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考虑扰动边带谐波效应下多采样单相电压源型变流器的多频率建模与稳定性分析
Multifrequency Modeling and Stability Analysis of Multisampled Single-Phase Voltage-Source Converters Considering Perturbation Sideband Harmonic Effects
| 作者 | 王庭康姚文熙杨欢李武华赵荣祥 |
| 期刊 | 中国电机工程学报 |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 卷/期 | 第 45 卷 第 1 期 |
| 技术分类 | 系统并网技术 |
| 技术标签 | 单相逆变器 PWM控制 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 多采样变流器 多采样PWM多频率模型 多频率导纳模型 高频谐振 边带谐波谐振抑制策略 |
版本:
多采样技术可提升低开关频率下变流器的控制性能,但传统多采样脉宽调制(PWM)模型在高频段建模精度不足,难以准确预测扰动边带引发的高频谐振。本文推导了基波调制下注入扰动时多采样PWM的描述函数,建立了多频率PWM模型,并进一步提出计及边带谐波效应的多频率导纳模型,精确表征高频导纳特性,扫频结果验证了模型的准确性。基于该模型可准确预测传统方法遗漏的高频失稳现象,并提出了边带谐波谐振抑制策略以增强系统稳定性。实验结果证实了理论分析的正确性。
多采样是提高低开关频率变流器控制性能的潜在方法,但基于传统多采样脉冲宽度调制(pulse-width modulation,PWM)模型下的变流器高频特性分析误差大,难以准确预测扰动边带引起的高频谐振.因此,多采样变流器的高频建模需进一步探索.文中解析在基波调制信号下注入扰动后多采样PWM的描述函数,以此建立起多采样PWM多频率模型;基于该模型,提出考虑边带谐波效应下的多采样变流器多频率导纳模型,相对于传统模型,其可精确描述高频段导纳特性,且扫频结果也验证了所提模型的正确性;接着,在所提模型下进行稳定性分析,其可准确预测传统模型不能预测的高频谐振;针对扰动边带引起的高频失稳,给出边带谐波谐振抑制策略,以保证高频段的稳定性;最后,通过实验结果验证理论分析的正确性.
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SunView 深度解读
该研究对阳光电源的单相产品线具有重要参考价值。多采样PWM建模方法可优化SG系列家用光伏逆变器(3-20kW)和ST系列储能变流器的高频稳定性,特别适用于采用高开关频率SiC器件的新一代产品。通过边带谐波抑制策略,可提升产品在弱电网下的并网性能,减少LC滤波器谐振风险。该技术也可应用于V2G双向充电桩开发,提高充电过程的电能质量。建议在新产品开发中将该建模方法纳入仿真验证流程,优化控制参数设计。