基于改進型Z源級聯多電平逆變器的光伏并網研究.pdf

1、太陽能作為新型可再生能源因其資源豐富等優(yōu)勢受到各界的廣泛關注。光伏發(fā)電是半導體技術與新能源需求相結合產生的可再生能源技術，也是我國下一步大力發(fā)展的目標。本文分析了國內外光伏發(fā)電的形勢，現有光伏并網逆變器的拓撲結構和控制策略，在此基礎上選擇同時具有Z源逆變器和多電平逆變器優(yōu)點的Z源級聯多電平逆變器作為研究對象。該逆變器雖然克服了傳統逆變器的不足，但自身存在Z源網絡升壓能力有限，穩(wěn)態(tài)時電容電壓應力高等問題。因此本文對逆變器中的Z源網絡進行改

2、進，詳細闡述了改進型Z源結構的工作原理，最后將改進型Z源級聯多電平逆變器應用于光伏發(fā)電系統中。
　　首先，分析了光伏電池的工作原理和數學模型，得到各相應參數的變化規(guī)律，并在MATLAB中搭建出光伏電池的動態(tài)仿真模型，得出相應特性的變化曲線。研究最大功率點跟蹤技術，并對基于擾動觀察法和電導量法的MPPT跟蹤算法進行仿真分析，證明了兩種算法的有效性和各自的特點。
　　其次，對Z源逆變器的結構進行改進，提出三種改進型拓撲結構，分析

3、其工作原理并對相關性能進行比較:(1)在相同的直通占空比下對升壓能力進行比較，得出升壓能力最強的一種Z源網絡拓撲結構。(2)在升壓能力相同時比較三種拓撲的電容電壓應力，得到電容電壓應力最小的一種拓撲結構。綜合考慮各方面因素，選擇一種拓撲結構為本文應用的改進型Z源網絡的模型。
　　再者，以改進型Z源級聯多電平逆變器中的Z源H橋模塊為研究對象，通過狀態(tài)空間平均法建立了Z源阻抗網絡的交流小信號模型，推導出相應的小信號傳遞函數，確定了通過

4、測量電容電壓間接控制Z源直流母線電壓峰值的控制策略，使得系統在光伏電壓發(fā)生波動時仍能保證母線直流電壓的平衡。
　　最后，在基于改進型Z源級聯五電平逆變器的單相光伏發(fā)電系統中，采用并網電流雙閉環(huán)、直流母線電壓環(huán)和光伏陣列MPPT電壓控制環(huán)相結合的多環(huán)控制策略，選擇相應的控制器并有效的整定控制器的參數。通過仿真驗證可知，該控制策略既能實現各級聯母線直流電壓的均衡控制，又可以保證并網電流與電壓同相位，實現了高功率因數并網，并且該并網系統