基于Simulink的改進Z源逆變器的設計

　　逆變器直流端的峰值電壓為：

　　式中，B 為直通狀態得到的升壓因子。

　　系統功率為P,則：

　　1.2 改進Z源對于電容耐壓值減少的影響

　　在傳統Z源中，電容與電感在直通和非直通狀態下都是在工作的，所以電感電流無疑很大，且電容電壓由于對稱性而相同；而改進Z源中，在非直通狀態電容基本不工作，而且C2上由于其支路部分與電源直接相連，所以分擔了大部分的電壓，故而電容C2上電壓極大地減少了，從而對器件的耐壓等要求有很大降低，這些優點在工業應用中起著至關重要的作用，同時可以間接通過采樣其中一個電容的大小來控制電路的直通占空比，從而控制直流鏈最大電壓。

　　2 調制策略與參數選擇

　　2.1 調制策略逆變器輸出的交流電壓

　　調制策略逆變器輸出的交流電壓如下：

　　式中，M 為調制因子。簡單升壓模式是加入一正一負大小相等的兩個不變的電壓Up和UN,則定義電壓增益為，同樣則加在逆變器開關管上的電壓應力為：

　　假設載波幅值大小為1,調制因子為M,Up=-UN,直通占空比為D0.根據它們的線性關系，D0=0時，Up=1;D0=M 時，Up=1-M.很容易得到Up=1-D0,Up=-UN.控制示意圖如圖3所示。

圖3 控制示意圖

　　因此，控制模塊在Simulink中的仿真模塊如圖4所示。

圖4 控制模塊

　　2.2 電感電容參數的選擇

　　假設在給定光伏電源系統，開關器件的頻率為10kHz,那么在改進型Z源拓撲結構中，直通頻率放大到20 kHz,在升壓模式下，最大直通時間可以表示如下，部分參數參見表1.

表1 電路參數選擇

　　令Gmax=1.7,則Mmin=0.875,

　　令電流紋波為：

　　式中，ｒ′％＝１％。