Z源逆变器技术及其应用研究

"这篇博士学位论文深入探讨了Z源逆变器的研究，主要关注其电路结构设计、工作原理、控制策略及应用。论文作者是汤雨，由谢少军教授指导，于2008年完成于南京航空航天大学，专业为电力电子与电力传动。论文中提出的新颖Z源变流器电路拓扑设计方法，旨在解决传统Z源逆变器存在的电容电压应力大和启动冲击大的问题，以优化性能和降低成本。" Z源逆变器是一种新型的电力转换装置，与传统的电压源和电流源逆变器相比，它具备升压和降压功能，且允许桥臂直通，这使得它在新能源发电领域有广泛的应用潜力。然而，现有的Z源逆变器拓扑结构存在一些缺点，如Z源电容承受的电压应力过大，以及启动过程中可能产生的大冲击。 论文中详细介绍了针对单相、三相以及交流-交流（AC-AC）功率变换场景的新型Z源逆变器电路拓扑。对于单相Z源逆变器，提出了基本型、简化型和升降压型三种拓扑。简化型拓扑只需两个功率开关，且输入输出共地，通过单周期控制策略实现高效运行。而升降压型拓扑利用三个功率开关，能在同一级实现升压和降压，提供连续输入电流和双向功率流动。 在三相Z源逆变器方面，论文提出了一种新的拓扑结构和软启动策略，以克服传统结构的局限，减少变换器的体积和重量，提高可靠性。此外，研究了不同调制策略下的工作特性，分析了断续工作模式，并给出了进入该模式的条件和参数设计准则。 论文还建立了新型三相Z源逆变器的小信号模型，通过根轨迹法分析了电路参数对系统传递函数中右半平面零点的影响。针对现有闭环控制的复杂性和稳定性问题，提出了输入电压前馈加输出电压峰值反馈的控制策略，实现直流侧和交流侧的解耦控制，该策略简单易实现，稳定性强，且输出电压无稳态误差。 最后，论文探讨了Z源AC-AC变换器，提出了一类新的单相和三相拓扑结构，解决了导通损耗大和换流问题，这些拓扑具有结构简洁、高效率和高可靠性，并且换流过程简便安全。 这篇论文为Z源逆变器技术提供了重要的理论和实践贡献，推动了电力电子领域的创新和发展。