LI Zheng-Ming, Zhou Jianwei, Zhang Guosong
(Institut de génie électrique et de l'information, Université du Jiangsu, Zhenjiang, Jiangsu 212013, Chine)
grossissement de suralimentation faible de l'onduleur conventionnel source de Z, Z limiter la source onduleur utilisé dans certains cas de faibles niveaux de tension d'entrée. Compte tenu de cette situation, a proposé amélioré onduleur source quasi-Z. Par rapport à la précédente topologie proposée présente les avantages suivants: améliore la capacité globale des onduleurs de rappel, augmentant ainsi les occasions de l'onduleur, facteur de modulation de l'onduleur peut la puissance de sortie de haute qualité. topologie améliorée à la fois une analyse théorique, la simulation et la validation expérimentale de ces deux faisabilité et la supériorité topologies.
inverseur-Z-Quasi la source, la capacité stimuler, grâce à
CLC: TM464
Code de document: A
DOI: 10,16157 / j.issn.0258-7998.2017.05.036
format de citation chinois: LI Zheng-Ming, Zhou Jianwei, Zhang Guosong. Conception onduleur quasi-Z source améliorée et vérification Electronic Technology, 2017,43 (5): 147-150,154.
Anglais format de citation: Li Zhengming, Zhou Jianwei, Zhang Guosong. Conception et vérification de l'onduleur source quasi-Z améliorée .Application Technique électronique, 2017,43 (5): 147-150,154.
0 introduction
source de tension classique inverseur ayant deux problèmes majeurs: premièrement, la tension de sortie AC est toujours inférieure à la tension d'entrée à courant continu, à savoir: l'inverseur de source de tension classique peut fonctionner en mode abaisseur. Cela ne concerne pas une partie de la tension continue d'entrée est minuscule, par exemple piconet grille de PV, il est nécessaire d'abaisser les convertis de cellules solaires de la tension d'entrée en courant continu à une tension alternative relativement élevée de la grille. Ce doit être installé dans un convertisseur pré-étape DC / DC pour augmenter le niveau de tension d'entrée, est monté convertisseur DC / DC introduira une méthode de contrôle complexe, et une augmentation du coût des investissements en équipement. En second lieu, la source de tension classique onduleur même bras de pont du commutateur ne peut pas être tourné vers le bas, sinon il y aura un court-circuit, endommager l'onduleur. Par conséquent, la nécessité d'ajouter un temps mort, en ajoutant le temps mort entraîne une distorsion de forme d'onde.
Source onduleur Z surmonte les insuffisances du convertisseur de source de tension classique, est largement utilisé dans le nouveau système de production d'énergie. Cependant, la Z-source classique onduleur il y a beaucoup de problèmes, comme le renforcement de la capacité plus petite, le courant d'entrée interrompre comme. Document propose quatre onduleur quasi-Z de source, dans lequel le second quasi-Z-source de courant d'entrée du variateur continu, et réduit la contrainte du dispositif au même grossissement tension-boost, une source pour les chercheurs ultérieurs pour améliorer Z l'onduleur fournit un prototype. Document de est remplacé par un commutateur inducteur document Z une source d'inductance quasi inverseur constituant l'inductance de commutation (Switched Inductor, SL) quasi-Z-source de l'inverseur de type , de manière à améliorer l'inverseur de source de quasi-Z la capacité de boost. Document de Sur la base de la littérature sur, avec un condensateur d'amorçage en place d'une diode SL quasi-Z-source de type inverseur en constituant SL quasi-Z-source de l'inverseur de type améliorer encore la quasi-Z stimuler l'inverseur de source de capacité. Mais la capacité d'amplification est encore limitée et ne satisfait pas aux exigences de l'application pratique.
Sur la base du document études, certains chercheurs inductance de commutation en cascade de référence pensé pour améliorer Z source onduleur stimuler la capacité dans la littérature Amélioration de la couche d'inductance de commutation en cascade, ce qui constitue le renforcement Type de topologie Xing . Dans le même temps avec une diode condensateur d'amorçage à la place de l'inductance de l'interrupteur, constituant le renfort topologie de type. Éviter la structure matérielle est trop complexe, basé sur grandement amélioré la capacité à stimuler l'onduleur source quasi-Z, de sorte que l'onduleur à deux quasi-Z-source peut être utilisé dans la plupart des applications.
Une amélioration de l'onduleur quasi-Z-Source
topologie Circuit 1.1
Deux quasi-amélioré proposé Z source topologie de l'onduleur représenté dans les figures 1 et 2.
topologie Sur la base de la littérature montré, l'augmentation de D4, D5, D6, L4 constituant la quasi-Z source onduleur amélioré: et Document autre type proposé SL quasi-Z source onduleur sont de type et augmenté D4, D5, C4, L4 constituant une meilleure quasi-Z-source de type inverseur . Type et topologiquement similaire, la seule différence est le type avec un condensateur d'amorçage C4 à la place d'une diode D6 de type .
1.2 travaux
Boostez les mêmes principes des deux onduleurs amélioré source quasi-Z, peut être divisé en deux groupes de travail tout droit et non-répercussion Etat pour l'analyse. Pour simplifier l'analyse, on suppose que tous les dispositifs fonctionnent dans l'état idéal, et le même type de variateur amélioré quasi-Z-source de topologie toutes les valeurs inductives ou capacitives, à savoir, l'inductance L1 = L2 = L3 = L4 = L; condensateur C1 = C2 = C3 = C4 = C.
Tout d'abord, l'amélioration de Z source onduleur analyse quasi stationnaire. Dans l'état de la barre, la conduction du pont onduleur, peut être équivalent à un état de court-circuit. Pendant ce temps, la diode D1, D6 déconnecté, D2, D3, D4, D5 est activée. schéma de circuit équivalent de. la figure 3 (a) représenté sur la figure. Le KVL peut obtenir la formule suivante:
Le volt-seconde théorème d'équilibre: dans un cycle de commutation de la tension aux bornes de l'inductance est intégrée 0, disponible
Type de mise en valeur d'état deux de fonctionnement représenté sur la figure.
(A) A partir de la figure 4, une meilleure circuit de type dans une équation d'état de la barre est la suivante:
De même être obtenu par le V-deuxième théorème de l'équilibre:
1,3 Z amplification de la capacité du réseau source
Amélioration , type et la capacité du type de rappel Z réseau source SL illustré à la figure 5, vu la figure 5, la capacité accrue stimuler que SL onduleur Z Quasi source, notamment par plus de lorsque D est supérieur à 0,2. Et la capacité accrue stimuler de type être améliorée et mieux que SL onduleur-source Quasi Z. Lorsque D entre 0,1 et 0,2, une meilleure de type facteur stimulant B est compris entre 5 et 15, beaucoup plus grande que la capacité de stimuler type SL (B entre 2,87 ~ 5) dans les mêmes conditions. Continue d'augmenter et que le D (D < 0,25), augmentant sa capacité à augmenter de façon spectaculaire. Par conséquent, lorsque D est le même à la fois amélioré onduleur quasi-Z-source a une capacité plus élevée que l'amplification onduleur Z source Quasi SL, est plus approprié pour une nouvelle énergie photovoltaïque, la production d'énergie de la pile à combustible, etc. système de réseau.
1.4 stimuler la capacité d'analyser l'ensemble de l'onduleur
Z source onduleur capacité d'amplification est déterminée par la décision commune du réseau Z-source elle-même et la stratégie de commande PWM. Dans une méthode simple de commande de poussée, à travers le cycle de service maximal D peut être exprimée en
La formule (15), la formule (16), peut tracer la courbe contraste amélioré AC de gain de tension de type , type et inverseur Quasi Z source SL dans un simple contrôle de suralimentation. 6, deux types de capacité améliorée stimuler quasi-Z source onduleur sont mieux que SL onduleur-source Quasi Z. facteur de modulation amélioré dans 0,7 M fermer lorsque le gain en tension G sera augmenté de façon significative, par rapport à SL Quasi Z source onduleur effet stimulant. Peut être obtenu en une grande approche d'amélioration du gain de tension 0,8 M de type. Lorsque M = 0,8, le gain en tension améliorée de 12 gain par rapport à la tension de type SL G est égal à 4 présente des avantages significatifs. Cela signifie que pour chaque onduleur quasi-source de tension AC de gain G, Z améliorée donné peut utiliser un facteur de modulation plus élevée, ce qui améliore la qualité de la puissance de sortie, et réduit la contrainte de tension du dispositif de commutation.
2 Simulation
Sur la base de ce qui précède amélioré , de type détaillé analyse théorique, afin de vérifier l'exactitude de l'analyse de la théorie dans le logiciel de simulation Matlab / Simulink a été construit amélioré , type et Z source onduleur SL Quasi topologie du modèle de simulation. Les paramètres de simulation, comme indiqué dans le tableau 1 avec.
Lorsque ces topologies lorsque D = 0,2, calculé en fonction du type d'amélioration de l'analyse théorique DC link voltage UPN , de type SL et onduleur quasi-source de type Z, respectivement, 293 V, 720 V et 240 V, telles que les résultats de la simulation Figure 7.
Vu des formes d'ondes de simulation, améliorée , la tension de liaison à courant continu et l'ampleur et le type résultats SL Z Quasi source onduleur sont fondamentalement les mêmes. En augmentant la capacité, améliorer et légèrement mieux que SL onduleur source Z Quasi, et une meilleure capacité augmenter par rapport à l'onduleur Quasi-source Z SL présente des avantages évidents. De plus, on voit sur la figure. 7, le problème tension de liaison à courant continu améliorée de faible à élevé progressivement stabilisée, le type amélioré la preuve n'existe pas commencer le choc. Par rapport à SL Quasi onduleur Z-source plus sûr et plus stable.
3 vérification expérimentale
Pour vérifier encore la validité de l'analyse théorique des deux quasi-Z-enhanced source de convertisseur expérience, la tension d'entrée Uin = 50 V, compatible avec les autres paramètres expérimentaux et les paramètres de simulation (voir tableau 1). La figure 8 et la figure 9 est un moyen simple commande d'amplification, deux types d'expériences forme d'onde onduleur DC améliorée onduleur quasi-Z-source et SL Quasi-Z-tension côté source et la tension de sortie de l'onduleur. Dans lequel la Fig. 8 est un cas dans lequel le rapport cyclique par D = 0,25, les résultats expérimentaux de type à enrichissement et la figure Z SL onduleur quasi source. 9 est rectiligne lorsque le rapport cyclique D = 0,2, les résultats améliorés SL type et quasi inverseur de source de type Z.
Vu des formes d'ondes expérimentales, deux types capacité améliorée onduleur quasi stimulant-Z source sont proposées Quasi SL supérieure précédente Z source onduleur proposé. Lorsque le D = 0,25 améliorée par rapport à l'agrandissement de suralimentation UPN Uin de 12 (de 50 V à 600 V) > Dans les mêmes conditions de type SL 8 fois (de 50 V à 400 V) de la capacité de renforcement, le renforcement de type = temps D 0,2, dans lequel un grossissement de tension-boost peut être jusqu'à 15 (de 50 V à 750 V) > > Environ cinq fois (de 50 V à 250 V) de la capacité SL stimuler Z-onduleur Quasi la source dans les mêmes circonstances. Les résultats expérimentaux démontrent l'efficacité de l'analyse.
4 Conclusion
Dans cet article, le problème de la capacité du variateur Z-source existante insuffisante coup de fouet, a proposé deux onduleurs amélioré quasi-Z source. L'analyse du principe de fonctionnement en régime permanent, par rapport au type SL topologie quasi-Z-source précédente proposé, il présente les avantages suivants:
(1) dans le même rapport cyclique à travers la topologie améliorée a un gain en tension plus élevée, une tension inférieure peut être appliquée à des applications de niveau d'entrée.
(2) si un même gain en tension, facteur de modulation, la qualité de l'énergie peut être améliorée onduleur sortie.
La simulation et les résultats expérimentaux vérifient la conclusion ci-dessus.
références
PENG F onduleur Z.Z source .IEEE Transactions sur les applications industrielles, 2003,39 (2): 504-510.
J ANDERSON, PENG F Z. Quatre onduleurs source quasi-Z // Conférence électronique de puissance spécialistes. Rhodes, Grèce: IEEE, 2008: 15-19.
NGUYEN M K, Y LIM C, CHO G B. Switched-inductance onduleur source quasi-Z . IEEE Transactions on Power Electronics, 2011,26 (11): 3183-3191.
Kai Deng, Mei juin ZHENG Jian-yong, et ainsi de suite. inductance de commutation améliorée onduleur quasi-Z-Source . Power System Technology, 2013,37 (11): 3254-3261.
pluie Tang, actes de Zhangchao Hua. Onduleur source Z modifiée . Société chinoise de génie électrique, 2009,29 (30): 28-34.
Caichun Wei, Qu Yanbin, grand. Z inverseur de source renforcée . Société chinoise de génie électrique, 2011,31 (S1): 259-266.
HOU Shi-ying, Zhe Huang, Xiao Xu, et al. inverseur de modification de la grille de source Z . Machines et contrôle électrique, 2012,16 (12): 47-53.
Liuxiao Hui, Zheng Jianyong, en particulier un ciseau, et autres. Interrupteur inductif onduleur quasi-Z source . Power Equipment Electric Automation, 2011,31 (9): 65-68,99.
Gajanayake C J, F LUO L, G BENG H, et al. Extended-Boost Z-Source Onduleurs . IEEE Trans. sur l'électronique de puissance, 2010,25 (10): 2642-2652.
ZHU M, YU K, LUO F L. Z-Switched Inducteur Source Inverter . IEEE Trans. sur l'électronique de puissance, 2010,25 (8): 2150-2158.
l'eau Yang Tao, Ding Xinping, voiles, etc.. Demande onduleur source Z- dans le système de génération de puissance photovoltaïque . Société chinoise de génie électrique, 2008,28 (17): 112-118.
