基于Simulink的改进Z源逆变器的设计

逆变器直流端的峰值电压为：

　　式中，B 为直通状态得到的升压因子。

　　系统功率为P,则：

　　1.2改进Z源对于电容耐压值减少的影响

　　在传统Z源中，电容与电感在直通和非直通状态下都是在工作的，所以电感电流无疑很大，且电容电压由于对称性而相同；而改进Z源中，在非直通状态电容基本不工作，而且C2上由于其支路部分与电源直接相连，所以分担了大部分的电压，故而电容C2上电压极大地减少了，从而对器件的耐压等要求有很大降低，这些优点在工业应用中起着至关重要的作用，同时可以间接通过采样其中一个电容的大小来控制电路的直通占空比，从而控制直流链最大电压。

　　2 调制策略与参数选择

　　2.1 调制策略逆变器输出的交流电压

　　调制策略逆变器输出的交流电压如下：

　　式中，M 为调制因子。简单升压模式是加入一正一负大小相等的两个不变的电压Up和UN,则定义电压增益为，同样则加在逆变器开关管上的电压应力为：

　　假设载波幅值大小为1,调制因子为M,Up=-UN,直通占空比为D0.根据它们的线性关系，D0=0时，Up=1;D0=M 时，Up=1-M.很容易得到Up=1-D0,Up=-UN.控制示意图如图3所示。

图3 控制示意图

　　因此，控制模块在Simulink中的仿真模块如图4所示。

图4 控制模块

　　2.2 电感电容参数的选择

　　假设在给定光伏电源系统，开关器件的频率为10kHz,那么在改进型Z源拓扑结构中，直通频率放大到20 kHz,在升压模式下，最大直通时间可以表示如下，部分参数参见表1.

表1 电路参数选择

　　令Gmax=1.7,则Mmin=0.875,

　　令电流纹波为：

　　式中，ｒ′％＝１％。