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飞跨电容多电平变换器电容电压平衡动态的广义平均建模
Generalized Averaged Modeling of Capacitor Voltage Balancing Dynamics in Flying Capacitor Multilevel Converters
| 作者 | Rahul K. Iyer · Roderick S. Bayliss · Ivan Z. Petric · Seth R. Sanders · Robert C. N. Pilawa-Podgurski |
| 期刊 | IEEE Transactions on Power Electronics |
| 出版日期 | 2025年12月 |
| 技术分类 | 拓扑与电路 |
| 技术标签 | 多电平 PWM控制 储能变流器PCS 光伏逆变器 |
| 相关度评分 | ★★★★ 4.0 / 5.0 |
| 关键词 | 飞跨电容多电平变换器 电容电压平衡 广义平均建模 动态相量 相移PWM 奇异摄动理论 降阶模型 |
语言:
中文摘要
本文提出了一种用于飞跨电容多电平变换器（FCMC）电容电压动态的广义平均（动态相量）模型。文章推导了对称移相PWM调制下电容电压的“自然平衡”动态，并通过时域仿真进行了验证。此外，利用奇异摄动理论将模型简化为降阶形式，揭示了系统的模态特性。
English Abstract
This work presents a generalized averaged (dynamic phasor) model for capacitor voltage dynamics in the flying capacitor multilevel converter. The “natural balancing” dynamics of capacitor voltages under symmetric phase-shifted pulsewidth modulation are derived and verified against time-domain simulations. The model is simplified to a reduced-order form using singular perturbation theory, and modal...
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SunView 深度解读
飞跨电容多电平（FCMC）拓扑在提升功率密度和降低输出谐波方面具有显著优势。对于阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan系列储能变流器（PCS），该建模方法能有效优化电容电压平衡控制策略，减少对复杂传感器和冗余硬件的依赖。通过奇异摄动降阶模型，研发团队可更高效地分析系统稳定性，缩短高压大功率变换器的控制算法开发周期，提升产品在复杂电网环境下的动态响应性能和可靠性。