Z源逆变器在光伏发电系统中应用的研究

发布时间：2025-03-15 05:17

　　由于传统化石能源短缺及使用化石能源而导致严重的环境污染,世界各国都不断加大对新能源的开发与利用。太阳能因为其清洁绿色的特点而被全世界广泛利用,光伏并网发电领域作为太阳能发电应用的主要场合,吸引了国内外学者的大量关注与研究。Z源逆变器由于其独特的特性弥补了传统并网逆变器可靠性差、输出波形畸变率高、效率低的缺点,近年已在光伏发电领域获得了应用。而Quasi-Z源逆变器是在传统Z源的基础上衍生的拓扑结构,它继承传统Z源的所有优点的同时又能使输出电流连续。因此本文基于Quasi-Z源网络作为前级升压结构对光伏并网逆变器进行研究。本文首先分析了Quasi-Z源逆变器的基本工作原理,采用状态空间平均法对Quasi-Z源逆变器进行数学建模,基于零极点图和伯德图分析了参数变化对系统动态性能的影响,推导出Z源电容、电感等系统参数的计算公式,为后续的仿真分析提供选取依据。对几种常见的Z源逆变器的SPWM调制策略进行对比,重点研究了基于空间矢量调制(SVPWM)策略下两种直通零矢量的不同配置方式及其对系统整体性能的影响。后级网侧基于旋转坐标系下的电网电压定向矢量控制策略,利用双闭环控制结构,既可实现单位功率因...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 光伏发电系统的研究背景及意义
    1.2 光伏发电产业的国内外研究现状与趋势
        1.2.1 国外光伏发电研究现状与趋势
        1.2.2 国内光伏发电研究现状与趋势
    1.3 传统并网逆变器的特点及其局限性
    1.4 Z源逆变器的提出及发展现状
    1.5 Quasi-Z源逆变器的提出及在光伏并网中的应用
    1.6 论文研究的主要内容
第二章 Quasi-Z源逆变器工作原理及其特性分析
    2.1 引言
    2.2 Quasi-Z源逆变器工作原理
    2.3 Quasi-Z源逆变器小信号模型建模
        2.3.1 Quasi-Z源逆变器状态空间建模分析
        2.3.2 Quasi-Z源逆变器小信号模型分析
    2.4 Z源网络参数的选取
        2.4.1 Z源电容的设计原理
        2.4.2 Z源电感的设计原理
        2.4.3 输入二极管的设计原理
        2.4.4 并网电感参数的设计原理
        2.4.5 光伏阵列并联电容参数的设计原理
    2.5 本章小结
第三章 Quasi-Z源逆变器的调制策略
    3.1 引言
    3.2 基于正弦脉宽调制(SPWM)策略的分析
        3.2.1 简单SPWM控制
        3.2.2 最大SPWM控制
        3.2.3 最大恒定升压比SPWM控制
        3.2.4 最大三次谐波注入升压控制
    3.3 Quasi-Z源逆变器空间矢量调制(SVPWM)策略
        3.3.1 Quasi-Z源逆变器空间矢量调制原理
        3.3.2 直通零矢量不同分配方式的SVPWM
    3.4 控制与仿真分析
        3.4.1 直流链电压的间接控制
        3.4.2 仿真分析
    3.5 本章小结
第四章 Quasi-Z源并网逆变器闭环控制策略
    4.1 引言
    4.2 基于滤波L电路的三相Quasi-Z源并网逆变器的数学模型
    4.3 Quasi-Z源光伏并网控制策略
        4.3.1 Quasi-Z源逆变器并网要求及其控制结构
        4.3.2 基于网侧电流内环的控制设计
        4.3.3 网侧电容电压外环设计
    4.4 最大功率跟踪控制算法(MPPT)
        4.4.1 光伏电池特性分析
        4.4.2 定步长电导增量法
        4.4.3 变步长电导增量法
    4.5 MPPT直通零矢量环的设计
    4.6 本章小结
第五章 光伏并网控制策略仿真分析
    5.1 光伏并网系统建模与仿真
    5.2 MPPT控制策略
        5.2.1 定步长电导增量法的仿真分析
        5.2.2 变步长电导增量法的仿真分析
    5.3 并网仿真
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间主要研究成果
致谢



本文编号：4035221