Z源_准Z源逆变器在光伏并网系统中的电容电压恒压控制策略

2011年5月电工技术学报Vol.26 No. 5 第26卷第5期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY May 2011

Z源/准Z源逆变器在光伏并网系统中

的电容电压恒压控制策略

李媛1彭方正2

(1. 四川大学电气信息学院成都 610065

2. 美国密歇根州立大学计算机与电气工程系东兰辛 48824)

摘要Z源逆变器（ZSI）/准Z源逆变器（qZSI）利用独特的阻抗源网络和直通调制手段，可在单级系统中同时实现升/降压和直流-交流逆变的功能，适用于具有较大输入电压变化的光伏并网发电系统。本文以具有连续电流输入的电压源型准Z源逆变器为例，分析了基于ZSI/qZSI 的光伏并网系统工作原理；针对ZSI/qZSI特殊的直通占空比与逆变调制系数制约关系，推导出ZSI/qZSI正常工作条件下的电容电压范围，提出ZSI/qZSI光伏并网系统的电容电压恒压控制策略。

该控制策略将最大功率点跟踪（功率控制）和光伏系统入网电流控制（电能质量控制）解耦，简化了控制器设计，实现了ZSI/qZSI光伏并网系统的闭环控制和最大功率点跟踪，同时可确保在同等输出输入电压比的情况下开关器件电压应力最小。

关键词：Z源/准Z源逆变器光伏并网最大功率跟踪恒压控制直通升压

中图分类号：TM615; TM464

Constant Capacitor Voltage Control Strategy for Z-Source/ Quasi-Z-Source Inverter in Grid-Connected Photovoltaic Systems

Li Yuan1 Peng Fangzheng2

(1. Sichuan University Chengdu 610065 China

2. Michigan State University East Lansing 48824 US)

Abstract With unique impedance network and shoot-through, Z-source inverter (ZSI)/ quasi-Z-source inverter (qZSI) can realize buck/boost and DC-AC conversion in a single stage system.

It is suitable for grid-connected photovoltaic (PV) power generation systems, where the input voltage varies in a wide range. By taking voltage-source qZSI with continuous input current as an example, this paper provides voltage boost theory and circuit operation principle of the ZSI/qZSI. Based on the demanded mutual limitation of the shoot-through duty ratio and modulation index for ZSI/qZSI, the capacitor voltage range of ZSI/qZSI is investigated and a constant capacitor voltage control strategy is presented for ZSI/qZSI based grid-connected PV systems. The proposed control strategy decouples maximum power point tracking (MPPT) (for power flow control) and grid current control (for power quality); simplifies the controller design; realizes closed-loop control for the ZSI/qZSI grid-connected PV system as well as MPPT. Moreover, the proposed control strategy ensures minimum voltage stress on switching devices when with the same input and output voltage level.

Keywords：Z-source/quasi-Z-source inverter, photovoltaic, grid-connected, maximum power point tracking, constant voltage control, shoot-through, voltage boost

收稿日期 2011-01-09 改稿日期 2011-03-04

第26卷第5期李媛等Z源/准Z源逆变器在光伏并网系统中的电容电压恒压控制策略 63

1引言

光伏电池工作时受环境温度、光照强度影响极大，其输出电压具有较大变化范围。为满足并网要求，光伏逆变器通常采用直流-直流升压与直流-交流逆变级联的两级拓扑结构。Z源/准Z源逆变器（Z-Source Inverter，ZSI/Quasi-Z-Source Inverter，qZSI）在电压/电流源与逆变桥间加入独特的阻抗源网络，可通过直通调制在单级系统中实现升/降压和直流-交流逆变的功能，克服了传统电压型逆变器（Voltage Source Inverter，VSI）只能降压或传统电流型逆变器（Current Source Inverter，CSI）只能升压的局限，可替代DC-DC级联DC-AC的两级变换拓扑，用于具有较大输入波动范围的光伏并网发电系统。图1为基于ZSI/qZSI的光伏并网系统拓扑[1-4]，图1a采用了传统ZSI结构，ZSI前端需串联二极管防止电流反向，输入阻抗源网络中的电流断续，光伏输出需并联大电容滤波；图1b采用了具有连续电流输入的电压源型准Z源逆变器（以下简称VS-qZSI），由于阻抗源网络输入端电感L1的平波作用，光伏输出电流连续且纹波较小，因此光伏输出侧不必并联大电容排组。

（a）ZSI光伏系统拓扑

（b）VS-qZSI光伏系统拓扑

图1 基于ZSI/qZSI的光伏并网系统

Fig.1 ZSI/qZSI based grid-connected PV system

因VS-qZSI与ZSI原理结构相似，文献[5-7]给出的基于ZSI的直通升压及逆变调制方法，同样适用于VS-qZSI。文献[5]和文献[3]分别推导了ZSI和VS-qZSI稳态工作条件下的阻抗源网络方程，并由仿真和实验验证了VS-qZSI工作在降压模式和升压模式下的开环调制方法。此外，为获得良好的应用效果，优化ZSI/qZSI在光伏功率调节、风机并网、可调速电机驱动等场合的使用，文献还述及了ZSI/qZSI闭环及并网控制方法，如直流链电压恒压控制[8-9]，基于SVPWM调制的Z源逆变器并网控制策略[10]等等。

在温度、光强等外部环境发生变化时，光伏电池输出特性曲线将发生改变；一般而言，光伏系统中输入电压变化幅度将达1:2。因此在基于ZSI/qZSI 的光伏并网系统中需要考虑以下几个问题：①当输入电压在某个范围内波动时（例如光伏电池输出电压为U PV～2U PV），需输出额定交流电压U ac，如何确定开关器件的最大工作电压；②鉴于直通升压及逆变调制相互制约的特殊性，如何设定直通占空比和逆变调制系数，在同等输入与输出电压条件下使开关器件承受的电压应力最小，保证直流链维持最大电压利用率；③如何实现闭环调节，在输入电压波动的情况下维持输出电压/功率恒定，实现最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）。为了解决上述问题，本文在ZSI/qZSI稳态工作原理的基础上，推导出ZSI/qZSI正常工作条件下的电容电压范围，提出基于ZSI/qZSI的光伏并网系统电容电压恒压控制策略，可确保在同等输入电压和输出电压条件下ZSI/qZSI中开关器件电压应力最小。该控制策略将MPPT（功率控制）和光伏系统入网电流控制（电能质量控制）解耦，简化了控制器设计，实现了MPPT。该策略简单易行，可结合任意并网电流控制方法使用。

2VS-qZSI稳态工作原理

下面以VS-qZSI为例分析其稳态工作原理，除特别说明，ZSI分析与此相同。VS-qZSI允许逆变桥出现直通状态（任何一相、两相或三相桥臂上下管同时导通的状态）。在传统的VSI中，直通状态是被严格禁止的，因为这会造成电压源短路从而损毁设备。而对于VS-qZSI而言，阻抗源网络改变了电路的工作模式，允许直通现象的产生。一个开关周期中，直通状态和非直通状态按预设的升压调制方式交替出现，VS-qZSI利用直通状态为网络中的电感充电，电感存储的能量在非直通状态下释放，维持网络中电容C1、C2的电压并使直流链电压泵升。非直通状态下，桥臂将按传统SPWM/SVPWM 调制方式进行DC-AC变换，从而在单级系统中同时实现升压与逆变功能。

64

电 工 技 术 学 报 2011年5月

定义直通占空比d 0=T 0/T s ，其中T 0表示一个开关周期T s 内直通的时间，

考虑ZSI/qZSI 稳态工作条件下电感伏秒平衡以及电容充放电平衡，可以推导出[5,11]

1in 0

112C d U U d ?=? （1） 0

2in 0

12C d U d =

? （2） （ZSI 中，0

21in 0

112C C d U U U d ?==

?） dc 12in in 0

1

?12C C u

U U U BU d =+==? （3） 式中，U C 1，U C 2分别为阻抗源网络电容C 1和C 2的

电压（见图1）；dc ?u 为ZSI/qZSI 处于非直通状态下的直流链电压。由式（3）可见，由于直通状态的加

入，dc ?u

为输入U in 的B 倍，B 定义为升压系数。 逆变方面，以SPWM 调制为例，输出交流电压峰值满足

ac dc in 11

?22

u M BM =

= （4） 式中，M 为逆变输出的调制系数。因此可定义整个系统的电压增益为

ac in 2

BM

U = （5） 在光伏系统中，交流输出侧电压维持恒定，随着输入电压的波动需调节系统电压增益以维持

ZSI/qZSI 正常工作。由式（5）可知，若需增大系统电压增益，可调节增大升压系数B 或逆变调制系数M 。但注意到增加升压系数B （对应为增加直通占空比d 0）会导致直流链电压增加，开关器件电压应力随之增大，因此最合理的办法应为采用可能的最大调制系数M 并配合可能的最小升压系数B （最小直通占空比），以便在维持相同的电压增益条件下确保开关器件具有最小的电压应力。

另一方面，为了不影响正常的逆变功能，在对

VS-qZSI 的调制过程中直通状态只能被用于替代传统零状态（000或111，对电压型逆变器而言即为三相逆变桥上管全部导通或下管全部导通）。这使得

d 0和M 具有下述制约关系[6-7]：

简单升压调制

M ≤1?d 0 （6）

最大恒升压调制

0)M d ? （7）

最大升压调制

0)M d ? （8）

从另一个角度分析，d 0和M 的相互制约关系来自于VS-qZSI 的单级系统特性：直通状态的引入（d 0）和SPWM 调制（M ）将在统一桥臂上完成，因此直通时间与非直通时间将在一个开关周期内受制于对方。

3 VS -qZSI 中电容电压范围

将式（3）、式（6）代入式（4）可得

ac in 0

11212d U d ?

??≤

（9） 式中，

in 0

112d d ??正是VS-qZSI 稳态工作时的电容电压U C 1，因此可将式（9）改写为

1ac C U ≥ （10）

式（10）即为VS-qZSI 稳态工作时的电容电压U C 1范围（对于ZSI 而言，U C 2=U C 1也满足此式），当M 取最大值1?d 0时等号成立，此时对应相同系统电压增益下的最小升压系数，因此开关器件具有最小电压应力。式（10）表明VS-qZSI 中电容C 1的电压范围由交流侧电压水平确定，在简单升压调制方式下为2倍的交流侧峰值相电压，与直流侧电压水平无关。将式（7）

、式（8）分别代入式（4）可得最大恒升压调制方式和最大升压调制方式下，VS-qZSI 中电容C 1的电压范围分别为

1ac C U （11）

和

ac

1C U π

≥

（12） 式（10）～式（12）对于计算开关器件在并网时的最大工作电压有直接指导意义。由式（1）～式（3）

可推出dc 1in ?2C u

U U =?，这表明当输入电压在某个范围内波动时，开关器件在输入电压为最小时具有最大工作电压，对简单升压调制方法而言，不小于

ac in U ?。

4 电容电压恒压控制策略

传统DC-DC （升压）级联DC-AC （逆变）的

第26卷第5期 李 媛等 Z 源/准Z 源逆变器在光伏并网系统中的电容电压恒压控制策略 65

两级光伏并网系统中，绝大多数情况下，DC-DC 与

DC-AC 两级之间并接电容排组[12]。通过分别控制电容排组的前级DC-DC 以及后级DC-AC ，可维持电容电压恒定从而将系统输入输出功率解耦，因此该电容也被称为解耦电容。VS-qZSI 阻抗源网络中的电容具有类似的作用。对于如图2所示的并网运行的VS-qZSI 光伏系统，在输入功率P IN （=P PV ）变化时，可一方面调节交流侧输出至电网的功率（由

于电网电压相对恒定，功率调节由电流闭环反馈实现，可控制入网电流大小，对应于SPWM 调制系数

M 的调整）维持U C 1恒定；另一方面，在U C 1恒定的前提下，由式（1）可知调节直通占空比d 0可控制输入电压U in 。根据光伏特性曲线，系统输入功率也将得到控制，进而实现MPPT 。基于上述分析，可得到VS-qZSI 光伏并网系统的电容电压恒压控制框图，如图3所示。

图2 并网运行的VS-qZSI 光伏系统 Fig.2

Grid-connected VS-qZSI based PV system

图3 VS-qZSI 光伏并网系统的电容电压恒压控制框图 Fig.3 Block diagram of constant capacitor voltage control

for VS-qZSI based grid-connected PV system

图2中，r 1、r 2为阻抗源网络电感的寄生电阻；

R 1、R 2为电容上的等效串联电阻（ESR ）；并网系统采用LC 滤波器，其中R f 为输出滤波电感的寄生电阻；R g +sL g 为电网侧寄生阻抗；u ij ，i Lj ，i Cj ，i g j ，u g j （j =a ，b ，c ）分别为逆变器输入电压，流经滤波电感和滤波电容的电流，电网电流和电网电压。 4.1 交流侧逆变控制

图3所示的电容电压恒压控制策略将基于

VS-qZSI 的光伏并网系统控制分为两级：直流侧升压控制和交流侧逆变控制。按照前述控制思想，并网的VS-qZSI 交流侧控制维持电容电压U C 1恒定，这由电容电压闭环反馈实现。电容电压误差经PI

调节后作为电网电流幅值指令*g I ，该指令结合电网

电压的同步相位信息（由锁相环获得）可合成下一步并网电流控制的指令，输入至电流调节器完成并网电流控制。电流调节器可采用任何一种并网电流控制方法实现入网电流的控制和调节，典型的方法包括将电流幅值指令与相位信息合成为P 轴和Q 轴上的电流指令，三相并网电流经PQ 变换后反馈，在同步坐标系下采用PI 控制。

在三相静止坐标系下完成并网电流控制，如使用比例谐振控制器（Proportional+ Resonance ，PR ）等；这样做的优点在于可推广到单相系统中使用。作为示例，本文采用静止坐标系下带电网电压前馈的电流反馈控制作为电流调节器，其控制框图（连同输出滤波环节）如图4所示。

图4 VS-qZSI 交流侧并网电流控制框图 Fig.4 Block diagram of current control

for AC side of VS-qZSI

由于使用了电网电压前馈，该电流调节器可在很大程度上抑制电网扰动对输出的影响。另外，电流反馈通道采用比例调节，可获得快速动态响应。

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电 工 技 术 学 报 2011年5月

根据Mason 公式，可推导出该电流控制器的控制-输出开环传递函数为

g g _ref

P_g

f f

g f f g g f f f g f g f g

()()()j j i i G s K C L L s C L R L R s C R R L L s R R =

+++++++ （13）

此传递函数可作为并网电流控制参数确定的依据，本文中K p_g 取0.06，对应系统穿越频率1kHz ，相角裕量90°。式（13）中其他系统参量取值分别为：C f =50μF ，L f =1mH ，R f =0.05?，L g =10μH ，

R g =0.2?。系统开关频率f s =10kHz 。

VS-qZSI 并网系统的交流侧控制类似于PWM 整流器，特别是当光伏发电系统输出具有单位功率因数时，不同之处仅在于功率由直流侧向交流侧传输。对并网电流幅值大小的控制确定了VS-qZSI 馈入电网的能量，从而实现维持电容电压U C 1恒定的目标。图3中G 为实际并网电流幅值换算到阻抗源 网络的等效直流负载电流

i load 的比例系数，1

load

C u

i G 为

电容电压控制环中扰动（负载电流）-输出（电容电压）的传递函数，由阻抗源网络小信号模型导出：

1

load

00022

0(1)(12)(1)()

()(12)C u i R D D D Ls r R G LCs C r R s D ????++=

+++?

（14）

简便起见，设阻抗源网络参数R =R 1=R 2，r =r 1=

r 2，L =L 1=L 2，C =C 1=C 2。D 0为小信号模型中静态工作点对应的直通占空比。根据该传递函数，可确定

电容电压控制环中的PI 参数。注意到若*

1C U ?U C 1＞

0，需减小交流侧输出功率，也即减小并网电流幅值

指令*g I ，因此电容电压控制环需采用负的PI 参数，

文中K P_C 1=?0.1，K I_C 1=?20。式（14）中各参量取

值分别为：

R =0.47?，r =0.03?，L =500μH ，C =400μF 。 4.2 直流侧升压控制

在交流侧实现了电容电压恒压控制后，调节直通占空比可调整VS-qZSI 输入电压u in

（也即光伏电池输出电压u PV ）

，进而控制系统输入功率实现MPPT 。直流侧升压控制框图如图3所示，检测VS-qZSI 光伏并网系统输入端的u in 和i in ，由MPPT

算法给出系统输入电压指令值*in

u 。该指令值减去系

统实际输入电压即可得到控制误差，经PI 补偿后获得直通占空比d 0。根据VS-qZSI 调制方法，直流侧控制产生的直通信号将与交流侧控制产生的SPWM 信号合成，送至驱动电路。图3采用逻辑“或”将直通和SPWM 信号合成

（“1”为导通，“0”为关断），此外也可以采用文献[5]所述方法将直通信号分布

于开关状态切换过程。图3中1

L i d G 为直流侧输入电

压控制环控制（直通占空比）-输出（输入电流）的传递函数，仍由阻抗源网络小信号模型导出，如式（15）所示。

1

12load load 12022

0()()()(12)

()(12)L i d C C L l G s U U RI Cs I I I D LCs C r R s D =

+?????+++?

（15）

式中，U C 1，U C 2，I L 1，I L 2和I load 分别为静态工作点的电容电压、电感电流和等效至直流侧的负载电流，其余参数同上。r PV =u PV /i PV 为光伏电池动态阻抗，因i PV =i in =i L 1，系统实际输入电压可表示为

u in =i L 1r PV 。

为了确保VS-qZSI 交流侧和直流侧控制系统稳定，避免出现电容电压振荡，应注意选取适当控制参数。根据上文分析，各环节的响应速度应相互配合：交流侧并网电流控制环动态响应速度最快，交流侧电容电压控制环响应速度次之，直流侧输入电压（功率）控制环响应速度最慢。文中直流侧输入电压控制PI 参数取K P_in =?0.002，K I_in =?0.04。 4.3 电容电压参考值的确定

电容电压恒压控制策略中，电容电压参考值的确定应根据不同的升压调制方式，分别由式（10）～式（12）给出。注意到各式等号的成立对应于相同系统电压增益条件下开关器件具有最小工作电压。电容电压恒压控制的显著优点在于：①只要依照交流侧电压水平设定电容电压参考值，可确保在输入波动的情况下经闭环调节的d 0和M 始终保持相互制约关系，无需额外对d 0和M 进行限幅；②若设定最小电容电压参考值，可确保相同系统电压增益时开关器件承受的电压应力最小，保证直流链维持最大电压利用率。

此外，相对于直流链电压恒压控制方法而言，电容电压恒压控制的优点还在于电容电压易于检测；而由于直流链电压为脉冲状，只能由检测U C 1和U C 2并求和的方式间接获得。注意到ZSI 阻抗源

网络中C 1，

C 2的电压与VS-qZSI 阻抗源网络中电容C 1电压相等，因此文中的恒压控制策略同样适用于基于ZSI 的光伏并网系统。

5 仿真与实验验证

本文以扰动观察法（Perturb & Observe ，P&O ）

第26卷第5期李媛等Z源/准Z源逆变器在光伏并网系统中的电容电压恒压控制策略 67

作为MPPT算法，以Saber + Matlab/Simulink 为联合仿真平台建立了基于VS-qZSI的光伏并网系统仿真模型进行控制算法模拟，最后通过VS-qZSI样机实验，验证了电容电压恒压控制策略的有效性。仿真中将光伏电池输出等效为理想电压源U s串内阻r s，系统最大功率点出现在外电路等效电阻与内电阻匹配时，U MPP=U s/2。仿真与实验系统参数见表1。

表1VS-qZSI光伏系统仿真与实验系统参数Tab.1 Parameters and specifications of VS-qZSI based PV system in simulation and experiment

参数数值

理想电压源U s/V 200

电压源内阻r s/? 4

输出电压U ac/V 104

开关频率f s/kHz 10

输出频率f/Hz 60

死区时间t d/μs 0

滤波电感（星形联结）L f/mH 1

滤波电容（星形联结）C f/μF 50

电网侧寄生阻抗/?R g+sL g=0.05+j3.77×10?3

阻抗源网络电容/μF C1=C2=400

阻抗源网络电感/μH L1=L2=500 VS-qZSI如图5所示，由实验室原ZSI样机改装后得到。VS-qZSI阻抗源网络电感L1，L2采用耦合结构，电容C1，C2分别由两个薄膜电容并联构成。控制部分由基于16位TMS320LF2407的通用控制器实现，包括采样、A-D转换、通信接口等外围电路。DSP控制器由隔离电源供电，由霍尔传感器采集主电路的输出电压和电流，另外采用光纤发送PWM信号，实现了控制部分与功率部分的电气隔离。

图5 VS-qZSI原型机

Fig.5 Prototype of VS-qZSI

图6为光伏系统最大功率点跟踪波形。MPPT 算法每0.08s进行一次扰动，更新光伏系统输入电压参考指令*in

U；控制器据此调整d0，使系统输入电压U in跟随指令变化，从初始的150V起一直跟踪到100V（最大功率点电压U MPP）处，并在其附近左右波动。整个跟踪过程中电容电压U C1被控制为恒定，U C1=*1C

U=175V；入网电流随跟踪过程增加，最后向电网输送光伏电池的最大功率。

（a）光伏并网系统启动过程（U MPP=100V）

（b）稳态局部放大波形（1.5～1.6s）

图6 最大功率点跟踪波形

Fig.6 Waveforms of maximum power point tracking

图6b为系统工作于稳态（1.5～1.6s）时的电容电压U C1，输入电压U in，入网A相电流i ga和电网A相电压u ga波形。可见通过电网电流控制环，入网电流质量得到保证，电流与电网电压同相位，实现了单位功率因数输出。

图7为光照增强，最大功率点移动时的功率跟踪波形。设第1.5s时刻光照增强，最大功率点电压由原来的100V移动到140V处。MPPT算法每0.1s 进行一次扰动，更新*in

U。由图可见控制器仍可控制U in跟随指令变化，跟踪至新的最大功率点电压处，入网电流和功率增加。电容电压在系统追踪新的最大功率点过程中维持恒定，U C1=*1C

U=175V。

图8为VS-qZSI光伏并网系统实验输出波形。图8a为在工作条件U MPP=130V，P MPP=1.26kW下的

68 电工技术学报 2011年5月

图7 最大功率点移动时的光伏并网系统

MPPT过程（U MPP=100～140V）

Fig.7 Maximum power point tracking process in grid-connected VS-qZSI (U MPP=100～140V)

波形；图8b为在工作条件U MPP=170V，P MPP= 2.52kW下得到的实验波形。测试中电网由自耦变压器模拟（104V），则对于传统VSI而言要求输入电

压不低于。采用简单升压调制方式，由式（10）可得电容电压U C1应不低于170V。考虑到实际电路中的分布参数可能导致输出电压下降，测试中留有一定裕量，设置*1C

U=190V。图中自上而下分别为并网电流i g j（j=a，b，c），电网线电压u ac，电容电压U C1以及输入电压U in=U MPP。由于输入电压的波动，两种工作条件下对应的直通占空比不同，分别为d0=0.24和d0=0.1；并网电流分别为7A和14A；逆变器向电网输送的功率分别为 1.26kW和2.52kW。两种情况下电容电压固定不变，均为190V。对并网电流进行分析，获得谐波含量见表2，可见并网电流符合IEEE Std. 1547[13]的规定，THD控制在5%以内。值得一提的是，由于VS-qZSI允许直通，实验中未设置死区时间，可有效降低输入电流畸变。

（a）U in=130V，d0=0.24，I g

=7A

（b）U in=170V，d0=0.1，I g=14A

图8 VS-qZSI光伏并网系统实验波形

Fig.8 Experimental waveforms of VS-qZSI

based PV system

表2谐波电流含有率及谐波总畸变率

Tab.2 Percent of the maximum harmonic current distortion （%）谐波次数h（奇次）h＜11 11≤h＜7 17≤h＜23 23≤h＜35 35≤h THD

测试条件（U MPP=130V P MPP=1.26kW） 1.61 0.83 0.30 0.39 0.30 4.16 测试条件（U MPP=170V P MPP=2.52kW） 1.21 0.58 0.38 0.28 0.25 2.92 IEEE Std—1547 4.0 2.0 1.5 0.6 0.3 5.0

6结论

基于ZSI/qZSI的光伏并网系统具有如下特点：（1）可灵活调压，满足光伏输出电压在较大范围内波动时逆变器的并网需求。

（2）单级能量变换系统，最大程度上减小了有源器件的数量，并由此减少了开关器件的驱动、散热等环节带来的系统复杂性、成本和体积增加等问题。

（3）允许直通，即便受到强电磁干扰（EMI）而导致开关器件误触发也不会损坏电路，可靠性得到极大提高。

（4）无需设置死区，输出波形畸变明显减小。

除此之外，将VS-qZSI应用于光伏并网系统时无需在输入端并联大电容滤波；并且阻抗源网络中的电容C2仅在升压工作模式下承受电压，同等工作条件下小于ZSI阻抗源网络中的电容电压。

文中所述ZSI/qZSI光伏并网系统的电容电压恒压控制策略实现了三个控制目标：

（1）控制输出电流使之符合并网要求，可满足IEEE或其他标准规定的电能质量及分布式电源接入电网的要求。

第26卷第5期李媛等Z源/准Z源逆变器在光伏并网系统中的电容电压恒压控制策略 69

（2）在光伏电池输出电压较低时，采用直通升压调制增大系统电压增益，使其输出满足并网电压要求。

（3）输入功率可控，实现了MPPT，确保能源转换效率。仿真与实验验证了电容电压恒压控制策略的有效性。该策略可确保在同等输出输入电压比的情况下开关器件电压应力为最小。

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作者简介

李媛女，1980年生，博士，讲师，研究方向为可再生能源发

电技术，分布式电源接入，电力系统电力电子技术。

彭方正男，1963年生，博士，教授，主要研究方向为大功率电力

电子与电机驱动，多电平变流器，电力电子技术在电力系统中的应用，可再生能源发电及混合动力汽车等。