基于改進(jìn)型Z源級聯(lián)多電平逆變器的光伏并網(wǎng)研究.pdf

1、太陽能作為新型可再生能源因其資源豐富等優(yōu)勢受到各界的廣泛關(guān)注。光伏發(fā)電是半導(dǎo)體技術(shù)與新能源需求相結(jié)合產(chǎn)生的可再生能源技術(shù)，也是我國下一步大力發(fā)展的目標(biāo)。本文分析了國內(nèi)外光伏發(fā)電的形勢，現(xiàn)有光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略，在此基礎(chǔ)上選擇同時(shí)具有Z源逆變器和多電平逆變器優(yōu)點(diǎn)的Z源級聯(lián)多電平逆變器作為研究對象。該逆變器雖然克服了傳統(tǒng)逆變器的不足，但自身存在Z源網(wǎng)絡(luò)升壓能力有限，穩(wěn)態(tài)時(shí)電容電壓應(yīng)力高等問題。因此本文對逆變器中的Z源網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改

2、進(jìn)，詳細(xì)闡述了改進(jìn)型Z源結(jié)構(gòu)的工作原理，最后將改進(jìn)型Z源級聯(lián)多電平逆變器應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)中。
　　首先，分析了光伏電池的工作原理和數(shù)學(xué)模型，得到各相應(yīng)參數(shù)的變化規(guī)律，并在MATLAB中搭建出光伏電池的動(dòng)態(tài)仿真模型，得出相應(yīng)特性的變化曲線。研究最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)，并對基于擾動(dòng)觀察法和電導(dǎo)量法的MPPT跟蹤算法進(jìn)行仿真分析，證明了兩種算法的有效性和各自的特點(diǎn)。
　　其次，對Z源逆變器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，提出三種改進(jìn)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分析

3、其工作原理并對相關(guān)性能進(jìn)行比較:(1)在相同的直通占空比下對升壓能力進(jìn)行比較，得出升壓能力最強(qiáng)的一種Z源網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。(2)在升壓能力相同時(shí)比較三種拓?fù)涞碾娙蓦妷簯?yīng)力，得到電容電壓應(yīng)力最小的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。綜合考慮各方面因素，選擇一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為本文應(yīng)用的改進(jìn)型Z源網(wǎng)絡(luò)的模型。
　　再者，以改進(jìn)型Z源級聯(lián)多電平逆變器中的Z源H橋模塊為研究對象，通過狀態(tài)空間平均法建立了Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)的交流小信號模型，推導(dǎo)出相應(yīng)的小信號傳遞函數(shù)，確定了通過

4、測量電容電壓間接控制Z源直流母線電壓峰值的控制策略，使得系統(tǒng)在光伏電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)仍能保證母線直流電壓的平衡。
　　最后，在基于改進(jìn)型Z源級聯(lián)五電平逆變器的單相光伏發(fā)電系統(tǒng)中，采用并網(wǎng)電流雙閉環(huán)、直流母線電壓環(huán)和光伏陣列MPPT電壓控制環(huán)相結(jié)合的多環(huán)控制策略，選擇相應(yīng)的控制器并有效的整定控制器的參數(shù)。通過仿真驗(yàn)證可知，該控制策略既能實(shí)現(xiàn)各級聯(lián)母線直流電壓的均衡控制，又可以保證并網(wǎng)電流與電壓同相位，實(shí)現(xiàn)了高功率因數(shù)并網(wǎng)，并且該并網(wǎng)系統(tǒng)