[发明专利]一种Z源逆变器直流链恒压控制方法及控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种电能变换技术，尤其是涉及一种Z源逆变器直流链恒压控制方法及控制电路。

背景技术

由于能源的短缺、环境污染严重，清洁能源如风力发电、光伏发电以其节约能源、对环境无污染等优势越来越受到人们的青睐和关注。

由于部分清洁能源如光伏发电、风力发电等会由于自然环境条件的变化使输出电压波动范围很大，为了解决这一问题，需要在逆变器电路中加入一级DC-DC变换电路。这种结构会造成电路成本增加，转换效率下降等等问题。针对以上问题，彭方正教授提出了一种Z源逆变器。

Z源逆变器将DC-DC变换电路与DC-AC变换电路耦合在一起，克服了传统逆变器的限制，提高了能源转换效率和电路可靠性、降低电路成本、允许逆变器的同一桥臂上的上、下开关同时关断。上述优良特性使得Z源逆变器在清洁能源领域有着广泛的发展前景，但是Z源逆变器存在不稳定零点导致的电容电压的震荡和超调的缺点，这造成了直流链的输出电压峰值不恒定。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够显著减少Z源逆变器由于外部输入电压的不稳定所导致的电容电压超调和震荡的Z源逆变器直流链恒压控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种Z源逆变器直流链恒压控制方法，该方法将Z源逆变器阻抗网络反馈线性化，并用滑膜变结构控制来确定反馈控制率，并且对直流链输出电压的峰值进行跟踪，从而使直流链输出电压的峰值恒定，具体包括以下步骤：

101)用微分几何学对Z源阻抗网络进行反馈线性化，坐标变换之后得到新的线性状态空间模型和新的状态变量z₁，z₂，所述z₁为Z源阻抗网络电容电压的采样值与Z源阻抗网络电容电压的参考值的差，所述z₂为Z源阻抗网络电感电流的采样值与Z源直流链输出电流的采样值的差；

102)根据所述步骤101)中得到的先线性状态空间模型，求得控制率u为：

u=[v-Lf2h(x)]/[LgLfh(x)]]]>

其中：和L_gL_fh(x)通过李导数求得，v为反馈控制率，控制率u为直通占空比瞬时值d*；

103)采样Z源阻抗网络的电容电压的瞬时值，再转换为直流链输出电压的峰值，再用直流链输出电压峰值的参考值与所述直流链输出电压的峰值相减，得到直流链输出电压峰值的偏差值，再通过PI控制器调节后得到直通占空比偏差值Δd；

104)将所述步骤102)中的直通占空比瞬时值d*，加上所述步骤103)中得到的直通占空比偏差值Δd，得到直通占空比d；

105)将所述直通占空比d输入至SVPWM中，从而控制SVPWM中的直通零矢量的导通时间。

所述步骤102)反馈线性化的过程中加入了滑膜变结构控制，所述反馈控制率v由滑膜变结构控制确定。

一种Z源逆变器直流链恒压控制电路，该控制电路包括Z源逆变器和SVPWM，所述控制电路还包括电容电压转换器、反馈线性化滑膜变结构控制子电路、PI控制器，所述Z源逆变器分别与电容电压转换器和反馈线性化滑膜变结构控制子电路的输入端连接，所述电容电压转换器的输出端与PI控制器的输入端连接，所述反馈线性化滑膜变结构控制子电路和PI控制器的输出端均与SVPWM的输入端连接；