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采用混合Si和SiC半桥子模块的中压模块化多电平变换器运行控制
Operation of Medium-Voltage Modular Multilevel Converter With Hybrid Si and SiC Half-Bridge Sub-Modules
| 作者 | Linjie Han · Binbin Li · Huaiguang Gu · Dong Liu · Yingzong Jiao · Fujin Deng · Dianguo Xu |
| 期刊 | IET Power Electronics |
| 出版日期 | 2025年8月 |
| 卷/期 | 第 18 卷 第 1 期 |
| 技术分类 | 电动汽车驱动 |
| 技术标签 | SiC器件 多电平 |
| 相关度评分 | ★★★★ 4.0 / 5.0 |
| 关键词 | 混合子模块MMC 开关损耗 半桥SiC子模块 开关动作分配 电容电压平衡 |
语言:
中文摘要
本文研究了一种基于混合硅（Si）和碳化硅（SiC）半桥子模块的中压模块化多电平变换器（MV-MMC），旨在降低开关损耗。与采用全桥子模块的传统混合型MMC不同，本文仅通过引入半桥型SiC子模块实现系统稳定运行，保留了MMC的模块化特性。核心贡献在于合理分配开关动作，综合协调三个目标：降低总开关损耗、保证各子模块电容电压均衡，并抑制Si子模块的电容电压纹波。
English Abstract
The MV-MMC with hybrid Si and SiC SMs is investigated in this paper to reduce the switching losses. Unlike existing hybrid MMCs with full-bridge SM, stable operation is achieved by adopting only half-bridge SiC SMs, thereby preserving the modularity of MMC. The main contribution lies in proper distribution of the switching actions, which comprehensively coordinates three objectives: reducing total switching loss, ensuring the capacitor voltage balance among the SMs, and limiting the capacitor voltage ripple of Si SMs.
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SunView 深度解读
该混合Si/SiC半桥MMC技术对阳光电源中压储能变流器和电动汽车驱动产品具有重要应用价值。核心创新在于通过半桥拓扑实现混合器件配置，相比全桥方案降低成本的同时保留模块化优势。其开关损耗优化与电容电压均衡协调控制策略可直接应用于ST系列储能变流器的功率模块设计，在保证Si器件安全运行的前提下，通过SiC子模块承担高频开关动作，实现系统效率提升。该技术对阳光电源正在推进的SiC器件渐进式应用路线图具有指导意义，可在PowerTitan大型储能系统和电机驱动器中实现混合器件的成本-性能最优配置，特别适合中压大功率场景的三电平/多电平拓扑优化升级。