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一种适用于IIOS型光伏直流汇集系统的新型短路故障容错拓扑
A Novel Short-Circuit Fault-Tolerant Topology for IIOS-Type Photovoltaic DC Aggregation Systems
| 作者 | 郭珂刘朋超莫智荣禄子昂杨小林李淞轩 |
| 期刊 | 中国电机工程学报 |
| 出版日期 | 2025年17月 |
| 卷/期 | 第 45 卷 第 17 期 |
| 技术分类 | 光伏发电技术 |
| 技术标签 | 可靠性分析 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 光伏直流升压汇集系统 短路故障 容错拓扑结构 运行效率 可靠性 |
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独立输入串联输出（IIOS）型光伏直流升压汇集系统易受直流侧短路故障影响，威胁系统稳定运行并可能导致开关器件损毁。为此，提出一种新型短路故障容错拓扑，可在低压侧故障时维持系统正常运行，在中压侧故障时快速抑制故障电流。相比现有方案，该拓扑显著减少开关器件数量，降低器件应力，提升低压侧容错能力，并实现部分半导体器件的软开关，从而提高系统效率与可靠性。通过原理分析、控制策略研究及仿真与实验验证了所提拓扑的有效性。
独立输入串联输出(input-independent output-series,IIOS)的光伏直流升压汇集系统存在易发生直流侧短路故障的问题,其会严重影响汇集系统稳定运行,极端情况下可能会使系统内开关器件大量损坏.为解决该问题,该文提出一种新型短路故障容错拓扑结构,在低压侧短路故障时仍能保障汇集系统正常运行,在中压侧短路故障时则能快速清除故障电流.与现有方案对比,所提拓扑显著减少了开关器件的使用数量,降低了器件应力,提高了低压侧短路故障容错能力,并实现部分半导体器件的软开关,有效提高了汇集系统的运行效率和可靠性.详细分析所提拓扑的工作原理和控制策略,并通过仿真和实验验证其有效性.
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SunView 深度解读
该IIOS型光伏直流汇集系统的短路容错拓扑对阳光电源SG系列大功率光伏逆变器及1500V高压系统具有重要应用价值。该拓扑通过减少开关器件数量、降低器件应力并实现部分软开关，可直接提升SG系列组串式逆变器的直流侧故障穿越能力，增强系统可靠性。其低压侧容错设计与阳光电源PowerTitan大型储能系统的直流汇集架构高度契合，可有效抑制直流母线短路故障电流，保护功率模块。该技术的软开关特性可降低SiC器件开关损耗，提升系统效率，为阳光电源下一代高可靠性光储融合产品的拓扑优化提供创新思路，特别适用于大型地面电站及工商业储能场景。