新型Z源逆变器电路设计与控制策略优化

本文主要探讨了vo/VC（电压源/电流源）与D2（直接耦合）的关系在Z源逆变器中的应用，特别是在单相和三相功率变换场合的电路结构、拓扑设计以及控制策略。作者汤雨，作为南京航空航天大学电力电子与电力传动专业的博士研究生，在导师谢少军的指导下，对Z源逆变器进行了深入研究。 首先，文章指出Z源逆变器相较于传统逆变器有显著优势，如实现升降压变换和桥臂直通，适用于新能源发电领域。然而，它也存在电容电压应力大和启动冲击大的问题。针对这些问题，作者设计了新型的Z源变流器电路结构和拓扑，旨在减少这些缺陷，降低转换器的体积、重量和成本。 在单相逆变方面，文章提出了一种包括基本型、简化型和升降压型在内的拓扑族。基本型和简化型只用两个功率开关，输入和输出共地，简化了电路设计。升降压型则引入三个开关，支持单级升降压，具备连续输入电流和双向功率流动的特点。作者对简化型拓扑进行了详细的研究和实验验证，证明了其优越的工作性能。 对于三相Z源逆变器，作者设计了新型拓扑并探讨了软启动策略，旨在改善传统电路结构的问题，提升系统的可靠性。研究了不同调制策略下的工作特性，并分析了进入断续工作模式的条件和参数设计。此外，通过建立小信号模型和根轨迹法分析，优化了控制策略，实现了直流侧与交流侧的解耦控制，显著提高了系统的稳定性。 在AC-AC变换器部分，文章提出了一类新型单相和三相Z源变换器，解决了导通损耗大和换流问题，这些新型电路结构具有结构简单、高效可靠、换流过程安全易实现的优点。 总结来说，本文深入探讨了Z源逆变器的电路创新、拓扑优化以及控制策略改进，为提高Z源逆变器的性能和应用范围提供了有价值的研究成果。这些研究成果不仅对新能源电力系统的设计有实际意义，也为该领域的进一步发展奠定了基础。