,电路中电感和IGBT组成Boost电路,不仅提升了电压,而且在直通状态时,使输入电流通过电感续流,从而保证了输入电流的连续。基于简单升压控制下的实验结果,验证了改进型开关升压逆变器的有效性与正确性。

基于LCL滤波有源阻尼控制的Z源逆变器并网研究

与传统的逆变器相比,Z源逆变器由于其具有可以实现升降压功能、无需插入死区时间等优点而得到了广泛的应用。针对逆变器输出电压、电流高次谐波含量大的缺点,提出采用LCL型滤波器进行滤波,其滤波性能优异,但带来的谐振峰易引起系统的不稳定。所以采用电容电流内环、电网电流外环的双电流环有源阻尼方案对谐振峰进行抑制。为避免多次调试参数,提出一种控制参数设计方法,即对传递函数进行极点配置,从而得出最佳控制参数。在保证系统稳定性的前提下使系统具有一定的鲁棒性。最后,通过仿真和实验结果验证了所提方案的有效性和可行性。

Z源逆变器及其多种改进拓扑结构的比较

相比于传统电压源、电流源型逆变器,Z源逆变器可以实现升降压变换,而且桥臂无需要插入死区时间,所以逆变器具有较高的可靠性。但同时传统Z源逆变器具有电容电压较高,存在启动冲击等问题。为了解决这些问题,研究学者提出了各种改进型Z源拓扑,但这些拓扑只能改进传统Z源逆变器的部分缺陷,而且改进的缺陷各不相同,这就导致使用者难以准确选择拓扑结构。为此,对常见的多种Z源逆变器拓扑进行了理论分析和仿真研究,从应用场合、性能优劣等方面进行了区分,以为使用者提供参考。

改进型Z源逆变器

Z源逆变器能实现升降压变换的功能,同时桥臂不需要死区时间,变换器可靠性高。但传统Z源逆变器中Z源电容电压高于输入电压,同时启动时存在严重的启动冲击,导致变换器体积及重量大、可靠性低。该文提出一种改进的Z源逆变器拓扑。与现有的Z源逆变器拓扑相比,新型拓扑可大大减小Z网络电容电压应力,具有内在的抑制启动冲击电流的能力,从而可使用低压电容以减小系统的体积和成本、增加可靠性。为避免变换器的启动冲击,提出该变换器软启动策略。在理论研究的基础上,基于简单升压控制下的仿真和实验结果验证新型拓扑的优点。

新型开关电感型准Z源逆变器

为提高煤矿井下应急供电系统的可靠性,提出并设计了一种新型开关电感型准Z源逆变器电路拓扑作为应急电源系统主电路。分析了其拓扑结构和工作原理,利用伏秒平衡原理推导了电路各部分的电压关系,这种新型拓扑具有升压能力强、电容器电压应力小的优点。并在此拓扑的基础上提出了一种多级联开关电感型准Z源逆变器,升压能力进一步得到提高。最后,在基于简单升压控制下利用MATLAB/Simulink软件进行仿真,仿真结果表明了理论分析的正确性和可靠性。

新型Z源级联逆变器

Z源逆变器能实现升降压变换的功能,同时同一桥臂的上下功率开关不需要死区时间,变换器的可靠性高。但传统Z源逆变器存在启动冲击严重,直流升压因子较小,开关器件应力较大等缺点。提出一种新型Z源级联逆变器拓扑,与现有的Z源逆变器拓扑相比,新的拓扑结构能有效减小启动时阻抗网络上电容的冲击电流,减小开关器件的电压应力,并将升压因子由1(/1-2D)提高到1(/1-D)(1-4D),D为Z源逆变器的直通占空比。在理论研究的基础上,基于简单升压控制下的仿真和实验结果验证新型拓扑的优点。

改进型Quasi-Z源逆变器

传统Z源逆变器通过自身特殊的阻抗网络实现升压功能,而不需要加入升压斩波电路,使得Z源逆变器得到了广泛的应用。但是传统Z源逆变器的升压能力有限,且存在启动冲击电流问题。为了克服传统Z源逆变器的不足,提出一种改进型Quasi-Z源逆变器拓扑结构,以改善逆变器的工作性能。改进型Quasi-Z源逆变器有效提高了逆变器的升压能力,使其可以适用于需要高增益的场合,在理论研究的基础上,通过Matlab/Simulink仿真验证了改进型Quasi-Z源逆变器拓扑结构的可行性和优越性。

新型准Z源三电平逆变器的分析及其特性研究

针对传统Z源逆变器(ZSI)电容电压应力大和升压能力不足等缺陷,提出一种新型准Z源逆变器(QZSI)拓扑结构。首先,对新型准Z源逆变器拓扑结构进行稳态分析,得到新型准Z源逆变器的直流链输出电压和电容电压;接着,建立新型准Z源逆变器的状态平均空间模型,引入小信号扰动,分析新型准Z源逆变器的直流侧动态特性,为新型准Z源逆变器网络的无源参数选取和闭环控制提供参考;然后,对新型准Z源逆变器进行简单升压控制(SBC),分析新型准Z源逆变器整体的升压能力;最后,经过计算机仿真和实验平台研究,验证了新型准Z源逆变器拓扑的优越性。新型准Z源逆变器具有更强的升压能力,可用于需要高输出电压场合;新型准Z源逆变器可以有效降低电容电压应力,一定程度上抑制起动冲击。

改进型准Z源三电平逆变器建模分析

针对传统Z源逆变器(Z-source inverter, ZSI)电容电压应力大和升压能力不足等缺陷,提出了一种改进型准Z源逆变器(quasi ZSI, QZSI)拓扑结构。首先,对改进型Z源三电平逆变器的稳态工作原理进行深入分析,得到直流链输出电压和电容电压表达式,并与传统Z源三电平逆变器进行对比。理论推导出改进型Z源网络的无源参数,结合改进简单升压控制策略,说明改进型Z源逆变器整体升压能力。最后,通过在Matlab软件仿真和硬件平台上实验结果验证了改进型Z源逆变器具有良好的升压能力,降低电容电压应力以及抑制启动冲击效果。相比于传统的Z源逆变器,提出的改进型Z源逆变器具有电容电压的应力更小、输出电压的升压更高、电感电流的冲击更小等优点。

一种新型开关电感型Quasi-Z源逆变器

传统Z源逆变器通过直通状态实现升降压功能,但是传统Z源逆变器的升压能力有限,随着输出电压的升高,电容电压越来越大,且存在起动冲击问题。提出一种改进型Quasi-Z源逆变器拓扑结构,以改善逆变器的工作性能。在保留传统Quasi-Z源逆变器优点的同时,具有以下特点:可有效降低电容电压应力,提高系统可靠性且有助于降低系统的体积和成本;可有效提高逆变器的升压能力,使其可以适用于需要高增益的场合;有效提高抑制内在的起动冲击电流能力。在理论研究的基础上,基于简单升压控制下,通过仿真验证了新型Quasi-Z源逆变器的正确性和优点。