扩展升压Z源逆变器及其控制策略的研究.pdf

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1、ELECTRICDRIVE2012Vo1．42No．8电气传动2012年第42卷第8期扩展升压Z源逆变器及其控制策略的研究石季英，刘文安，李春玲(天津大学电气工程及自动化学院，天津3OO072)摘要：z源逆变器的z源升压网络以其独特的优点正逐步取代前级buck—boost电路，成为逆变器研究的热点。但Z源升压网络升压范围有限。因此，在一些需要较高电压的应用领域Z源逆变器的应用受到了一定的限制。详细分析了一种扩展升压逆变器的工作原理．，并引入了3次谐波注入调制策略，通过与传统简单升压控制策略的比较，验证了3次谐波注入调制策略在相同电压增益下能有效减小直流电压应力和电容电压，调制度相

2、同时能大大提高逆变器的输出电压。仿真分析验证了上述结论。关键词：Z源逆变器；扩展升压；3次谐波注入控制策略中图分类号：TM464文献标识码：AStudyoftheExpended_。boostZ。。sourceInverterandItsControlStrategySHIji—ying，LIUWeD—an，LIChun—ling(SchoolofElectricalandAutomation，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：NowZ—sourceinverterisreplacingbuck—boostcircuit

3、foritsadvantagesandbecomingaresearchfocus．Butasalltheboostcircuit，Z—sourceboostnetworkislimitedinboostingvoltage，whichlimititsuseinsomefieldsthatneedveryhighvoltage．Akindofexpended—boostZ—sourceinverterwasanalyzedindetail．WhatSmore．thethirdharmonicinjectioncontrolstrategyofexpended—boostZ—sou

4、rceinverterwasinvestiga—ted．Comparedwiththesimplebooststrategyandshowtheadvantagesofthirdharmonicinjectioncontrolstrat—egyinboostingtheoutputvoltageandreducingvoltagestressandcapacitorvoltageunderthesamevoltagegain．Simulationresultsdemonstratethetheoreticalanalysis．Keywords：Z—sourceinverter；e

5、xpended—boost；thirdharmonicinjectioncontrolstrategy输出电压，能更好地适用于太阳能电池及燃料电1引言池等对电压要求高的场合。Z源逆变器是由彭方正教授提出的一种新型本文在扩展升压Z源逆变器工作原理分析逆变器拓扑结构；相比于常规逆变器，Z源逆变器的基础上引入了3次谐波注入调制策略]。与简利用同一支路上下桥臂直通状态获得升压特性；单升压控制相比，该控制方法增大了调制度。在同时避免了传统逆变器中为防止IGBT同时导通相同调制度时，该方法可以扩展升压范围。相同必须加人死区而带来的诸多问题。文献[13指出，电压增益时，可以降低开关电压、电流应

6、力，降低理论上，Z源升压网络跟其他DC—DC拓扑相同电容电压应力。都能产生无穷大的直流增益，但由于元件的寄生2扩展升压Z源逆变器效应和直通占空比D。及正弦调制度M的相互制约，限制了输出电压增益。传统Z源逆变器在获2．1电路拓扑得较高的输出电压增益的同时，会使开关的电压、扩展升压Z源逆变器电路拓扑如图1所示。电流应力增大。同时，随着电压的提高，也会造成与传统准谐振z源逆变器相比，扩展升压准谐振损耗的增加和系统不稳定性的增加。z源逆变器是在传统Z源逆变器的基础上加入前为解决上述问题，许多学者改进了Z源逆变级升压网络，增大输出电压。此外，前级升压网络器的主电路，文献[2]提出通过增加前

7、级升压网络具有可级联性，即通过级联升压网络以获得更大构造了扩展升压Z源逆变器。从硬件上提高了的升压效果。作者简介：石季英(1959一)，男，博士，副教授，Email：eesjyr@163．com29电气传动2012年第42卷第8期石季英，等：扩展升压Z源逆变器及其控制策略的研究V一(6)由电感L，L的伏秒平衡：JVc(1-Do)-(Vc2+Vi+V％)Do=0(7)【Vc(1-Do)一(Vc+Vi+Vc。)Do一0得到：图1扩展升压Z源逆变器主电路Vc一Vc一(8)Fig．1Ma