基于SVPWM控制的T型逆變器的研究

朱紅　凌文青　王洋

摘要：由于Z源逆變器的輸出電壓具有較寬的輸出范圍，諧波含量較少，可以完成單級并網(wǎng)，在電能變換系統(tǒng)中多有應用。為了進一步提高電壓增益和減少諧波含量，提出采用T源逆變器對Z源逆變器的電路拓撲進行改進，其特殊的T源網(wǎng)絡減少了無源器件的使用，采用改進的SVPWM技術控制T源逆變器，在Matlab/Simulink下進行仿真實驗，仿真結果驗證了該逆變器拓撲的優(yōu)點。

關鍵詞：T源逆變器；諧波含量；改進SVPWM

中圖分類號：TM464文獻標志碼：A

文章編號：1672-1098（2016）02-0076-04

Abstract： As a wide range of output voltage， less harmonic wave content， and the single-stage grid， the Z source inverter has many applications in the power conversion system. In order to further improve the efficiency of the power converter， to improve the Z source inverter circuit topology by using T source inverter was put forward. Its special T source network reduces the use of passive devices. Advantages of the converter were verified by simulation experiment with the modified SVPWM control on the Matlab/Simulink.

Key words： T source inverter； harmonic wave content； modified SVPWM

隨著人們對能源需求的增加，促進了人們對功率變換器的研究。文獻[1]提出的Z源逆變器克服傳統(tǒng)逆變器的不足，通過阻抗網(wǎng)絡和占空比完成升降壓，減小功率轉換階段，減少輸出電壓諧波含量。為了進一步提高電壓增益和減少諧波含量，近年來提出了多種電路拓撲和控制策略。對Z源逆變器拓撲結構進行改進，將Z源逆變器的Z源網(wǎng)絡用“T”形網(wǎng)絡代替，即T源逆變器。其減少了無源器件的使用，減少了功率轉換環(huán)節(jié)，提高了輸出電壓增益，降低了諧波含量。

本文介紹了T源逆變器的工作原理，并采用改進SVPWM技術來控制T源逆變器，并在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建基于改進SVPWM控制的T源逆變器仿真模型，并與Z源逆變器進行比較。

1T源逆變器的工作原理

T源逆變器可分為電壓型T源逆變器和電流型T源逆變器兩種，本文主要分析的是電壓型T源逆變器，其電路拓撲如圖1所示[2]。

T源逆變器可實現(xiàn)單級逆變，通過改變占空比來進行升降壓，與Z源逆變器相似，采用獨特的阻抗網(wǎng)絡將直流電壓源和逆變電路連接在一起[3]，T型網(wǎng)絡是由一個帶小漏電感和電容的脈沖變壓器組成。與Z源網(wǎng)絡相比，T源網(wǎng)絡減少了無源器件的使用，減少功率變換階段，降低了輸出電壓的諧波含量。

由于阻抗網(wǎng)絡的設計允許逆變器可以運行在直通狀態(tài)下，此時，能量從電感向電容轉移，從而提高逆變器的升壓性能，不需要設置死區(qū)時間，減少輸出波形的諧波和增強系統(tǒng)的瞬態(tài)響應，因此在較低的LC濾波可以得到較理想的正弦輸出波形。采用T源逆變器可以減少浪涌電流和諧波，T源逆變器有兩個工作狀態(tài)：直通狀態(tài)和非直通狀態(tài)。

1.1直通狀態(tài)

在直通狀態(tài)下，二極管反向偏置，等效電路如圖2所示。圖中，Vin為輸入電壓；Vout為輸出電壓；L、C組成T形網(wǎng)絡。

4結語

針對現(xiàn)有Z源逆變器電路拓撲及控制方式上的不足提出了T型逆變器及改進型SVPWM控制方式，并深入分析了其穩(wěn)態(tài)工作原理。與傳統(tǒng)逆變器相比，采用T型逆變器及改進SVPWM控制方式具有以下優(yōu)點：

1）在同等的直流輸入電壓條件下，T源逆變器比Z源逆變器具有更高的電壓增益，且暫態(tài)響應快，應用范圍廣泛[7]。

2）T源逆變器使用較少的無源器件，明顯減少輸出電壓諧波含量，減少諧波污染，提高了供電質量。

參考文獻：

[1]肖旭. 阻抗源并網(wǎng)逆變器的拓撲改進及其單周控制策略研究[D].重慶大學，2012.

[2]賈斌. Z源逆變器控制及應用研究[D].青島： 山東科技大學.2012.

[3]黃鑫， 陳勁操， 聞寅嘯， 等. 基于Z源逆變技術的新型STATCOM研究[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制， 2011， 39（20）： 6-10.

[4]薛平. 電動汽車電機驅動用Z源逆變器的實驗研究[D]. 哈爾濱： 哈爾濱工業(yè)大學， 2013.

[5]張靜. Z源逆變器控

制及應用研究[D]. 濟南： 山東大學， 2010.

[6]郭良兵. 基于Z源逆變器的UPS系統(tǒng)研究[D]. 青島： 山東科技大學， 2011.

[7]姜來福. 基于Quasi-Z源網(wǎng)絡的光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的研究[D]. 江蘇大學， 2013.

（責任編輯：何學華吳曉紅）