新颖的单相电压型准Z源逆变器

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新型Z源级联逆变器

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｚ — ｓｏｕｒｃｅｉｎｖｅｒｔｅｒｈａｓｔｈｅａｂｉｌｉｔｙｌｉｋｅｂｕｃｋ — ｂｏｏｓｔｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄｎｏｄｅａｄｔｉｍｅｉＳｎｅｅｄｅｄｉｎｐｈａｓｅｌｅｇｓ，ＳＯｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｃａｎｂｅａｃｈｉｅｖｅｄ．Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｓｅｒｉｏｕｓｓｔａｒｔｉｎｇ－ｕｐｉｎｒｕｓｈｃｕｒｒｅｎｔ，ｌｏｗＤＣｂｏｏｓｔｃａｐａｃｉｔｙ，ｈｉｇｈｓｔｒｅｓｓｏｆｓｗｉｔｃｈｉｎｇｄｅｖｉｃｅｓｏｆｔｈｅＺ — ｓｏｕｒｃｅｉｎｖｅｔｒｅｒ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｎｅｗＺ－ｓｏｕｒｃｌｏｇｙ，ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｅｘｉｓｔｉｎｇＺ－ｓｏｕｒｃｅｉｎｖｅｔｒｅｒｔｏｐｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｎｅｗｔｏｐｏｌｏｇｙｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｔｈｅｓｔａｒｔ－ｕｐｉｎｕｓｒｈｃｕｒｒｅｎｔｏｆｔｈｅｃａｐａｃｉｔｏｒｏｎｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋ，ｒｅｄｕｃｅｔｈｅ

单相全桥电压型逆变电路

单相全桥电压型逆变电路单相全桥电压型逆变电路是一种常用的电力电子变换器，它能将直流电源转换为交流电源，广泛应用于各种电力供应系统和电力调节系统中。

本文将对单相全桥电压型逆变电路的工作原理、优缺点以及应用领域进行详细介绍。

一、工作原理单相全桥电压型逆变电路由四个开关管和相应的控制电路组成。

开关管分别为Q1、Q2、Q3和Q4，通过适当的控制，可以实现对开关管的导通和关断。

在工作过程中，当Q1和Q4导通，Q2和Q3关断时，直流电源的正极连接到电路的A相，负极连接到电路的B 相，此时输出的是正半周的交流电压。

当Q1和Q4关断，Q2和Q3导通时，正负极的连接情况反转，输出的是负半周的交流电压。

通过不断交替导通和关断，可以在输出端获得一段完整的交流电压波形。

二、优缺点单相全桥电压型逆变电路具有以下优点：1. 输出电压稳定：由于采用全桥结构，能够有效地消除直流电源的波动和噪声，输出电压稳定可靠。

2. 输出功率大：全桥结构能够充分利用电源能量，输出功率相对较大。

3. 输出电压可调：通过控制开关管的导通和关断时间，可以实现对输出电压的调节，满足不同需求。

4. 抗干扰能力强：逆变电路可有效抑制外界干扰信号，提高系统的抗干扰能力。

然而，单相全桥电压型逆变电路也存在一些缺点：1. 成本较高：由于需要四个开关管，控制电路和保护电路等，相对于其他逆变电路而言，成本较高。

2. 效率较低：由于开关管的导通和关断需要一定的时间，逆变过程中会产生一定的开关损耗，导致转换效率有所降低。

三、应用领域单相全桥电压型逆变电路具有广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面：1. 电力供应系统：逆变电路可以将直流电源转换为交流电源，用于电力供应系统中的电压和频率调节，满足不同负载的需求。

2. 电动机控制：逆变电路可将直流电源转换为交流电源，用于电动机的控制和驱动，实现电机的速度调节和方向控制等功能。

3. 新能源应用：逆变电路可以将太阳能、风能等新能源转换为交流电源，供应给家庭、工厂等用电设备。

单相桥式电压源型逆变器

单相桥式电压源型逆变器
单相桥式电压源型逆变器是一种常用于将直流电转换为交流电的电路。

它的拓扑结构由两个半桥电路组成，把T1与D1组成的桥臂1和T4与D4组成的桥臂4作为一对，T2与D2组成的桥臂2和T3与D3组成的桥臂3作为一对，成对的两个桥臂同时导通，两对交替各导通180°。

电压源型逆变器具有如下特点：
- 直流输入侧并联大电容C用作无功功率缓冲环节（滤波环节），构成逆变器低阻抗的电源内阻特性（电压源特性），即输出电压确定，其波形接近矩形，电流波形与负载有关，接近正弦。

- 由于直流侧电压极性不允许改变，无功从交流向直流回馈时只能改变电流方向来实现，为此在各功率开关元件旁反并联续流二极管，为感性负载电流提供反馈能量至直流的无功通路。

(准)Z源逆变器直流链电压直接控制策略

的噪声不再对逆变器产生损坏，确保逆变器稳定
工作。图１所示为Ｚ源逆变器和准ｚ源逆变器的电路
结构，其工作原理已经在文献［１］和［２］中有详细论
述。
虽然Ｚ源逆变器和准Ｚ源逆变器在电压跟踪
Ｏｏｉ：１０．３９６９／Ｊ．ｉｓｓｎ．１００９－０１３４．２０１４．０２（ｉ－）．３４
０引言
Ｚ源逆变器和准Ｚ源逆变器因具有以下特性而
器的输出电压产生影响，导致输出电压畸变。而
第２期２０１４ — ０２（上）
ｌＩ５化
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（Ｒ２Ｃ２ｓ＋１）ｕ（）
（３）
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因此，电容器Ｃ：的响应电压可表示为：
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控制器的设计，提高了瞬态响应，并减少了开关管的电压应力。本文提出的这种控制策略在１ＯｋＷ的样机上进行了验证。实验得出的结果与理论分析结果相一致。关键词：ｚ源逆变器；准ｚ源逆变器；升降压；ＰＩＤ控制器
中图分类号：ＴＭ４６４文献标识码：Ａ文章编号：１００９ —０１３４（２０１４）０２（上）一Ｏ１１８－０４

基于准z源逆变器的光伏并网控制策略研究

基于单级准ｚ源逆变器的结构简单、可靠性高等优势，将这种新型逆变器应用于光伏发电系
统，分析了准Ｚ源逆变器的拓扑结构及工作原理，论述了基于三次谐波注入的升压控制，并对准ｚ源逆变器光伏并网控制系统进行设计，从而满足光伏并网的要求．通过仿真验证了系统结构和控制策略的有效性和正确性．
ｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄＳＯｏｎ，ｔｈｉｓｎｅｗｔｙｐｅｉｎｖｅｒｔｅｒｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏａｐｈｏｔｏｖｏｈａｉｃｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ａｔｏｐｏｉ —
Ｊｕｎ．２０ｌ３
基于准Ｚ源逆变器的光伏并网控制策略研究
杨海柱，刘洁，吴菲
（河南理工大学电气工程与自动化学院，河南准ｚ源逆变器由于采用独特的阻抗网络，可利用桥臂直通实现升压，实现了与两级系统类似的功能．同时传统桥臂的死区设置被省去，可改善输出波形的质量，减小并网电流的谐波．
关键词：准ｚ源逆变器；直通；光伏；并网
中图分类号：ＴＰ２７３文献标识码：Ａ文章编号：１６７３．９７８７（２０１３）０３ — ０３０８ — ０５

准Z源逆变器升压控制策略研究

准Z源逆变器升压控制策略研究【摘要】准Z源逆变器由于采用独特的阻抗网络结构，允许直通，具有结构简单、可靠性高等优点，并能实现升/降压的功能。

控制策略上，本文对比分析简单升压控制和三次谐波注入控制的原理，且在三次谐波注入控制下，开关器件的电压应力、阻抗网络中电容电压应力以及电感电流纹波较小。

通过MATLAB/Simulink仿真对比分析两种控制策略下的工作波形，从而验证三次谐波注入控制在准Z源逆变器的应用中更具优势。

【关键词】准Z源逆变器；三次谐波注入；电压应力；电流纹波准Z源逆变器[1]是近年提出的一种新型拓扑结构。

由于在输入电源与逆变桥之间加入独特的阻抗网络结构，允许桥臂直通，不需要死区设置，可以提高系统的可靠性并减小输出波形失真。

该拓扑结构简单，效率高，能够实现升/降压的功能，在燃料电池[2]、光伏电池[3，4]等新能源发电领域中有着更大的优势和更广阔的应用前景。

控制上，为实现准Z源逆变器的升压功能，需在传统逆变器的调制策略中加入直通矢量。

简单升压控制[5]实现简单，但由于不能将直通矢量充分的注入传统零矢量从而存在开关器件电压应力大等缺点；最大升压控制[6]虽然减小了开关器件的电压应力，电压增益最大，但存在着电感电流低频脉动的缺点；基于上述控制方法存在的缺陷，本文将三次谐波注入法[7，8]应用于准Z源逆变器，可扩展调制因数的范围，使开关器件上的电压应力和阻抗网络中的电容电压、电感电流的纹波减小，因此，与上述两种控制方法相比，具有更优良的综合性能。

1.准Z源逆变器如图1所示为准Z源逆变器的拓扑结构，它分为直通与非直通两个工作状态。

直通状态时，二极管承受反压呈现截止，输入电源和电容向阻抗网络中的电感充电，输出功率为0；非直通状态下，输入电源和电感共同向逆变器输出功率，维持阻抗网络中的电容、电压，并使直流链电压泵升，三相逆变器等效成一电流源，此时桥臂按传统SPWM调制进行DC-AC变换，从而可实现升压与逆变的功能。

单相电压型逆变电路

单相电压型逆变电路单相电压型逆变电路是一种电力电子器件，能够将直流电转换为交流电，广泛应用于各种电力系统中。

本文将介绍单相电压型逆变电路的原理、分类、应用和发展趋势。

一、原理单相电压型逆变电路的原理是利用开关管的导通和截止，将直流电源的电压转换为交流电压。

开关管的导通和截止由控制电路控制，控制电路可以根据需要选择不同的控制方式，如脉宽调制、频率调制等。

控制电路的输出信号控制开关管的导通和截止，从而实现直流电到交流电的转换。

二、分类单相电压型逆变电路根据控制方式的不同可以分为脉宽调制型和频率调制型。

脉宽调制型逆变电路是通过改变开关管的导通时间来控制输出电压的大小，具有控制简单、输出电压稳定等优点，适用于低功率应用。

频率调制型逆变电路是通过改变开关管的导通和截止的时间来控制输出电压的频率和大小，具有输出电压精度高、适用范围广等优点，适用于高功率应用。

三、应用单相电压型逆变电路广泛应用于各种电力系统中，如UPS电源、太阳能逆变器、风力逆变器、电动汽车充电器等。

其中，UPS电源是逆变电路的主要应用领域之一，其作用是在电网电压不稳定或停电时，提供稳定的交流电源。

太阳能逆变器是将太阳能电池板输出的直流电转换为交流电的装置，其应用范围涵盖了家庭、商业、工业等领域。

风力逆变器是将风力发电机输出的直流电转换为交流电的装置，其应用范围涵盖了风力发电领域。

电动汽车充电器是将交流电转换为直流电供电给电动汽车充电的装置，其应用范围涵盖了电动汽车领域。

四、发展趋势单相电压型逆变电路的发展趋势主要包括以下几个方面：1、高效节能：随着能源环境的变化，逆变电路需要具备更高的能量转换效率和更低的能量损耗。

2、小型化：随着电子技术的发展，逆变电路需要越来越小型化，以满足各种场合的需求。

3、智能化：随着智能化技术的发展，逆变电路需要具备更高的智能化水平，以实现自动控制和智能化管理。

4、多功能化：随着应用领域的扩大，逆变电路需要具备更多的功能，如电能质量控制、电网接口等。

Z源单相并网逆变器控制的实现

维普资讯
第４２卷第７期
２００８年７月
电力电子技术
ＰｗｅｌｃｒｎｃｏｒＥｅｔｏｉｓＪｌ，０ｕｙ２０８
Ｚ源单相并网逆变器控制的实现
蔡
（．江大学，浙江杭州１浙
磊，照明钱，彭方正・
ＴｈｅＣｏｔｏｆａＺ．ｏｒｅＳｉｌｎｒｌｏｓｕｃｎｇｅＰｈａｅＧｒｄｃｎｎｅｔｄＩｅｔｒｓｉ．ｏｃｅｎｖｒｅ
ＣＩｅ．ＩＮＺａ— ｎＰＮａｇｚｅｇ・ＡｉＱＡｈｏｍｉｇ．ＥＧＦｎ — ｎＬｈ
ｔｆｈｒｐｓｄｃｎｒｌｔｏ．ｙｏｅｐｏｏｅｏｔｈｄｔｏｍｅＫｅｗｏｄｉｖｒｒｍｏｅｌｇｒ — ｏｎｃｅｙｒｓ：ｅｅ／ｄｌｎ；ｇｉｃｎｅｔｄ；ｓｇｅｐａｅｎｔｉｄｉｌｈｓｎ
ｌ引言
Ｚ逆变器是一种新型的逆变拓扑．源具有以下优
源网络电容电压的传递函数为：
Ｇｄｓ一Ｕ（）ｌ１２０一１ｒＲ）ＩＬ ¨（、ｃｓ一Ｕｌ — Ｄ）Ｉ（＋一ｌｓ（ｌｌＤ（）ｓＣＣＲｒ＋１２ｎｎ怕（＋）（— Ｄ）ｓ０
网络电容电压控制环采用ＰＤ调节；出并网电流控制环采用Ｐ调节。仿真和实验都验证了ｚ源单相并网逆变器Ｉ输Ｉ控制方法的正确性和可行性

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ｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｃａｐａｃｉｔｏｒｖｏｌｔａｇｅｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆｉｍｐｅｄａｎｃｅｎｅｔｗｏｒｋａｎｄｆｅｅｄｂａｃｋｃｏｎｔｒｏ１ｏｆ
２０１５年
８月
电工技术学报
ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＦＣＨＩＮＡＥＬＥＣＴＲＯＴＥＣＨＮＩＣＡＬＳＯＣＩＥＴＹ
Ｖｏ１．３０Ｎｏ．１６Ａｕｇ
２Ｏ１５
第３０卷第１６期
新颖的单相电压型准Ｚ源逆变器
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ｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｃｒｉｔｅｒｉａｏｆｋｅｙｃｉｒｃｕｉｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｉｓｉｎｖｅｒｔｅｒｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｉｎ
ｔｈｅｐａｐｅｒ．Ｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｉｎｖｅｒｔｅｒｉｓｃａｓｃａｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｉｍｐｅｄａｎｃｅｎｅｔｗｏｒｋｗｉｔｈｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｒａｔｉｏ，ｓｉｎｇｌｅｐｈａｓｅｉｎｖｅｒｔｉｎｇｂｒｉｄｇｅａｎｄｓｉｎｇｌｅｐｈａｓｅｉｌｆｔｅｒＴｈｅｉｍｐｅｄａｎｃｅｎｅｔｗｏｒｋｗｉｔｈ
．
ｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｒａｔｉｏｉｓｃｏｍｐｏｓｅቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｄｏｆｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｉｎｄｕｃｔａｎｃｅＬ０ａｎｄｔｗｏＤＬＣＣｔｙｐｅｗｉｔｈ
进行了深入的分析，获得了重要结论和关键电路参数的设计准则。这种电路拓扑是由大升压比阻抗网络、单相逆变桥和单相Ｌｃ滤波器依序级联构成，其中大升压比阻抗网络是由储能电感和依序级联的２个相同的ＤＬＣＣ型二端口阻抗网络单元串联构成。理论分析和实验结果表明，这种逆变器具有电路拓扑简洁、升压比大、功率密度高，输出波形失真度低、可靠性高，输入电压配
ＡｂｓｔｒａｃｔＡｎｏｖｅｌｓｉｎｇｌｅｐｈａｓｅｖｏｌｔａｇｅｍｏｄｅｑｕａｓｉ — Ｚ— ｓｏｕｒｃｅｉｎｖｅｒｔｅｒｃｉｒｃｕｉｔｔｏｐｏｌｏｇｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｗｅｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＴｈｅｃｉｒｃｕｉｔｔｏｐｏｌｏｇｙｓｉｎｇｌｅｐｏｌａｒｉｔｙＳＰＷＭｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｗｉｔｈ
ｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｓｔｅａｄｙｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｉｓｉｎｖｅｒｔｅｒｗｅｒｅｄｅｅｐｌｙｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄａｎｄｔｈｅ
制灵活、成本低、应用前景广泛等优点。
关键词：准ｚ源逆变器电压型单相阻抗网络
中图分类号：ＴＭ４６４
ＡＮｏｖｅｌＳｉｎｇｌｅＰｈａｓｅＶｏｌｔａｇｅＭｏｄｅＱｕａｓｉ．Ｚ．ＳｏｕｒｃｅＩｎｖｅｒｔｅｒ
ｔｗｏｐｏｒｔｓｉｍｐｅｄａｎｃｅｎｅｔｗｏｒｋｕｎｉｔｓｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｃａｓｃａｄｅＴｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａ１
ＨｕａｎｇＲｕｉｚｈｅＣｈｅｎＤａｏｌｉａｎＸｕＺｈｉｌｏｎｇ
（ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＤｒｉｖｅｓＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＦｔｔｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｕｚｂｏｕ３５０１０８Ｃｈｉｎａ）
黄瑞哲陈道炼许志龙
（福州大学电力电子与电力传动研究所福州３５０１１６）摘要提出了一种电压型准Ｚ源逆变器电路拓扑与控制策略，对构成这种逆变器的电路拓扑、
具有阻抗网络储能电容电压前馈的输出电压瞬时值反馈单极性ＳＰＷＭ控制策略和稳态原理特性