高頻隔離型準(zhǔn)Z源逆變器的建模與分析.docx

1、第16卷第1期2018年1月電源學(xué)報(bào)JournalofPowerSupplyVol.16No.lJan.20181X)1：10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.52中圖分類號(hào):TM464文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A高頻隔離型準(zhǔn)Z源逆變器的建模與分析李山巳司文旭七陳艷】，2,崔森，2(1.重慶理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院,吏慶400054；2.慶市能源互聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)研究中心,重慶400054)摘要：為了研究高頻隔離型準(zhǔn)Z源逆變器的內(nèi)在特性及Z源網(wǎng)絡(luò)冬器件對(duì)其動(dòng)態(tài)勝能的影響。對(duì)高頻隔離型準(zhǔn)Z源逆變器在電流連埃模式下.采用狀態(tài)空間平均法對(duì)該逆變器點(diǎn)流務(wù)建模，再利用小信號(hào)擾動(dòng)獲得控制與輸出

2、的傍遞函數(shù)，為高頻隔離型準(zhǔn)Z源逆變器設(shè)計(jì)控制策略提供理論像據(jù)。由于偉透函數(shù)存在右半平面零點(diǎn).說(shuō)明避變器具有非最小相位輸出的特性。利用控制與輸出的傳送函數(shù)研究高頗隅離型準(zhǔn)Z源無(wú)源組件對(duì)系統(tǒng)零極點(diǎn)的影響.進(jìn)而研究對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。通過(guò)Saber軟件進(jìn)行仿企驗(yàn)證所建立模型的正確性和分析的合理性。關(guān)鍵詞：準(zhǔn)Z源逆變器；隔離型；小信號(hào)建模;Saber仿京ModelingandAnalysisofHigh-frequencyIsolatedQuasi-ZSourceInverterLIShanu,SIWenxuu,CHENYanu,CUISen1-2(1.SchoolofElectricalandEl

3、ectronicEngineering.ChongqingUniversityofTechnology.Chongqing400054,China;2.ChongqingEnergyEngineeringTechnologyResearchCenteroftheInternet.Chongqing400054.China)Abstract：Tostudytheeffectoftheinherentcharacteristicsofhigh-frequencyisolatedquasi-ZsourceinverterandtheZ-sourcenetworkdevicesonIheinverte

4、r'sdynamicperformance,slatespaceaveragingmell>o(lisusedinacontinuouscurrentmodetomodeltheinverteronilsDCside.Afterwards,smallsigna】perturbationisusedIoobtainthecontrolandoutputtransferfunction,whichprovidesatheoreticalbasisforIhedesignandcontrolstrategyforthehigh-frequencyisolatedquasi-Zsourc

5、einverter.Thetransferfunctionexistsattheright-half-planezero,indicatingthattheinverterhaslhecharacteristicsofnon-inininiumphaseoutput.Tliecontrolandoutputtransferfundionisusedtostudytheinfluenceoflhehigh-frequencyisolatedquasi-Zsourcepassivecomponentsonthesystem'szero-pole,andfurtherstudyIheirin

6、fluenceonthesystem'sdynamicperformance.TliecorrectnessoflheestablishedmodelandtherationalityoftheanalysisaresimulatedandverifiedbysoftwareSaber.Keywords：quasi-Zsourceinverter:isolationtype：smallsignalmodeling：Sabersimulation收稿日期：2016-03-30；修回日期：2017-06-18基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)H(51607020)；慶市科委某礎(chǔ)科學(xué)與前沿技術(shù)

7、研究(一般)資助項(xiàng)R(cStc2016jcy-jA0324)；重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究資助項(xiàng)目(KJ1709209)；敢慶理工大學(xué)研究生創(chuàng)新基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目(YCX2O161O4)ProjectSupportedbyNationalNaturalScienceFoundalionofChina(51607020):lheBasicandFrontierResearchProgramofChongqingMunicipality(cstclOl6jcyjA0324);theFoundationofChongqingMunicipalEducationCommittee(KJ1709209);Gra

8、dualInnovationEuikIofChongqingUniversityofTechnol-ogy(YCX2016104)隨著全球能源的危機(jī)，特別是不可再生資源的持續(xù)降低，各個(gè)國(guó)家都先后步入新能源的研究行列。在過(guò)去的研究當(dāng)中，分布式發(fā)電占據(jù)很大一部分比例。由于這些分布式發(fā)電，易受環(huán)境變化的影響，使其輸出的電壓波動(dòng)比較大。因此需要一些特殊的逆變器進(jìn)行穩(wěn)壓穩(wěn)頻，進(jìn)而供給廣大用戶使用。傳統(tǒng)的電壓源逆變器和電流源逆變器由于采用兩級(jí)變換結(jié)構(gòu)，增加其控制的復(fù)雜程度，同時(shí)降低系統(tǒng)的整個(gè)效率。為此研究者先后提出不同的新型逆變器。其中,Z源/準(zhǔn)Z源逆變器是目前研究較多的一類逆變器，該類逆變器不但可以實(shí)現(xiàn)

9、升降壓的口的，而且還使原來(lái)的兩級(jí)結(jié)構(gòu)降低一級(jí)結(jié)構(gòu)，既提升系統(tǒng)效率，又降低控制復(fù)雜程度。因此，這類逆變器得到了廣泛的使用與研究。為了研究ZSI/QZSI源逆變器拓?fù)涮匦?，設(shè)計(jì)ZSI/QZS1源逆變器控制器。文獻(xiàn)1對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模和分析；文獻(xiàn)提出ZSI/QZSI光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的電容電壓恒壓控制策略，實(shí)現(xiàn)了ZSI/QZSI光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的閉環(huán)控制和最大功率點(diǎn)跟蹤，同時(shí)可確保在同等輸出輸入電壓比的情況下開關(guān)器件電壓應(yīng)力最小；文獻(xiàn)3對(duì)ZSI/QZSI的升壓控制策略進(jìn)行研究；文獻(xiàn)4提出新的DC/DC升壓變換器拓?fù)溆糜诜植际桨l(fā)電系統(tǒng)，該拓?fù)浒妷悍答?、單相隔離、倍壓整流變壓器，增加了轉(zhuǎn)換器的功率密度；文獻(xiàn)|

10、5提出了輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)隔離DC/DC轉(zhuǎn)換器的QZSI；文獻(xiàn)6-8通過(guò)改進(jìn)主電路阻抗網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)提高升壓因子，使得在不改變宜通占空比的情況F可以得到更高的升壓因子；文獻(xiàn)8-9提出改變電路結(jié)構(gòu)以求減小支撐電容電壓等級(jí)等。這些文獻(xiàn)都在一定程度上改善rZSI/QZSI所存在的電流出現(xiàn)斷續(xù)，開關(guān)器件電壓應(yīng)力大、開機(jī)輸入電流沖擊大的問(wèn)題，但其缺乏電氣隔離的特性。針對(duì)系統(tǒng)的建模，文獻(xiàn)10提出基于最小二乘系統(tǒng)辨識(shí)算法的逆變器模型；文獻(xiàn)11提出r基于Wiener模型的非線性系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)的逆變器建模；文獻(xiàn)12根據(jù)廣義狀態(tài)空間平均法建立其數(shù)學(xué)模型；文獻(xiàn)13提出根據(jù)信號(hào)流程，推導(dǎo)準(zhǔn)Z源逆變器的交流小信號(hào)模型等。基于以

11、上建模方法，并比較分析，本文采用物理意義清晰，所得到模型的形式十分簡(jiǎn)潔，便于控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)計(jì)算的狀態(tài)空間平均法建立其數(shù)學(xué)模型。1高頻隔離型準(zhǔn)Z源逆變器由于Z源逆變器和準(zhǔn)Z源逆變器缺乏電氣隔離特性，在準(zhǔn)Z源逆變器的基礎(chǔ)上提出了高頻隔離型的準(zhǔn)Z源逆變器。如圖1所示為高頻隔離型準(zhǔn)Z圖1高頻隔離型準(zhǔn)Z源逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.lHighfrequencyisolationquasi-Zsourceinvertertopology源逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該逆變器結(jié)構(gòu)，通過(guò)增加高頻變壓器構(gòu)成輸入輸出隔離型電路，同時(shí)在控制策略中實(shí)現(xiàn)前后級(jí)的耦合統(tǒng)一。增加了電氣隔離特性，能夠憑借變壓器的變比得到更高的升壓因子，

12、使得該電路實(shí)際應(yīng)用更加廣泛。2原理分析對(duì)于傳統(tǒng)電壓型或電流型逆變器，逆變橋上F橋臂的導(dǎo)通是絕對(duì)禁止的，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致短路并毀壞變換器。由文獻(xiàn)13-14訶知，在準(zhǔn)Z源逆變器中，上下橋臂直通狀態(tài)是允許的，該狀態(tài)中電感充電，電壓升高。在非直通狀態(tài)中，電感放電，能量通過(guò)變壓器傳輸?shù)礁边?。直通工作狀態(tài)的時(shí)間町以是部分或者全部的逆變器傳統(tǒng)零矢量時(shí)間，也就是嵌入到逆變器的續(xù)流狀態(tài)中，不會(huì)影響逆變器輸出電壓的變化。因此高頻隔離型準(zhǔn)Z源逆變器也存在宜通和非直通兩種工作狀態(tài)。由文獻(xiàn)15|知，當(dāng)Z網(wǎng)絡(luò)電感的電感過(guò)小則會(huì)出現(xiàn)電流斷續(xù)的情況，所以本文假設(shè)電感比較大，使電路工作在電流連續(xù)的狀態(tài)，對(duì)其電路進(jìn)行穩(wěn)態(tài)分析。假設(shè)變

13、壓器為理想變壓器且變比為即變壓器K=Wp,其中，七、K分別為變壓器一、二次側(cè)電壓。根據(jù)變壓器內(nèi)部磁通平:衡可知，如果變壓器原副邊電流之和能夠保證磁通平衡，就能夠保證電流的連續(xù)性。由于變壓器本身更相當(dāng)于是一個(gè)儲(chǔ)能電感，與非隔離準(zhǔn)Z源逆變器中的電感效果相同網(wǎng)氣同時(shí)，由圖1中電感與電容的串聯(lián)結(jié)構(gòu)可以看出，副邊繞組與電容的組合其實(shí)是將原邊繞組與電容組合擴(kuò)展延伸而已，在電壓上進(jìn)行N倍作用，在電流1/V上進(jìn)行操作。所以可以將副邊元件折算到原邊進(jìn)行等效，此時(shí)原邊電容電壓需要以副邊電容電壓C./V替代。在直通狀態(tài)工作卜.，其等效電路模型如圖2所示。圖2直通狀態(tài)下等效電路模型Fig.2Equivalentcir

14、cuitmodelinshoot-throughstate由圖2町得VL1=VC2+Vs=VCl-(I)在非直通狀態(tài)工作下，其等效電路模型如圖3所示。由圖可得Fig3EquivalentcircuitmodelinnonshooMhroughstale九=Vs-Vc,="導(dǎo)九=-Vc2(2)VMVMNBVs(6)式中,M為逆變器調(diào)制度。因此，可得單相逆變器的輸人、輸出電壓傳遞增益G為g=mnb=-d(8)從式(8)中可以看出，由于逆變器調(diào)制度MW1,而。0.5，且變壓器變比NN1(一般變比/V給定)，因此通過(guò)改變M與I)實(shí)現(xiàn)輸入輸出升降壓控制。3基于狀態(tài)空間平均法的建模本文采用最常用

15、的狀態(tài)空間平均法對(duì)電路進(jìn)行小信號(hào)建模。等效電路模型如圖4所示。圖中,V和R分別為電感與電容的等效電阻。在直通工作狀態(tài)時(shí)，電路中開關(guān)管S導(dǎo)通，二極管斷開，電路處于儲(chǔ)能狀態(tài)。此時(shí)原邊電感充電，電容放電，副邊電容充電，變壓器放電c取狀態(tài)變量為穌£2、3、-：2；輸入變量為輸出量為Vde,則在直通工作電路狀態(tài)卜的方程為假設(shè)在一個(gè)周期內(nèi)直通占空比為"，則非直通占空比為根據(jù)電感的伏秒特性，整個(gè)開關(guān)周期內(nèi)平均電壓等于0,可得_"/Cl1-2DVs(4)C,血功ydF1_I-2D(、d"C262_dT-(A+r)001A0-儂+r)10也0-100XN-1000片2+V

16、NBVs(5)根據(jù)單相逆變器輸出電壓，推導(dǎo)可得輸出交流電壓的峰值為x=Ax+IhiC血NdTcdyC2_dT(10)(11)A=DA+（-D）A2b=db1+（i-d）b2當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)0=Ax+Bu（16）不考慮電感、電容的申聯(lián)等效電阻時(shí)，可得0=（D-1）-+Wc2+Vs/V(15)此時(shí)電路中開關(guān)管S斷(17)(12)-(R+r)001100(R+r)10;3000-10000-100000Ai=在非直通匚作狀態(tài)，開，二極管導(dǎo)通，電路處于能量傳輸狀態(tài)。此時(shí)原邊電感放電，電容充電，副邊電容放電,變壓器傳輸能岫到負(fù)載端，逆變側(cè)可以簡(jiǎn)化等效為恒流源，電流為以,電壓為,取相同的狀態(tài)變量，則在非直

17、通工作狀態(tài)卜的方程為0=。埋+（婦）吒0=(l-D)7ll-D/12+(D-l)A7<fc0=-/)/ll+(l-D)/12+(Z)-l)/V/tl.Vc-Y心功(吒+0解方程可得y=1"/、c,1-2DVs/d上/d也C,（臨Ndl-(E0-100-(R+r)0-110000100x(18)cd”C2Cir由式（18）可見，其推導(dǎo)結(jié)果與上文穩(wěn)態(tài)情況下的推導(dǎo)結(jié)果一致。在狀態(tài)變最和控制變鼠的穩(wěn)態(tài)值中加入小信號(hào)擾動(dòng)量，然后進(jìn)行拉普拉斯變換，進(jìn)-1(13)而可以推導(dǎo)出系統(tǒng)的小信號(hào)模型。以、訕、y、代2由x=AB/i可得A2=-俄+r)0-101R0-(R+r)0-10R10000-1

18、01000-1&&、；&、作為擾動(dòng)變量加入到原來(lái)的穩(wěn)態(tài)變量,X和分別為刀和«的穩(wěn)態(tài)值，再忽略小信號(hào)的二次項(xiàng)，可得x=Ax+Iiu+（A）X+（飽-母）（19）為了簡(jiǎn)化建模過(guò)程，假設(shè)Ci=C2=Cc.=C,L1=L2=對(duì)式（19）的兩邊進(jìn)行拉普拉斯變換，整理得(14)則可得系統(tǒng)的平均狀態(tài)方程為Ucs*NU£1=LCs(R+r)Cs+lJ申(1-2。)2其中K山C's2+(犬+)a；舟=牛+2-NgR；K3=(22)表I系統(tǒng)參數(shù)Tab.lSystemparametersK/VC/p,FA/jiH/7kHzr/HK/ODN口J見，阻抗網(wǎng)絡(luò)2個(gè)電感電

19、流的穩(wěn)態(tài)值相同，但小信號(hào)擾動(dòng)值不一定相同，從而顯示出二者的動(dòng)態(tài)響應(yīng)不一定相同，同時(shí)也說(shuō)明，推導(dǎo)的小信號(hào)模型對(duì)研究其動(dòng)態(tài)過(guò)程很有必要。整理式(20),町得直通占空比到副邊電容電壓的傳遞函數(shù)為隊(duì)(s)_(l-2D)K2+KRXuK|+(12O)2()(-1)K+(1-2)(1")zu(Ki+l)Ki+(1-20)2A-20)(1-奶&(上5s)(21)A7dc/li/li；AC4=/>5+R+ro可推導(dǎo)出直通占空比到副邊電容電壓的傳遞函數(shù)為由式(22)可以看出，在系統(tǒng)右平面存在零點(diǎn)。根據(jù)控制原理叮知，對(duì)于任何系統(tǒng)，凡是右平面存在零點(diǎn)的系統(tǒng)都是不穩(wěn)定的。在階躍輸入R系統(tǒng)初始輸

20、出都會(huì)存在一個(gè)向下的負(fù)脈沖。4模型參數(shù)分析由上述分析可得，該傳遞函數(shù)在s平面的右半部分存在零點(diǎn)，該點(diǎn)隨著電感、電容和控制量的改變而變化。系統(tǒng)的振蕩和非最小相位現(xiàn)象同時(shí)也會(huì)隨著這些值的變化而變化。以單一某參數(shù)的變化對(duì)系統(tǒng)的影響為例進(jìn)行說(shuō)明。系統(tǒng)參數(shù)如表1所示。通過(guò)保持其他參數(shù)不變的情況下只改變其中的一個(gè)參數(shù)，觀察Q的不同零點(diǎn)、極點(diǎn)的位置變化。(1) 改變電感的數(shù)值，取£=200-1000卬出系統(tǒng)變化結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，當(dāng)電感從200ptH到800jiH變化時(shí)，左半平面的極點(diǎn)和右半平面零點(diǎn)沿實(shí)軸方向隨電感的增大而靠近原點(diǎn)；右半平面零點(diǎn)越靠近原點(diǎn)，系統(tǒng)的負(fù)沖就越嚴(yán)重；隨著極點(diǎn)向原點(diǎn)

21、移動(dòng)，系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程時(shí)間也會(huì)增圖5電感變化時(shí)系統(tǒng)的零點(diǎn)極點(diǎn)Fig.5Zero-polepointmupofthesystemwheninductancechanges大，振蕩頻率減小。(2) 改變電容的數(shù)值，取6=220-1000仃，系統(tǒng)變化結(jié)果如圖6所示。由圖6可見，雖然零點(diǎn)的位置不發(fā)生變化，但是極點(diǎn)隨著電容的增大而向原點(diǎn)移動(dòng)，同時(shí)也會(huì)增大上升時(shí)間和減小振蕩頻率。這些極點(diǎn)、零點(diǎn)軌跡清楚地說(shuō)明雖然大的電感和電容有利于減小穩(wěn)態(tài)電壓紋波和電流紋波，但是會(huì)使暫態(tài)響應(yīng)變壞。因此在實(shí)際應(yīng)用中選擇具體的參數(shù)還需兼顧系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)性能。(3) 改變直通占空比的數(shù)值，取。=0.150.28,其結(jié)果如圖7所示

22、。直通占空比決定著直流鏈電壓升壓比，是逆變器的一個(gè)重要的控制參數(shù)。由圖7可以發(fā)現(xiàn)，極點(diǎn)的位置隨著L)的增大而向?qū)嵼S移動(dòng)，這會(huì)減小系統(tǒng)的振蕩頻率；但是右半平面零點(diǎn)也向原點(diǎn)移動(dòng)，這圖6電容變化時(shí)系統(tǒng)的零點(diǎn)極點(diǎn)Fig.6Zero-polepointmapofthesystemwhencapacitancechanges3I0=0.151D=0.28x零點(diǎn)。極點(diǎn)0=0.28;.0=0.15|=0.28B=0.154(XX)3(XX)200010000-1000-200046實(shí)轄lbs”圖7直通矢量變化時(shí)系統(tǒng)的零點(diǎn)極點(diǎn)Fig.7Zero-polepointmapofthesystemwhenthethr

23、oughvectorchanges預(yù)示r會(huì)加劇非最小相位的負(fù)沖。由前文推導(dǎo)知，g=(1可得d(s)一1"'d(s)2進(jìn)而可得直通占空比到直流側(cè)電壓的傳遞函數(shù)V(l-2")&+K爪'*Iv(l-2O)K2+KK+Vd1-/9IKx(l-D)Ki其中:K,=LC52+(/<+r)C5+(l-2D)2；K2=-+(/c2-A7DC/?;ACjpjV/dc-/4；K=Ls+R+ro由此可以看出，直通占空比對(duì)逆變器直流側(cè)電壓的傳遞函數(shù)有2個(gè)零點(diǎn)，這2個(gè)零點(diǎn)的位置同樣會(huì)隨著電感、電容參數(shù)值的變化而變化，即當(dāng)/源網(wǎng)絡(luò)參數(shù)值變大時(shí)，右半平面的零點(diǎn)就你近虛軸.非

24、最小相位現(xiàn)象變得嚴(yán)重，當(dāng)Z源網(wǎng)絡(luò)參數(shù)值變小時(shí)，右半平面的零點(diǎn)就遠(yuǎn)離虛軸，非最小相位現(xiàn)象減輕。IE最小相位現(xiàn)象的存在使得Z網(wǎng)絡(luò)電容電壓在輸入電壓出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，輸出會(huì)出現(xiàn)超調(diào)和振蕩，特別是出現(xiàn)大擾動(dòng)時(shí)，非最小相位對(duì)系統(tǒng)的影響更加明顯。而在Z源逆變器中Z網(wǎng)絡(luò)參數(shù)變化范圍不會(huì)很大，因此僅通過(guò)調(diào)整Z源網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的方法來(lái)減小非最小相位現(xiàn)象是不容易實(shí)現(xiàn)的。5模型仿真在Saber軟件中措建功率主電路，如圖8所示；在MATLAB/Simulink中建立小信號(hào)模型進(jìn)行仿真15。以變壓器二次側(cè)電容電壓V%的輸出響應(yīng)為例，當(dāng)兩者的輸人相同時(shí)，其小信號(hào)模型仿真結(jié)果如圖9所示；其實(shí)際電路仿真結(jié)果如圖10所示。對(duì)比分析可以發(fā)現(xiàn)

25、，小信號(hào)模型的電壓輸出波形與實(shí)際電路模型的電壓輸出波形基本一致，進(jìn)而證明r所建小信號(hào)模型的正確性。(23)Fig.8Simulationcircuitofhigh-frequencyisolatedquasi*Z>source(24)進(jìn)一步對(duì)實(shí)際電路進(jìn)行仿真，其中輸入側(cè)電源為穩(wěn)定的宜流電壓源，.根據(jù)前文各參數(shù)在模型中輸圖9小信號(hào)模型輸出的Kh波形圖10實(shí)際電路模型輸出的波形Fig.10WaveformofVtkoutputbytheactualcircuitmodel表2系統(tǒng)仿真參數(shù)Tab.2SystemsimulationparametersK/VC/|iFL/jjiH/7kHzr/O

26、A/QDN120600300100.080.10.282出特性，各參數(shù)值選取如表2所示。本文采用的調(diào)制方法為簡(jiǎn)單的升壓調(diào)制法。其實(shí)現(xiàn)過(guò)程就是將直通狀態(tài)包含于逆變器傳統(tǒng)零矢量狀態(tài)之內(nèi)，Z源拓?fù)渥迥孀兤鞯囊环N簡(jiǎn)單的調(diào)制策略，控制策略信號(hào)波形如圖11所示。控制逆變橋的SPWM波由兩個(gè)反相的正弦波與三角波交截產(chǎn)生。直通狀態(tài)由直流電壓Vp、K與相同三角波交截得到。其中*與九大小相等方向相反，進(jìn)而可以得到恒定的直通占空比。II此時(shí)的直通玷由于插入在傳統(tǒng)零矢缺中，因此直通工作過(guò)程對(duì)逆變級(jí)的調(diào)制不產(chǎn)生影響。按上述參數(shù)仿真的結(jié)果如圖12所示。由圖12可以看出,VC1=168.56V,*2=49.312V,&qu

27、ot;336.14V,*=437.2V。將該輸入值代入上述推導(dǎo)公式中求取理論推導(dǎo)結(jié)果，可得:*=169V,%=49V,VCu=338V。由此可以看出，理論值與仿真值基本完全吻合，驗(yàn)證理論與分析正確性。增大Z網(wǎng)絡(luò)中電感參數(shù)值的仿真波形如圖13所示。由圖13可知，當(dāng)增大/網(wǎng)絡(luò)中電感的參數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩,達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間變長(zhǎng)。驗(yàn)證了隨著電感參數(shù)值的增大，系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程時(shí)間延K的特性。圖14是變壓器副邊電容電壓與直流側(cè)電壓的仿真波形。由仿真結(jié)果可得，其滿足心=島=1布器-=438V,說(shuō)明理論與分析的正確性。本仿真結(jié)構(gòu)采取的變壓器是2倍關(guān)系，即輸出側(cè)電壓是輸入側(cè)電壓的2倍，其仿真結(jié)果如圖15所示，可以

28、看出:Vs=2V,.o輸出電壓有效值如圖16所示，由圖可得其有效值為219.91V。由上述公式推導(dǎo):K=314V,y222V。仿真結(jié)果與理論值基本相符。將高頻隔離型準(zhǔn)/源逆變器與Z源和準(zhǔn)Z源255075100125ISOt/im圖13增大Z網(wǎng)絡(luò)中電感參數(shù)的仿真波形Fig.13SimulationwaveformswhenincreasingZnetworkinductance00755025025507500。LO.OO.-0.-4).-4).-|.圖11控制策略信號(hào)波形Fig.l1Signalwaveformsunderthecontrolstrategy120.5J120.0119.5at

29、a(0.57496,120.0)(037496.120.0)(0.58638336.14)(0.58397.168.56)圖12電路仿真波形Fig.12Waveformsincircuitsimulation1203二120.0曾05863&336.U)圖14么與仿真波形Fig.14SimulationwareformsofVaandV*0J6533.436.29).O30)2002：100=0-100-200600400之200<0-200-400600,400$200»0-200(0.56533.168.44)(0.56533.336.9)0.56510.56520

30、.56530.56540.56550.56560.5657th圖15變壓器仿真波形圖16輸出電壓仿真波形Fig.16Simulationwareformsofoutputvoltage逆變器在相同輸入情況下進(jìn)行比較分析，結(jié)果如表3所示。由表3可得，在相同的輸入卜.，高頻隔離型準(zhǔn)Z源逆變器由于加入變壓器變比使得逆變器輸出較高的電壓。即在相同輸出情況下，高頻隔離型準(zhǔn)Z源逆變器需要的輸入值較小，這使高頻離型準(zhǔn)Z源逆變器的電容電壓應(yīng)力相對(duì)于Z源逆變器和準(zhǔn)Z源逆變器的較小，避免了開關(guān)器件電壓應(yīng)力大、開機(jī)輸入電流沖擊大的問(wèn)題，同時(shí)還可以降低整個(gè)逆變器系統(tǒng)的體積。另外由于高頻離型準(zhǔn)Z源逆變表3系統(tǒng)輸出結(jié)果T

31、ab3ResultsofsystemoutputV逆變器%.*z源逆變器1691690218111準(zhǔn)z源逆變器169490218H1高頻隔離型準(zhǔn)Z源逆變器16949338436222器引入了變壓器使得輸入和輸出之間產(chǎn)生了電氣隔離，并能夠憑借變壓器的變比得到更高的升壓因子，進(jìn)-步降低輸出側(cè)電壓和電容電壓應(yīng)力。6結(jié)語(yǔ)本文是對(duì)提出的高頻隔離型準(zhǔn)z源逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的建模與分析。首先對(duì)高頻隔離型準(zhǔn)z源逆變器的基本工作原理進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行小信號(hào)建模，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了歸納描述；再根據(jù)所建模型對(duì)高頻隔肉型準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)參數(shù)特性進(jìn)行分析，得出各參數(shù)在變化時(shí)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響；根據(jù)參數(shù)待性，選取合適的參

32、數(shù)值在Saber軟件中建立電路進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果與理論推導(dǎo)基本致，證明理論分析和模型建立的正確性。最后對(duì)相關(guān)Z源逆變器進(jìn)行比較，比較結(jié)果表明在相同的輸出情況下，高頻隔離型準(zhǔn)Z源逆變器的輸入電壓較低，電容電壓應(yīng)力較低，減小器件損耗，提高整體電路效率同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了電氣隔離的特性，這在逆變器的運(yùn)用方面，特別是新能源(如太陽(yáng)能，風(fēng)能等)發(fā)電方面有很高的研究?jī)r(jià)值。參考文獻(xiàn)：1l.iuJinglxi,lluJiangang,lluIx)ng)a.DynamicmodelingandanalysisofZsourceconverterderivationofACsmallsignalmodelanddesig

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