关键字 |
| Ups, qzsi, cqzsi, mosfet, spwm, vsi, pwm, thd。 |
介绍 |
| 电压馈准z源逆变器是由z源逆变器推导而来的。它包括Z源逆变器的所有优点，如电压降压和升压操作。在这里，输入源来自各种来源，如燃料电池，太阳能电池板和UPS。该源电压可以根据其条件而变化[1-7-11-13]。必要时，QZSI可工作在直通模式，即同一相腿中的两个开关或逆变器中的所有开关导通。这种直通模式在VSI中不适用，因为它会导致短路，对电路造成损坏。在QZSI中，采用直通模式提高L1和L2等直流侧电感的磁能存储，而不使电容器C1和C2短路。这种磁存储在工作状态下为逆变器输出提供升压。如果输入电压超过足够的手段，射穿模式被终止，它可以作为一个标称VSI操作，并在逆变器输出提供一个恒定的输出。本文通过引入级联式准Z源逆变器，讨论了一种提高电压馈电型准Z源逆变器性能的方法。 This cascaded quasi Z source inverter can be derived from the quasi Z source inverter by adding of one diode (D2), one inductor (L3) and two capacitors (C3 and C4), as shown in Fig. 1(b). The cascaded quasi Z source inverter duty cycle period for shoot through state is decreased at the same voltage boost factor and the stress for the components also reduced, when it is compared to the quasi Z source inverter [2-3-12]. Because of reduced shoot through duty cycle, the values of inductors and capacitors of CQZSI are decreased than the QZSI. At the same time, for the same component ratings, voltage and current stress, the cascaded quasi Z source inverter should gives a high voltage boost factor. |
| 图1为级联准Z源逆变器框图。该方法将源端的直流电压输入级联准Z源逆变器，对输入电压进行升压，再将升压电压输入三相逆变器。三相逆变器将输入直流电压转换为输出端的交流电压;这可以通过逆变器中的开关来实现。开关可以通过正弦脉宽调制来控制。该CQZSI可在两种不同的操作条件下运行。在这里，MOSFET可以用作逆变器中的开关。 |
| 图2包含了输出端带有LC滤波器的压馈QZSI和压馈CQZSI。LC滤波器可用于消除输出端不需要的信号，电感与相位串联，电容器在相位之间平行连接。 |
相关工作 |
| 在现有的准Z源逆变器中，根据不同的输入电压可以增加或减少输出电压。在这种情况下，脉冲占空比周期较大，因此在逆变器开关中产生电压应力，使系统失效。为避免系统故障，必须减小贯穿空占比周期。这可以通过在现有系统中添加一个二极管(D2)，一个电感(L3)和两个电容器(C3和C4)来实现。通过这种安排，在相同的升压系数下，射穿占空比可降低30%。 |
级联准z源逆变器描述 |
| 源电压可输入级联准Z源网络，然后通过逆变器将网络直流电压转换为交流电压[4-6]。在这里，由于输入电压的不同，可以进行两种不同的操作模式。两种不同的操作模式是:直通模式和非直通模式。在非直通模式下，级联型准Z源逆变器仅执行电压降压功能。这种模式多用于轻载情况下，当输入电压大于标称输入时。该逆变器可以像VSI一样控制，并且由于在一个相腿中只有一个开关，它可以只利用有源状态。开关可以通过使用正弦脉冲宽度调制(SPWM)来控制。 |
| A.正弦脉宽调制 |
| 这里正弦脉宽调制可用于开关的脉冲产生。三角波作为载波，正弦波可以作为参考波。参考波的幅度小于载波波的幅度。如果参考波高于载波波平均值，则可以产生脉冲。这里我使用的是三相逆变器，所以我想从三相参考正弦波与载波三角波产生三个不同的脉冲。每个正弦波是1200相移[8]。这个三相正弦波应该有相同的幅度，但这个幅度小于载波的幅度。A相和载波产生的脉冲给开关T1和T2, B相和载波产生的脉冲给开关T3和T4, C相和载波产生的脉冲给开关T5和T6。例如，载波振幅为1均值;参考波振幅为0.7。 Because, the reference wave amplitude is always lesser than the carrier wave amplitude. |
| 当输入电压从定义的值平均值下降时，CQZSI开始工作在直通模式。为了提高输入电压，采用正弦脉宽调制[5]实现了一种特殊的直通模式。在这种模式下;负载可以通过所有开关短路。这种直通模式在VSI中是被禁止的。 |
| 在级联型准Z源逆变器中可以有效地实现射通状态;不会造成短路，保护电路不受损坏[9-10]。这种直通模式用于提高直流侧电感L1和L2的磁能存储，而不会使电容器C1和C2短路。这种磁存储在工作状态下为逆变器输出提供升压。 |
| B. PWM技术 |
| 有几种PWM技术可用于级联准Z源逆变器。在这种情况下，可以通过改变调制指数来改变技术。级联型准z源逆变器的PWM方法如下: |
| 1.简单的提高 |
| 2.最大的提高 |
| 3.最大恒定升力 |
| 4.三次谐波控制升压 |
| 使用PWM技术的优点是: |
| 1.该方法无需任何附加元件即可实现输出电压控制。 |
| 2.低阶谐波可以消除或最小化与输出电压控制。由于高次谐波易于滤波，滤波要求被最小化，高次谐波易于滤波。 |
| 3.PWM控制功率的最大优势是热管理。功率晶体管要么完全打开(电压几乎为零)，要么完全关闭(电流为零)。因此，在这两种情况下，晶体管都不会散发很多热量(功率)。设备保持凉爽，没有大的散热器。此外，晶体管只需要额定最大电流和电压，因为功率总是好的。 |
级联准z源逆变器电路分析 |
| 在非直通模式下，从源上看到的逆变器桥相当于一个电流源[图4(a)]。从图4(a)中，对于有源状态，电感器电压可以表示为 |
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| 在穿射状态下[图4(b)]，电感器电压可表示为 |
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| 穿射态和非穿射态的占空比被认为是Ds和(1-Ds)。在稳态，平均电感电压超过一个开关周期为零。 |
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| 由(1)-(7)可得 |
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| 求解(8)，电容器电压C1.......C4可以被发现， |
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| 在对级联型准Z源逆变器的分析中，输出可以随升压条件的变化而变化。这里有各种类型的增强，比如简单的增强，恒定的增强和三阶谐波。射穿周期随助推条件的不同而不同，参考波和载波波的幅值也不同。通过给定恒定的直流电压作为参考波和参考正弦波，可以产生直通模式脉冲。此幅度应高于参考正弦波，但小于载波三角波。由两个参考波产生的脉冲通过OR门组合成一个单脉冲。该脉冲可用于开关，使开关在恒直流电压脉冲和正弦波脉冲均处于最大状态时，在同一相位腿上导电。 |
| 在相同的输入升压因数下，cqzs网络的直通占空比降低了33.3%。与准Z源逆变器相比，cqzs网络的电感和电容值也可以降低。但是，被动元件的数量和它们的汇总值将会增加。测量了输出电压和输出电流的线和相位，同时还可以通过MATLAB/ Simulink测量THD值。 |
| CQZSI输出线电压电流波形如图6(a)所示。在相同的输入直流下获得的输出电压Vrms=383V。CQZSI输出线电压THD值如图12所示。升压系数为输入电压的3.5倍，调制指数为0.5。CQZSI输出线电压波形如图6(c)所示。输出电压Vrms=415V由95V输入直流获得。CQZSI的输出线电压THD值如图6(e)所示。升压系数为输入电压的4倍，调制指数为0.7。CQZSI输出线电压电流波形如图15所示。在相同输入直流下获得的输出电压Vrms=415V。 Fig. 16 shows the output line voltage THD Value of CQZSI. Boost factor is 4 times of input voltage and its modulation index is 0.5.And I added 3rd order harmonics with each reference wave for generating the reference wave. |
结论 |
| 本文采用恒升压、简单升压和三次谐波产生等多种正弦脉宽调制技术对级联型准Z源逆变器进行了分析。它可以根据应用而变化。此外，级联式准Z源逆变器在相同升压因子下降低了30%以上的贯穿占空比，降低了元件应力。 |
| 在这里，可以进行不同升压条件下的线电压和相电压以及THD分析。这些输出可以在前一章中展示。级联型准Z源逆变器在恒升压时升压系数为输入电压的4倍。这些仿真输出可以通过MATLAB仿真进行仿真。为了进一步降低在相同升压因数下的脉冲功率占空比，可以增加准Z源逆变器的级数。它包含了准Z源逆变器的所有优点，而且可靠性高。 |
数字一览 |
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参考文献 |
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