Z源型单相光伏并网逆变器的研究

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1、湖北工业大学硕士学位论文摘要能源和环境问题长久以来一直是世界各国所关心的问题，为了在此问题上实现可持续性的发展，很多国家都将光伏发电技术的发展研究作为其中之一的解决之道。逆变器作为光伏系统中的关键部分，一直是各国专家学者的研究重点。Z源型逆变器是近年提出的一种带有新型Z源网络的逆变器，由于其具有传统逆变器所不具备的一些优良特点而得到国内外学者的关注。本文主要对单相Z源型逆变器在光伏并网系统的应用进行了相关的研究。首先介绍了单相Z源型逆变器的拓扑提出、工作原理以及Z源逆变器独有的逆变桥直通状态的控制方法，分析了Z源逆变器的一种非正常工作状态，给出了避免其进入非正常工作状态而应该满足的相关参数设

2、置。根据Z源逆变器的工作特点，将直通状态和非直通状态下的电路进行等效分析，给出了其状态空间方程，并根据状态空间平均法对Z源网络进行了建模分析。根据Z源网络的相关特点以及光伏并网逆变器应满足的相关性能，对单相Z源光伏并网逆变器进行了控制系统的设计。控制系统整体由一个双闭环系统构成：并网电流内环控制以及Z源网络电容的外环控制。通过对Z源电容电压的控制来实现对逆变桥直流链电压的控制，由于本文采用的是恒电压最大功率跟踪方式，所以只要将光伏阵列输出电压与逆变桥直流链电压进行匹配，当逆变桥直流链电压稳定的时候便可以实现最大功率跟踪控制了。对Z源网络的电感、电容以及并网电感的设计原理进行了分析，并给出了相

3、关的参数设计公式。根据分析得出的参数设计公式以及控制系统的设计方法对单相Z源光伏并网系统进行了仿真分析，得出了部分结果，并对得出的结果进行了分析，对仍然存在的问题进行了总结，提出进一步的研究分析计划。最后，对全文进行了系统的总结，并对Z源逆变器未来的相关研究做出了展望。关键词：单相逆变器，光伏并网，Z源网络，双闭环控制I湖北工业大学硕士学位论文AbstractEnergyandenvironmentproblemshavearouseduniversalconcernofthewholeinternationalcommunity.Inordertorealizethesustainable

4、developmentofenergyandenvironment,photovoltaictechnologyhasbeenviewedbymanycountriesasafeasiblesolution.Inverter,whichisakeypartofPVsystem,hasalwaysbeenafocusofresearch.Z-sourceinverter,aninverterequippedwithZ-sourcenetworkwhichhasjustbeenproposedinrecentyears,hasarousedattentionofdomesticscholarsb

5、ecauseofitsadvantagesovertraditionalinverters.ThepaperintendstostudytheapplicationofsinglephaseZ-sourceinverterinPVgrid-connectedsystem.First,thetopology,workingprincipleandcontrolmethodofinverterbridgeshootthroughstateofZ-sourceinverterisintroduced.ThenweanalyzeanabnormalworkingconditionofZ-source

6、inverterandproposeaparametersettingwhichcanavoidsuchabnormalworkingcondition.AccordingtothefeaturesofZ-sourceinverter,wemakeanequivalentanalysisofcircuitsinashootthroughstateandinanon-shootthroughandpresentstheformulaofitsstatespace.ThenwemakeamodelanalysisofZ-sourcenetworkbasedonstatespaceaveragem

7、ethod.AccordingtothefeaturesofZ-sourcenetworkandthepropertiesthatPVgrid-connectedsystemmusthave,acontrolsystemisdesignedforsinglephaseZ-sourcePVgrid-connectedsysteminverter.Thecontrolsystemiscomprisedofdoub