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电动汽车驱动 多电平 ★ 5.0

用于四电平逆变器多级预测电流控制的增强型采样数据模型

Enhanced Sampled-Data Models for Multistage Predictive Current Control of Four-Level Inverters

作者 Hoang Le · Apparao Dekka
期刊 IEEE Transactions on Power Electronics
出版日期 2025年4月
技术分类 电动汽车驱动
技术标签 多电平
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 多级预测电流控制 多电平逆变器 改进欧拉模型 共模电压 实验研究
语言:

中文摘要

在多电平逆变器(MLI)的多级预测电流控制(MS - PCC)中使用基于前向欧拉法的采样数据模型,会随着采样时间的增加导致预测精度变差。这些模型还会导致多电平逆变器产生更高的谐波失真和电容电压纹波。为解决这些问题,本文为多级预测电流控制提出了基于修正欧拉法的模型,并将其应用于四电平多电平逆变器。此外,所提出的多级预测电流控制方法旨在间接降低共模电压,从而无需预先选择电压矢量和加权因子。在相同的运行场景下,在dSPACE控制的实验室样机上对采用所提出的修正欧拉法模型和现有基于欧拉法模型的多级预测电流控制的性能进行了实验研究。

English Abstract

The use of forward Euler-based sampled-data models in multistage predictive current control (MS-PCC) for multilevel inverters (MLIs) results in a poor prediction accuracy with the rise in sampling time. These models also lead to higher harmonic distortion and capacitor voltage ripple in MLIs. To address these problems, modified Euler-based models are proposed for an MS-PCC, and they are applied to a four-level MLI. Also, the proposed MS-PCC is formulated to reduce the common-mode voltage indirectly, thereby eliminating the need for preselection of voltage vectors and weighting factors. The performance of MS-PCC with the proposed modified Euler and the existing Euler-based models is investigated experimentally on a dSPACE-controlled laboratory prototype under identical operating scenarios.
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SunView 深度解读

从阳光电源的业务角度分析,这项针对四电平逆变器的改进型多阶段预测电流控制技术具有重要的应用价值。该技术通过改进欧拉采样模型,有效提升了预测精度,降低了谐波畸变和电容电压纹波,这直接契合我司在大功率光伏逆变器和储能变流器产品线的核心技术需求。

从产品应用层面看,四电平及以上多电平拓扑是我司1500V及以上高压系统的关键技术方向。该研究提出的改进型预测控制算法能够在较长采样周期下保持高精度,这对于降低控制器成本、提升系统可靠性具有实际意义。特别是其间接抑制共模电压的策略,无需预选电压矢量和权重因子,简化了控制复杂度,有助于提升我司大型地面电站和工商业储能系统的电能质量。

技术成熟度方面,该研究已通过dSPACE平台完成实验验证,具备向工业化应用转化的基础。对于我司而言,可考虑将此技术集成到新一代SG350HX等大功率组串式逆变器,以及PowerStack储能系统的PCS控制策略中,进一步提升效率和电网适应性。

然而也需注意潜在挑战:改进型欧拉模型的计算复杂度提升可能对DSP/FPGA资源提出更高要求;多阶段预测控制在极端电网扰动下的鲁棒性需进一步验证。建议我司研发团队开展深度技术评估,在现有产品平台上进行对标测试,评估其在实际运行工况下相对传统SVPWM和单步预测控制的综合性能提升幅度,为技术引进决策提供依据。