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基于Simulink的改進(jìn)Z源逆變器的設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2011-03-17 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:與傳統(tǒng)相比,文章提出的型Z源不僅可以減小電容和電感,同時(shí)電容的電壓應(yīng)力得到有效降低。文中首先對(duì)其電路工作原理進(jìn)行分析,得到各參數(shù)的方法,再由計(jì)算及仿真,推算出開關(guān)管上的電流應(yīng)力確實(shí)有效降低,并在中驗(yàn)證了該型Z源的合理性。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/179456.htm

  0 引 言

  太陽能在我國(guó)低碳化產(chǎn)業(yè)中起著至關(guān)重要的作用,因而太陽能中所用的無疑是研究的熱點(diǎn)。

  常規(guī)的電壓源型逆變器同一橋臂的上下兩個(gè)功率管如果同時(shí)導(dǎo)通會(huì)發(fā)生短路現(xiàn)象,從而損壞功率管,因此需要加入死區(qū)時(shí)間,而死區(qū)時(shí)間會(huì)導(dǎo)致輸出波形的畸變。

  同時(shí)電壓源型逆變器輸出電壓低于直流輸入電壓,在輸入電壓較低或者輸入電壓變化幅度比較大的場(chǎng)合,需要在前一級(jí)加入升壓電路。而電流源型逆變器則是逆變器輸出電壓高于直流輸入電壓。因此浙江大學(xué)彭方正教授提出的Z源逆變器能夠有效地解決這些不足。一般用的比較多的是電壓源型逆變器,下面將主要討論電壓源型逆變器。

  電壓源型Z源逆變器同樣有一些缺點(diǎn),比如在升壓模式下,輸入電流不連續(xù)和電容承受電壓過大,因而要求電容的最大承受電壓能力大,從而增加成本。本文針對(duì)傳統(tǒng)Z源逆變器的這些缺點(diǎn),提出了型Z源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并分析了穩(wěn)定狀態(tài)的工作原理以及其控制策略,闡述了其對(duì)于電容上電壓耐壓值降低的原因,同時(shí)分析了其開關(guān)管與傳統(tǒng)Z源在電壓電流應(yīng)力上面的改進(jìn)。

  1 電路工作原理

  1.1穩(wěn)態(tài)工作原理

  與傳統(tǒng)Z源逆變器一樣,改進(jìn)型Z源逆變器也是通過逆變器橋臂的直通狀態(tài)來達(dá)到升壓目的,如圖1所示。逆變器處于6種有效矢量狀態(tài)即非直通狀態(tài)時(shí),工作狀態(tài)如圖2(a)所示。而當(dāng)逆變器處于直通狀態(tài)時(shí),工作狀態(tài)如圖2(b)所示。

改進(jìn)型Z源拓?fù)潆娐? src=

圖1 改進(jìn)型Z源拓?fù)潆娐?/p>

非直通狀態(tài)

(a) 非直通狀態(tài)

直通狀態(tài)

(b) 直通狀態(tài)

圖2 改進(jìn)型Z源逆變器工作狀態(tài)

  圖2中,兩個(gè)電感和電容的取值相等,直通占空比為D0.非直通狀態(tài)時(shí):


  直通狀態(tài)時(shí):


  由于穩(wěn)態(tài)時(shí)電感上的平均電壓為零,所以:


  因此:


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