Z源逆变器研究：新型拓扑与控制策略

"这篇博士学位论文主要探讨了Z源逆变器的研究，包括新型Z源变流器的电路结构设计、工作原理、控制策略以及在单相、三相和AC-AC变换器中的应用。作者汤雨在谢少军教授指导下，针对Z源逆变器存在的电压应力大和启动冲击等问题，提出了一系列改进的电路拓扑和控制方法。" 在Z源逆变器的研究中，论文首先介绍了Z源逆变器相比于传统电压源和电流源逆变器的优势，如升降压变换能力和桥臂直通功能，使其在新能源发电领域有广泛应用潜力。然而，现有的Z源逆变器拓扑结构存在问题，如Z源电容电压应力过大和启动时的冲击。为解决这些问题，论文提出了新的Z源变流器电路结构和设计方法，设计出一系列新型拓扑，这些拓扑能够减小变换器的体积、重量和成本。 在单相逆变场合，论文提出了单相Z源逆变器的三种拓扑类型：基本型、简化型和升降压型。其中，简化型和基本型只需两个功率开关，输入输出共地，而升降压型使用三个功率开关，能够实现单级升降压逆变，具备输入电流连续和双向功率流动的优点。 对于三相Z源逆变器，论文提出了一种新的拓扑结构和软启动策略，有效地改善了传统拓扑的缺陷，增强了变换器的可靠性和效率。此外，还分析了这种新型拓扑在不同调制策略下的工作特性，探讨了断续工作模式的条件和参数设计准则。 在控制策略方面，针对现有闭环控制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特点。实验结果验证了理论分析的准确性。 最后，论文研究了Z源AC-AC变换器，提出了一类新的单相和三相Z源AC-AC变换器拓扑族，解决了现有拓扑的导通损耗大和换流问题，实现了更高效、可靠的换流过程。 这篇论文详细阐述了Z源逆变器的各个方面，从电路设计到控制策略，再到具体应用场景，为Z源逆变器的技术改进提供了重要的理论基础和实践指导。