单相z源并网逆变器的研究

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1、上海交通大学硕士学位论文单相Z源并网逆变器的研究硕士研究生：余俊宏学号：1100319091导师：王志新教授企业导师：奚传隽高级工程师申请学位：工程硕士学科：电气工程所在单位：电子信息与电气工程学院答辩日期：2012年12月27日授予学位单位：上海交通大学万方数据DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterResearchOnTheSinglePhaseZ-SourceGrid-ConnectedInverterCandidate：YuJun-HongStudentID:1100319

2、091Supervisor：Prof.WangZhi-XinBusinessSupervisor:S.E.XiChuan-JunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringSchoolofElectronicInformationandAffiliation：ElectricalEngineeringDateofDefence：December2012Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity万方数据上

3、海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文《单相Z源并网逆变器的研究》，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日万方数据上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部

4、或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据上海交通大学硕士学位论文单相Z源并网逆变器的研究摘要Z源逆变器是近年来出现的一种采用新型逆变结构的逆变器。该逆变结构弥补了传统逆变器在拓扑结构上诸如可靠性差、效率低等缺陷，因而为业界所关注。本文设计研究单相Z源并网逆变器，验证该逆变结构的有效性，进一步开展基于该种拓扑的工程应用。论文首先对传统电压型逆变器的应用进行了综述，说明了传统电压型逆变结构

5、存在可靠性低、不能升压和波形质量差的缺陷，并阐述了Z源逆变器的基本工作原理和控制方法。然后，采用了两种建模方法，即状态空间平均法和PWM开关信号流图法，对Z源逆变器进行了数学建模。经过对比分析得到了用于控制系统设计的小信号模型。接着，分别设计了Z网络升压控制的超前校正控制器和并网电流控制的准PR控制器，并用Matlab/Simulink搭建仿真模型，验证控制策略的效果。最后，设计和制作了一台功率为1kW的单相Z源并网逆变器样机，进行实验验证。由两种建模方法得到的小信号模型，经过分析是近似相同的。针对它设计的超前校正控制器在仿真中能够稳定电容电压。针对并网电流控制设计的准PR控制

6、器在仿真中能够实现并网电流与电网电压同频同相，且与指定电流零误差。通过样机实验，单相Z源并网逆变器向电网输出峰值为6A的电流，其频率和相位与电网电压相同，实现了单位功率因数运行。实测并网电流和Z网络电容电压波形与仿真模型中得到的波形吻合。论文的研究结果证明单相Z源并网逆变器理论是正确的。在Z网络的简单升压控制下的电容电压超前校正闭环控制方法和并网电流的准PR闭环控制方法都是有效的。单相Z源并网逆变器能够实现将直流电I万方数据上海交通大学硕士学位论文升压逆变为交流电，向电网输送能量，具有进一步扩展在光伏发电领域的应用前景。本文的创新点在于：1)分别用状态空间平均法和PWM开关信号

7、流图法对Z源逆变器进行建模，得到了两种不同的小信号模型。通过仿真和分析，为控制系统设计提供了最终的控制对象数学模型。2)设计了单相Z源并网逆变器的控制系统，特别是设计了Z网络升压控制中的超前校正控制器。实验结果证明，该控制器在直流电源电压发生突变时，能够稳定电容电压。3)独立设计了单相Z源并网逆变器的样机系统，包括硬件部分和软件部分。参照设计而制作的样机，在硬件实验中能够实现并网功能。关键词：Z源逆变器，并网，超前校正，准PR控制，Matlab/SimulinkII万方数据上海交通大学硕士学