本文是一篇能源动力类论文，本文针对基于储能型准 Z 源光伏逆变器结构的框架下，先后对 SVPWM调制方法、直流侧的 MPPT 控制策略、逆变侧的并网电流控制策略、储能侧的充放电控制策略进行了研究。
第 1 章 绪论
1.1 背景介绍
当今发展形势中，能源的发展离不开环保。传统能源如煤炭、天然气、石油、木材等或多或少都在一定程度上对环境有所污染。在环境问题的施压下，新能源应运而生，风能、太阳能、核能、生物质能、潮汐能、地热能等等能源，弥补了传统能源污染的缺点。其中太阳能因其产于太阳的热辐射能，在日常生活中基本随处可见。在全球对光伏产业的不断支持和发展形势下，光伏产业一直都处于极好的增长状态[1-5]。
基于光伏产业发展的无限光景，对光伏并网的发电技术的研究也显得极为重要。而要把光能转换成电能，并且要把转化率不断提高，把干扰量不断减少等问题，成为了光伏并网发电技术研究的主要问题。一个光伏并网系统需要从 PV 产出光能，借助最大功率点跟踪技术提高能量转化效率和质量，然后进行升压，稳压，逆变，滤波等一系列操作后将其输入到电网之中。这一过程中，研究的重点就放在了光电转换率和逆变桥的研究上[6-8]。
显而易见，只要对以上这些内容进行改良提高，我国光伏并网技术不仅会得到极大的提升，而且会对社会，环境，经济等各方面的发展都有很大的助力作用。
我国在风光等新能源领域的行业发展开始的比较迟，直到 2005 年习近平主席提出“绿水青山就是金山银山”的政策呼吁之后，政府向光伏行业的支持才大幅度的倾斜。2009 年的“金太阳工程”的推行，使光伏行业完全解决了需要大额初始资金才能启动的弊端，放开手脚真正意义上进入了光伏发展的新时代[9]。直到 2017 年底，我国已成为光伏逆变器主要输出国家，逆变器输出量在同年高达 14.9 亿美元，主要输出生产大厂为华为、阳光能源和中达电子三家企业[10]。但是我国光伏产业和国外相比仍然有不小的差距，所以我们需要进一步提升光伏研究的经费投入和相关科技人员的培养，在国家的大力扶持下，早日赶超国际水平。
1.2 研究现状
1.2.1 逆变器的研究现状
在光伏并网系统中，逆变器不仅起着直流转交流，单相[12]转三相的重要作用，还影响着整个发电系统的安全，稳定，经济性。那么，在合适的系统中，选择合适的逆变器结构就尤为重要了。
按照光伏并网逆变器是否配有变压器，可以将其分为隔离型和非隔离型两种[13]。
（1）隔离型逆变器
①工频隔离型逆变器 工频隔离型逆变器是市场上使用较多的一种变压器，其工作原理为通过逆变桥将光伏电池板产生的直流电转换成工频下的交流电，然后再流经工频变压器并入电网。
此类结构的优点是可以防止逆变完的交流电中参杂有直流分量，而使直流并入电网中；缺点是需要额外配有工频变压器，不仅体积更大，经济性也更差。
②高频隔离型逆变器
高频隔离型逆变器分为单级式和多级式两种结构，文献[14-15]中提到单级式工作原理为光伏板输出直流电先由前级的高频 DC/AC 变换成等占空比的高频方波，然后由高频 AC/DC 整流为直流，最后从后级逆变器 DC/AC 变为交流后，经过滤波电路除去高次谐波后并入电网。多级式比单级式少了直流环节，直接由逆变器 DC/AC后，经高频变压器隔离，滤波电路滤波后并入电网[16-17]。
第 2 章 储能型准 Z 源光伏逆变器的拓扑分析及工作原理
2.1 准 Z 源光伏逆变器的拓扑分析及工作原理
2.1.1 准 Z 源光伏逆变器的拓扑分析
准 Z 源光伏逆变器的拓扑结构由图 2-1 所示。
组成部分为：起直流滤波作用的电容（含寄生电阻）C3、储能电容（含寄生电阻）C1，C2、储能电感（含寄生电阻）L1，L2、二极管 Din 及六个 IGBT 模块。
2.2 储能型准 Z 源光伏逆变器的拓扑分析及工作原理
2.2.1 储能型准 Z 源光伏逆变器的拓扑分析
储能型准 Z 源光伏逆变器的组成如图 2-3 所示。
本章首先给出了光伏 q-ZSI 关于 MATLAB/Simulink 的建模，从 VSI 的不足点入手，提出光伏 q-ZSI 相对 VSI 可以解决的问题，并推导验证出通过 D 的变化，可以直接调节直流链电压来提高直流电压利用率，起到减小光伏列阵串联需求和输出功率损失的优点。
接着，在光伏 q-ZSI 的结构基础之上，加入了储能部分，在基本不改变工作状况的前提下，新增了直通零状态，不仅可以实现输出电压随 D 变化的升压功能，还减少了一个功率开关管，具有经济性。然后单独说明了用于储能型光伏q-ZSI的SVPWM原理，在传统 SVPWM 原理的基础上，改变了某部分开关信号，将直通状态引入调制之中。最后构建了基于光伏 q-ZSI 的仿真验证，论证了随着直通占空比的增加，输出电压也随之增加。SVPWM 调控的仿真论证为后续第三章的控制策略及其仿真论证打下了基础。
第 3 章 基于储能型准 Z 源光伏逆变器的控制策略研究 .......................... 21
3.1 最大功率点跟踪控制算法.......................... 21
3.2 储能型准 Z 源光伏逆变器并网控制策略 ................... 25
第 4 章 软硬件设计与平台测试 ............................... 45
4.1 主电路设计及参数选取 ....................................... 45
4.2 控制电路设计 .................................. 45
第 5 章 总结与展望..................................... 58
5.1 总结 ......................................... 58
5.2 展望 ................................... 59
第 4 章 软硬件设计与平台测试
4.1 主电路设计及参数选取
本章节内容主要是对本文设计的储能型准 Z 源光伏逆变器的仿真验证部分进行实物样机设计和搭建。主要内容分为硬件部分电路设计和 AD 图构建，软件部分系统主程序流程设计和辅助电路流程设计及实物模型的搭建及结果运行分析三部分。储能型光伏逆变电路的设计如图 4-1 所示。
第 5 章 总结与展望
5.1 总结
准 Z 源光伏逆变器作为 Z 源光伏逆变器在结构上的改良，相对电压型光伏逆变器和电流型光伏逆变器而言，具有无死区时间和新增直通状态的特点，而储能型准 Z源光伏逆变器的设计，又在一定程度上起到了弥补功率缺额，稳进一步提高了电网的稳定性。本文针对基于储能型准 Z 源光伏逆变器结构的框架下，先后对 SVPWM调制方法、直流侧的 MPPT 控制策略、逆变侧的并网电流控制策略、储能侧的充放电控制策略进行了研究，最终得到了以下结论：
（1）电压型光伏逆变器因为死区时间得到存在，难以避免对电能质量的影响和对系统的干扰，而电流型光伏逆变器因为一旦电源开路运行就会损坏元件，目前使用的也很少，而 Z 源光伏逆变器针对前两种光伏逆变器在逆变侧左边新增了阻抗网络，合理的解决了安全性和可靠性的担忧，但是 Z 源光伏逆变器也有其自身存在的缺点，比如电容电压的应力值过高，功率是单向传递的，轻载时无法运行，启动瞬时的电流大，电流输入的值不是连续的，升压效果不理想等。本文选取的准 Z 源光伏逆变器则针对性的改变了阻抗网络的链接方式，来抑制瞬时电流的冲击，同时减小了电容电压的应力值，另外的，还缩小了电路模块的体积和采购费用。
（2）基于 ZSVM 的 SVPWM 调制，可以将输出端的零电压矢量的持续时间变成直通状态的持续时间，而 ZSVM6 和 ZSVM2 可以完美的将这一时间利用起来，很好的将直通状态的时间平均分担到每个桥臂的开关管换流的时间之中，既完成了调制波的升压需求，也在传统 SVPWM 技术的基础下，在保证开关管频率不变的前提下，进一步降低了损耗。
参考文献（略）
