单相Quasi-Z源逆变器的波动分析

简介：
本文对单相Quasi-Z源逆变器进行深入研究，着重探讨其在运行过程中的电压与电流波动特性，并提出相应的优化策略。 在新能源发电系统中，传统的电压源与电流源逆变器由于自身的特点存在应用范围小、抗干扰能力弱等问题。Z 源逆变器具有升降压变换及逆变桥臂可以直通的优点，并能用单级功率变换器实现传统两级式拓扑的功能，提高了系统的稳定性。然而，传统的 Z 源逆变器阻抗网络中的电容电压较高且存在较大的启动冲击等缺点。 针对这些缺陷，本段落首先分析了 Quasi-Z 源逆变器的工作原理。该拓扑结构与传统 Z 源逆变器相比，在阻抗网络中一个电容两端承受的电压较小，但同样面临较大启动冲击的问题。为了进一步改善这些问题，研究者们深入探讨了一种新型Quasi- Z 源逆变器设计方法：这种新方案使阻抗网络中的两个电容所受电压明显降低，并且支持采用软启动方式来消除系统的启动冲击，从而提高了整个系统的工作稳定性。 本段落通过对该系统中阻抗网络的状态进行分析，建立了 Quasi-Z 源逆变器的小信号状态模型并推导出相应的传递函数与控制框图。通过间接调节逆变桥臂直流母线电压峰值的策略完成了控制器的设计，并且探讨了脉冲宽度调制（PWM）倍频技术的应用效果。结合Quasi- Z 源逆变器特有的桥臂直通特性，本段落还对比分析了几种不同调制方式下直接通信信号插入方法的有效性。 通过对系统工作状态进行全面的理论研究和仿真验证后，最终选择了一种改进型正弦脉冲宽度调制（SPWM）控制策略，并完成了对阻抗网络中关键器件参数的设计。最后通过Simulink进行仿真实验，证明了所设计主电路与控制策略的有效性和可行性。