准Z源逆变器光伏并网系统的研究

冯瑞雪 张文玲 杨彦杰 贺新

摘 要：本文针对准Z源逆变器展开相关研究，在详细地分析准Z源逆变器的工作原理后，提出了电压电流双闭环控制策略。仿真结果表明所建立的模型和提出方法的正确性和可行性。

关键词：光伏发电；准Z源逆变器；并网系统

1 准Z源的工作原理

准Z源逆变器的工作状态包括直通工作状态和有源工作状态；直通工作状态下承受反向电压的二极管，变成了关断状态，这时逆变桥至少有一个桥臂全部打开，拓扑结构输出线电压变为0。有源状态下，承受正向电压的二极管导通[1]。把一个开关周期内的直通时间设为T0一个开关周期内的有源时间为T1；T是一个开关周期，一个周期内的占空比为D。可以分析得出：

2 并网控制策略

我们在此次设计中选用了电流电压双环反馈的策略[4]，运用了PI控制器和准PR控制器来控制PWM波形，从而实现了输出电流随电网电压的准确追踪。由直流母线电压的实际值Vdc与给定的参考值Vdc-ref比较，经过PI调节器调节后得到逆变器滤波后输出电流的参考值Ig-ref。再利用这个参考幅值与经锁相环得到的单位正弦信号相乘输出电流的参考值，与实际输出的电流值 相比较，经过准比例谐振后和电网电压的前馈信号 共同合成PWM控制信号。

3 仿真与实现

为了验证上述理论的正确性，本文运用MATLAB/SIMULINK软件，对整个单相光伏并网逆变系统进行仿真分析。如图2把电流幅值放大5倍，以便于观察分析。可知在达到稳态后，电流实现了最大功率点跟踪并且和电网电压实现了同频同相。

4 结论

本文对准Z源级联多电平逆变器进行了深入研究，实现了其直通升压和逆变，然后运用电压电流双环控制策略，实现了最大功率点跟踪，直流母线电压均衡，和以单位功率因数并网的运行。最后，通过仿真模型验证了理论分析和提出的控制策略的正确性。

参考文献：

[1]彭方正，房绪鹏，顾斌，等.Z源变换器[J].电工技术学报，2004，26（2）：47-51.

[2]郭文君.准Z源H桥级联型多电平逆变器研究与设计[D].山东大学，2016.

[3]李媛，彭方正. Z源/准Z源逆变器在光伏并网系统中的电容电压恒压控制策略[J].电工技术报，2011，26（5）：62-69.

[4]王成山，李琰，彭克.分布式电源并网逆变器典型控制方法綜述[J].电力系统及其自动化学报， 2012， 24（2）：12-20.

[5]徐聪，程启明，李明，等.Z源逆变器及其多种改进拓扑结构的比较[J].电网技术，2014，38（10）：2926-2931.

作者简介：

冯瑞雪（1990-），女，汉族，河北邯郸人，硕士，主要研究方向为智能电网与新能源；

张文玲（1966-），女，汉族，天津人，硕士生导师，高级工程师，主要研究领域为电工理论与新技术，智能电网与新能源；杨彦杰（1966-），男，汉族，天津人，博士，硕士生导师，正高级工程师，主要研究领域为分布式微机励磁系统和智能电网与新能源；贺新（1991-），女，汉族，山东聊城人，硕士，主要研究方向为智能电网与新能源。