论文部分内容阅读
传统的变流器主要有电压型变流器和电流型变流器两种,作为实现电能DC/AC、AC/DC的变换在各种功率变换中的应用十分广泛。但是这两种类型的变流器都存在自身的缺陷:或是升压型,或是降压型,仅靠单级功率变换不可能同时满足升/降压的要求,即变流系统的输出电压范围总是有限的,或高于、或低于输入电压,这使它们的应用场合受到了限制。为了得到相对于变流器输入侧更低的电压(或更高的电压),须增加额外的变换电路,从而降低了系统的运行效率,并且在传统的变流器中可能会出现因EMI噪声干扰而导致的桥臂直通(或开路)现象,这会直接导致开关管因过流(或过压)而损坏,因此系统的可靠性降低,为避免这一现象,通常采用加入死区时间的办法,但这又会引起波形的畸变。本文研究了新型的Z源变流器,以克服传统变流器的理论缺陷,它在传统变流器的基础上引入Z型阻抗网络形成新的拓扑,获得一些独特的、优越的性能。在新的Z源变流器中,传统变流器故障状态——直通成为其一个正常工作状态,从而在根本上杜绝了EMI引起的桥臂共通毁坏电路故障情况。同时,它利用直通状态使得Z源变流器获得可升可降的输出电压,成为一个Buck/Boost变流器。Z源变流器依据其自身拓扑结构的不同以及应用场合的不同需求,分为Z源逆变器和Z源整流器。本论文在理论分析Z源变流器升降压工作原理的基础上,给出了Z源变流器的状态空间平均数学模型和小信号扰动模型,并对这种新型的Z源变流器几种常用的PWM调制策略作了详细的对比分析,在上述理论分析的基础上,搭建了一台2KW的基于光伏并网发电系统的三相Z源逆变器样机平台,但因为二极管的反向阻断特性使Z源逆变器无法实现能量的双向流动,基于这一点出发,搭建了一台2KW的基于蓄电池充放电系统的三相Z源整流器样机平台,两个典型应用系统的仿真和实验结果相一致,说明了系统理论研究和设计分析的合理性,验证了Z源变流器的新特性。