阻抗源逆变器光伏并网系统非线性控制的研究

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1、重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要随着全球能源日益紧张，具有取之不尽用之不竭、清洁安全、无污染特点的太阳能备受青睐，而且许多国家已经把太阳能的开发和利用逐步商业化，太阳能光伏发电技术也成为最具发展潜力的发电方式之一。因此对太阳能光伏发电系统的研究具有深远的现实意义。在并网发电系统的研究中，并网逆变器的控制是关键。2002年，浙江大学彭方正教授提出阻抗源逆变器一一Z源逆变器，其独特的无源网络允许逆变桥上下桥臂直通实现升降压的功能，能更好地适用于输入电压变化范围较大的光伏、风电等分布式发电或微电网系统中。

2、论文首先分析了Z源逆变器直通和非直通状态的等效工作情况，对其利用无源网络实现升降压的基本原理进行了推导，并总结了它的优缺点，介绍了直通零矢量升压的实现方法；然后对z源变换器进行状态空间平均建模，得出相应传递函数，分析得知其所具有的非最小相位特性增加了稳定输出控制器的设计难度，因此提出可以通过对电感电流的间接控制实现稳压输出的控制策略。几乎所有的电力电子变换器都是非线性的，通常是先在系统平衡点附近作泰勒级数展开，然后近似线性化。但是这样的近似是有误差的，且随偏离平衡点距离的增大而扩大。而且实际系统在运

3、行过程中总不可避免的要受到一些未建模动态和外界的干扰，致使系统偏离静态工作点，这时近似线性化得到的模型就不再具有有效性，因此本文主要对Z源变换器进行非线性控制研究。通过建立其仿射非线性模型，分别研究以电容电压、电感电流作为反馈量时系统的内动态稳定性，得出以电容电压作为反馈量的系统的内动态是不稳定的，故而本文提出以电感电流作为反馈量来间接控制输出电压，对其进行输入输出线性化设计，并结合最优跟踪控制技术来确定相应的反馈系数，实现Z源变换器的非线性控制。最后对Z源逆变器单相光伏并网系统的并网电流环路、z源

4、电容电压环路进行了理论分析并给出控制器参数的设计方法，针对光伏阵列的输出电压环路，本文提出采用非线性的零动态设计方法进行控制以实现最大功率跟踪。同时，详细阐述了光伏阵列输出电容、并网滤波电感以及Z源电感、电容的设计原理，并给出相关的参数设计公式。与此同时，根据系统性能要求选择主电路参数，利用MA-TI，AB软件进行了系统仿真，仿真结果表明系统能实现光伏阵列的最大功率跟踪和并网系统的单位功率因数运行，并在ImLAB试验平台上进行系统实验验证。关键词：Z源逆变器，精确线性化，内动态稳定性，电流控制，光伏

5、并网ABSTRACTAlong晰thmeglobalene玛yincreasin91ytenser，solarenellgy1sfavored册mal打an．诅gesguchasinexkmsm)ility，cleaImess，safe够arldIlocontamlnatlon·Arldmanycountrieshaves01arene曙ydeVelopmentandutilizationgradllallycommercialized．111etechnologyofphotovoltaic(PV

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