基于光伏发电的改进型Z源逆变器

沈琳钰，姚晓东，杨 洋

(1.上海电机学院电气学院，上海 201306；2.上海航天电子技术研究所，上海 201100)

Z 源逆变器[1-2]的出现改善了传统逆变器输出电压范围有限、受电磁干扰影响大、效率较低等缺点。采用Z 源结构的逆变器将无需加装额外的DC-DC 升压转换器，可以减小光伏系统的体积。由于光伏电池输出电压较低，因此还需采用合适的调制策略来提高逆变器的升压能力与电压利用率。此外，输入电流纹波的存在会影响光伏电池的使用寿命，所以消除输入电流纹波对光伏系统来说也尤为关键[3]。

国内外研究者们针对不同应用对象以及不同输出要求对Z 源拓扑结构进行了改进。文献[4]提出了二极管辅助升压逆变器，该结构的阻抗网络中采用了有源开关器件，但是该开关管的脉冲控制信号与直通时间同步变化，导致调制范围受限，输出增益也有限。文献[5]提出了双向耦合准Z 源逆变器，该结构是将准Z 源逆变器的电感用耦合电感替换，消除了输入电流的纹波，但是升压能力不理想。文献[6]提出了有源准Z 源逆变器，对阻抗网络中开关器件的控制是基于三次谐波注入升压调制，但是电压利用率不高。

基于准Z 源逆变器的拓扑结构，本文利用有源开关与耦合电感结构，设计出改进型准Z 源逆变器，并与其他几种逆变器性能进行比较。基于直通四段式空间矢量脉宽调制(SVPWM)调制法，引入开关调制数i，设计出改进型SVPWM直通升压调制法，并与现有关于有源开关器件控制的方法作比较。……