Z源逆变器研究：新型拓扑与控制策略

"Z源逆变器研究 - 南京航空航天大学博士学位论文" 这篇博士学位论文主要研究了Z源逆变器，这是一种电力电子转换技术，它结合了电压源逆变器和电流源逆变器的优点，能够实现升压和降压变换，并且允许逆变器桥臂的直接连接。论文作者汤雨在导师谢少军的指导下，深入探讨了Z源逆变器的电路结构、拓扑设计、工作原理和控制策略。 论文首先介绍了Z源逆变器相较于传统逆变器的优势，尤其是在新能源发电领域的应用潜力，但也指出了当前Z源逆变器存在的问题，如Z源电容电压应力过大和启动冲击等。然后，作者提出了一系列新型Z源变流器的电路拓扑，这些新型拓扑旨在克服现有拓扑的缺点，减小设备的体积、重量，降低实现成本。 在单相逆变场景中，论文提出了三种Z源逆变器拓扑：基本型、简化型和升降压型。基本型和简化型只需两个功率开关，且输入输出共地，而升降压型则使用三个开关，能实现单级升降压功能，具有输入电流连续和双向功率流动的特点。 对于三相Z源逆变器，论文介绍了一种新的拓扑结构及相应的软启动策略，以解决传统拓扑的结构缺陷，提高可靠性和效率。研究了在不同调制策略下的工作特性，分析了断续工作模式，并给出了进入断续模式的条件以及参数设计准则。 此外，论文建立了新型三相Z源逆变器的小信号模型，通过根轨迹法分析了系统传递函数，探讨了电路参数对系统性能的影响。针对现有的闭环控制系统存在的复杂性和稳定性问题，论文提出了输入电压前馈加输出电压峰值反馈的控制策略，实现了直流侧与交流侧的解耦控制，该策略具有实现简单、稳定性好和输出电压无稳态误差的优点。 最后，论文还关注了Z源AC-AC变换器，提出了一类新型的单相和三相Z源AC-AC变换器拓扑，解决了导通损耗大和换流问题，提供了一个结构简单、效率高、可靠性强且换流操作简便安全的解决方案。 总体而言，这篇论文为Z源逆变器的技术发展提供了重要的理论和实践基础，对于电力电子和新能源领域的工程设计具有很高的参考价值。