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基于DSP的Z源逆变器的研究

张红梅  
【摘要】:近年来,传统化石能源紧缺问题日益突出,因此在做好节能降耗的同时,开发诸如风能、太阳能、燃料电池等绿色能源显得尤为重要。逆变器在新能源发电系统中占据着举足轻重的地位,到目前为止,使用较为普遍的是传统的电压源型逆变器,但是这种类型的逆变器由于存在诸如输出电压低于输入电压、同一桥臂器件不允许直通等一些缺陷,在这些场合的应用存在着一定的局限性。本课题所研究的这种新型的Z源逆变器系统,不仅可以弥补传统逆变器的缺陷,而且还具有一些传统逆变器不具备的诸如电路结构灵活、易于实现升压功能、可靠性高等新特性。 Z源逆变器具有多种拓扑结构及控制策略,本文以两电平电压型Z源逆变器为研究对象,对采用直通状态分段的空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)算法进行了理论分析及仿真,搭建实物模型进行实验研究。 首先,本文分析了两电平电压型Z源逆变器的基本拓扑及工作原理、非正常工作状态、各种SVPWM控制策略的原理、电路参数设计。 然后基于上述理论分析,本文采用MATLAB/SIMULINK仿真软件对采用不同SVPWM控制算法的两电平电压型Z源逆变器进行了仿真,通过仿真验证了不同算法的正确性及Z源逆变器的升压功能。 最后,在实验室条件下,搭建两电平电压型Z源逆变器硬件实验平台,包括Z源网络、主电路、隔离驱动电路、缓冲电路,编程采用TI公司的TMS320LF2407A型DSP控制芯片,控制策略采用直通状态分段的SVPWM算法。实验波形验证了此控制策略的正确性及Z源逆变器的升压功能。


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