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基于SPWM的Z源三电平逆变器升压与中点平衡控制

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  • 2020-1-10 14:05:07
基于SPWM的Z源三电平逆变器升压与中点平衡控制

Boost and Neutral-point Balance Control of Z-source Three-level Inverter Based on SPWM

中文关键词:  Z源  三电平逆变器  升压控制  中点电位平衡控制

作者                     单位                                                                                        E-mail
彭泓                     辽宁工程技术大学电气与控制工程学院, 葫芦岛 125105
田乐杰                  辽宁工程技术大学电气与控制工程学院, 葫芦岛 125105           863785516@qq.com

中文摘要:
Z源三电平逆变器通过注入直通状态可实现Z源三电平逆变器升压功能,但现有文献并没有考虑中点电位不平衡问题。为此,提出一种基于SPWM的方法来实现Z源三电平升压和中点平衡控制。首先通过注入直通状态实现升压控制,然后在此基础上,通过增加前馈改变直通占空比的方法实现了中点平衡控制。该方法不会增加Z源T型三电平逆变器的开关损耗,仿真和实验验证了所提方法的正确性。

内容节选:
多电平逆变器由于具有谐波小、运行效率高等优点已广泛应用与分布式发电场合,但多电平逆变器属于降压型逆变器,例如光伏发电为提高电压等级,需要在电池板和电网之间增加 DC/DC 电路,但会增加硬件的成本,降低了系统的可靠性。

为了解决上述问题,文献[1-5]提出了一种 Z 源NPC 型逆变器, 该逆变器由 2 个独立的直流源、Z源网络和三电平 NPC 逆变器组成。Z 源网络的引入让直通成为一种正常的状态,通过改变直通占空比实现了逆变器的升压,而该拓扑的另一个优点是允许上、下桥臂直通,系统的可靠性明显提升。 此外, 控制信号不用设置死区, 逆变器输出电流波形良好。 针对上述拓扑,文献[6-9]提出空间矢量调制方法实现升压控制,具有开关损耗小等优点。
Z 源三电平 NPC 逆变器(其拓扑结构如图 1 所示)在分布式电源中具有很好的前景,但上述文献采用的是 2 个直流源, 在光伏发电等场合并不适用。 为了解决上述问题,本文采用单直流源的方式,这不可避免地出现中点不平衡的问题,导致输出波形畸变。 因此中点平衡问题一直是国内外研究的热点[10-13]。

本文采用 Z 源 T 型三电平逆变器,和 Z 源三电平 NPC 逆变器拓扑相比,少 6 个二极管,该拓扑具有效率高和无源器件少等优点[14-16]。 但是上述 Z 源三电平 T 型逆变器也存在中点不平衡的问题,因此, 本文提出 SPWM 方法实现 Z 源 T 型三电平逆变器的升压和中点平衡控制,通过改变直通占空比的方法实现中点平衡控制,该方法不会增加 Z 源 T型三电平逆变器的开关损耗,仿真和实验验证了所提方法的正确性和可行性。

88.png
图 1 Z 源 NPC 三电平逆变器拓扑结构

详情内容请戳
基于SPWM的Z源三电平逆变器升压与中点平衡控制.pdf (1.06 MB, 下载次数: 5)
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