單相z源并網(wǎng)逆變器的研究

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1、上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文單相Z源并網(wǎng)逆變器的研究碩士研究生：余俊宏學(xué)號(hào)：1100319091導(dǎo)師：王志新教授企業(yè)導(dǎo)師：奚傳雋高級(jí)工程師申請(qǐng)學(xué)位：工程碩士學(xué)科：電氣工程所在單位：電子信息與電氣工程學(xué)院答辯日期：2012年12月27日授予學(xué)位單位：上海交通大學(xué)萬(wàn)方數(shù)據(jù)DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterResearchOnTheSinglePhaseZ-SourceGrid-ConnectedInverterCandidate：YuJun-HongStudentID:1100319

2、091Supervisor：Prof.WangZhi-XinBusinessSupervisor:S.E.XiChuan-JunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringSchoolofElectronicInformationandAffiliation：ElectricalEngineeringDateofDefence：December2012Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity萬(wàn)方數(shù)據(jù)上

3、海交通大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文《單相Z源并網(wǎng)逆變器的研究》，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：日期：年月日萬(wàn)方數(shù)據(jù)上海交通大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)上海交通大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部

4、或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密□，在年解密后適用本授權(quán)書。本學(xué)位論文屬于不保密□。（請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“√”）學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：日期：年月日日期：年月日萬(wàn)方數(shù)據(jù)上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文單相Z源并網(wǎng)逆變器的研究摘要Z源逆變器是近年來(lái)出現(xiàn)的一種采用新型逆變結(jié)構(gòu)的逆變器。該逆變結(jié)構(gòu)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)逆變器在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上諸如可靠性差、效率低等缺陷，因而為業(yè)界所關(guān)注。本文設(shè)計(jì)研究單相Z源并網(wǎng)逆變器，驗(yàn)證該逆變結(jié)構(gòu)的有效性，進(jìn)一步開展基于該種拓?fù)涞墓こ虘?yīng)用。論文首先對(duì)傳統(tǒng)電壓型逆變器的應(yīng)用進(jìn)行了綜述，說(shuō)明了傳統(tǒng)電壓型逆變結(jié)構(gòu)

5、存在可靠性低、不能升壓和波形質(zhì)量差的缺陷，并闡述了Z源逆變器的基本工作原理和控制方法。然后，采用了兩種建模方法，即狀態(tài)空間平均法和PWM開關(guān)信號(hào)流圖法，對(duì)Z源逆變器進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模。經(jīng)過(guò)對(duì)比分析得到了用于控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的小信號(hào)模型。接著，分別設(shè)計(jì)了Z網(wǎng)絡(luò)升壓控制的超前校正控制器和并網(wǎng)電流控制的準(zhǔn)PR控制器，并用Matlab/Simulink搭建仿真模型，驗(yàn)證控制策略的效果。最后，設(shè)計(jì)和制作了一臺(tái)功率為1kW的單相Z源并網(wǎng)逆變器樣機(jī)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。由兩種建模方法得到的小信號(hào)模型，經(jīng)過(guò)分析是近似相同的。針對(duì)它設(shè)計(jì)的超前校正控制器在仿真中能夠穩(wěn)定電容電壓。針對(duì)并網(wǎng)電流控制設(shè)計(jì)的準(zhǔn)PR控制

6、器在仿真中能夠?qū)崿F(xiàn)并網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓同頻同相，且與指定電流零誤差。通過(guò)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)，單相Z源并網(wǎng)逆變器向電網(wǎng)輸出峰值為6A的電流，其頻率和相位與電網(wǎng)電壓相同，實(shí)現(xiàn)了單位功率因數(shù)運(yùn)行。實(shí)測(cè)并網(wǎng)電流和Z網(wǎng)絡(luò)電容電壓波形與仿真模型中得到的波形吻合。論文的研究結(jié)果證明單相Z源并網(wǎng)逆變器理論是正確的。在Z網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)單升壓控制下的電容電壓超前校正閉環(huán)控制方法和并網(wǎng)電流的準(zhǔn)PR閉環(huán)控制方法都是有效的。單相Z源并網(wǎng)逆變器能夠?qū)崿F(xiàn)將直流電I萬(wàn)方數(shù)據(jù)上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文升壓逆變?yōu)榻涣麟姡螂娋W(wǎng)輸送能量，具有進(jìn)一步擴(kuò)展在光伏發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用前景。本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于：1)分別用狀態(tài)空間平均法和PWM開關(guān)信號(hào)

7、流圖法對(duì)Z源逆變器進(jìn)行建模，得到了兩種不同的小信號(hào)模型。通過(guò)仿真和分析，為控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了最終的控制對(duì)象數(shù)學(xué)模型。2)設(shè)計(jì)了單相Z源并網(wǎng)逆變器的控制系統(tǒng)，特別是設(shè)計(jì)了Z網(wǎng)絡(luò)升壓控制中的超前校正控制器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該控制器在直流電源電壓發(fā)生突變時(shí)，能夠穩(wěn)定電容電壓。3)獨(dú)立設(shè)計(jì)了單相Z源并網(wǎng)逆變器的樣機(jī)系統(tǒng)，包括硬件部分和軟件部分。參照設(shè)計(jì)而制作的樣機(jī)，在硬件實(shí)驗(yàn)中能夠?qū)崿F(xiàn)并網(wǎng)功能。關(guān)鍵詞：Z源逆變器，并網(wǎng)，超前校正，準(zhǔn)PR控制，Matlab/SimulinkII萬(wàn)方數(shù)據(jù)上海交通大學(xué)碩士學(xué)