摘要
随着科学技术的快速发展，能源短缺成为全球面临的首要问题。因此要保持经济、科技的快速发展，必定先要解决能源危机问题。太阳能作为新型清洁能源的代表，受到了各国的青睐。太阳能光伏发电技术是人们利用太阳能的一个重要举措，其具有清洁无污染的特点，在可持续发展战略中，光伏发电具有广阔的应用前景。逆变器是光伏发电系统中的重要组成部分，逆变器可进行能量的传递和转换。传统的逆变器有电压源型/电流源型逆变器，但是这两种逆变器都存在缺陷，比如电压增益低，这就需要在前级增加器件来达到升压的目的。为了解决这一问题，彭方正教授提出了一种新型逆变器—“Z源逆变器”。Z源逆变器较传统逆变器其升压能力有了很大提高，并且允许逆变桥上下桥臂同时导通。但是Z源逆变器还存在着输入电流不连续、电压应力大的问题。因此在Z源逆变器的基础上，国内外学者相继研究出一系列逆变器：准Z源逆变器、开关升压逆变器等等。本文首先研究了传统Z源逆变器、传统准Z源逆变器以及开关升压逆变器，对这三种逆变器的拓扑结构和工作原理进行了分析。在传统逆变器的基础上，结合开关电感、开关电容结构提出了三种高增益逆变器，分别是“高增益开关升压逆变器”、“输入电流连续型高增益准Z源逆变器”、“改进型高升压准Z源逆变器”。高增益开关升压逆变器是在改进型开关升压逆变器的基础上引进了开关电感结构，提高了逆变器的升压能力并且输入电流连续；输入电流连续型高增益准Z源逆变器是在准Z源逆变器基础上在前级引入改进高增益Boost三端升压结构，使输出增益得到了有效提高，并且输入电流连续的优点得以延续，还降低了二极管上的电压应力；改进型高升压准Z源逆变器前级部分是由开关电感、开关电容和开关管组成的升压结构，该逆变器在占空比相同条件下具有更高的输出电压，元器件电压应力更低。这三种逆变器较普通升压逆变器，具有高增益、器件电压应力低的优点。对于提出的这三种逆变器，对它们的拓扑结构和工作原理进行了详细分析，推导出不同工作状态下的模态方程。根据电感的伏秒平衡原理、电容安秒平衡原理计算出直流输出电压和器件上的电压应力、电流应力。给出了电容、电感器件参数的详细计算过程。将逆变器与其他拓扑结构类似的逆变器进行了性能比较，通过比较分析证明了提出的这三种逆变器具有高升压、低电压应力的特点。并对三种逆变器运用了不同的调制方法，结合控制方法利用仿真软件对逆变器进行了仿真，对仿真结果和理论计算结果进行了对比和分析，证明了理论分析的正确性和提出的逆变器的可行性。
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