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混合九电平逆变器功率均衡的调制策略
Modulation Strategy for Power Balance in Hybrid Nine-Level Inverter
| 作者 | 顾军杜治斌李平宋飞张维国张明 |
| 期刊 | 电源学报 |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 卷/期 | 第 23 卷 第 1 期 |
| 技术分类 | 控制与算法 |
| 技术标签 | PWM控制 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 逆变器 混合调制 三角载波 逻辑运算 功率均衡 谐波含量 顾军 杜治斌 李平 宋飞 张维国 张明 电源学报 Journal of power supply |
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针对直流侧电压比为1:1:2的混合级联H桥逆变器，采用传统混合载波层叠调制策略虽可避免电流倒灌并获得较好输出电压谐波性能，但存在低压单元功率不均衡问题。本文首先分析其功率失衡机理，继而提出一种改进的混合调制策略：高压单元采用阶梯波调制，低压单元采用PWM调制，并对两低压单元的调制波进行差异化处理，在保持良好谐波特性的基础上减少三角载波数量，简化控制且实现倍频效果。进一步通过逻辑运算优化低压单元开关信号，可在两个载波周期内实现功率均衡。仿真与实验验证了该策略的有效性与可行性。
对于直流侧电压比为 1:1:2 的混合级联H桥逆变器,若采用混合载波层叠调制策略,虽无电流倒灌现象且输出电压谐波性能良好,但会出现低压单元输出功率不均衡的问题.针对该问题,首先进行功率不均衡分析,然后提出1种改进的混合调制策略,对高压单元进行阶梯波调制,对低压单元进行PWM,且2个低压单元对调制波采用不同的处理方式.所提策略在保留输出电压具有良好谐波性能的同时减少三角载波使用数量,简化了控制过程,且具有倍频效果.接着,对所提策略进行优化,对低压单元开关信号进行逻辑运算,可在2个载波周期内解决低压单元功率不均衡的问题.最后,通过仿真和实验证明了所提策略的可行性.
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SunView 深度解读
该混合九电平逆变器功率均衡调制策略对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列大功率光伏逆变器具有直接应用价值。通过改进的混合调制实现低压单元功率均衡，可优化多电平拓扑中的热应力分布，延长功率模块寿命。该策略简化三角载波数量并实现倍频效果，可降低滤波器成本，提升系统功率密度，特别适用于PowerTitan等大型储能系统的级联H桥架构。两载波周期内实现功率均衡的快速响应特性，可增强构网型GFM控制下的动态性能。建议结合SiC器件高开关频率特性，在1500V高压系统中验证该调制算法的工程化应用潜力。