储能用宽范围输入改进型串联Z源逆变器

阚志忠， 姜春鹏， 何 浩， 徐菁远， 张纯江

(燕山大学电气工程学院， 河北 秦皇岛 066004)

1 引言

储能技术在发展新能源发电与建设智能电网中有着不可替代的重要作用，由于光伏和风力发电具有间歇性，对电网的稳定运行有比较大的影响，所以在光伏和风力发电系统中一般需要配备储能装置[1，2]。储能装置中的核心单元就是连接电池和交流母线的逆变器接口电路，储能锂电池在充放电过程中电池电压变化范围较大，所以储能逆变器的直流输入侧应具有适应宽范围输入的特征。传统逆变器无法满足输入电压宽范围变化的要求，为此文献[3]在逆变器后级加入工频变压器，文献[4]在逆变器前级加入高频变压器和DC/AC、AC/DC变换器，两种方案均可实现对储能电池电压的调节，但工频变压器体积庞大，而高频变压器系统结构、控制复杂。为了适应储能电池宽电压变化范围的需求，DC/DC+DC/AC的两级变换得到了广泛研究和应用[5-8]，DC/DC变换器(一般为非隔离型)用于对电池的升压，后级DC/AC逆变器输出交流电，相比变压器隔离型系统，其系统体积更小，但储能电池输出功率经过两级变换会导致损耗的增加。为了实现宽范围电压输入同时提高系统效率，许多学者研究了Z源型逆变器。Z源逆变器最早是由彭方正教授提出的[9]，该逆变器通过上下逆变桥臂直通实现对输入直流电压的升压，与传统逆变器相比不需要加入死区时间，因此大大降低了输出交流电压的谐波含量。但是由于Z源网络电容初始状态等效为短路，该拓扑存在启动冲击电流问题。……