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一种重构拓扑的单相隔离式直流-交流变换器最小电流应力调制方法
A Topology-Reconstructed Minimum-Current-Stress Modulation for a Single-Phase Isolated DC–AC Converter
| 作者 | Nie Hou · Xuesong Wu · Zhengqin Huang · Yunwei Li |
| 期刊 | IEEE Transactions on Power Electronics |
| 出版日期 | 2025年4月 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 储能系统 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 隔离型直流-交流变换器 拓扑重构MCS调制 双有源桥变换器 高效率 电能质量 |
语言:
中文摘要
由于具有高功率密度和高效率的特点,隔离型直流 - 交流转换器在需要电气隔离和双向功率流的应用中,已成为基于工频变压器的直流 - 交流转换器的有力替代方案。本文对单相隔离型直流 - 交流转换器进行了研究,并提出了一种改进的拓扑重构最小电流应力(MCS)调制方法,以实现高效率和卓越的电能质量。该方法探讨了直流 - 交流转换器的拓扑重构,并将其视为两个双有源桥(DAB)直流 - 直流转换器,使直流 - 交流转换器能够借鉴 DAB 转换器的效率优化方法。然后,结合高效 DAB 转换器的 MCS 调制,针对单相隔离型直流 - 交流转换器提出了改进的拓扑重构 MCS 调制方法。此外,采用该方法还可实现卓越的电能质量。最后,搭建了一个小型实验平台,以验证所提出的用于单相隔离型直流 - 交流转换器的拓扑重构调制方案的有效性。
English Abstract
Isolated dc–ac converters, driven by their high-power density and efficiency, have become a compelling alternative for line-frequency transformer-based dc–ac converters in applications requiring isolation and bidirectional power flow. In this article, a single-phase isolated dc–ac converter is studied, and a modified topology-reconstructed minimum-current-stress (MCS) modulation is proposed for achieving high efficiency and superior power quality. This method discusses the topology reconstruction of the dc–ac converter and treats it as two dual-active-bridge (DAB) dc–dc converters, allowing the dc–ac converter to inherit the efficiency optimized methods of the DAB converter. Then, by combining the MCS modulation of the high-efficiency DAB converter, the modified topology-reconstructed MCS modulation is proposed for the single-phase isolated dc–ac converter. In addition, superior power quality can also be achieved by using the proposed method. Finally, a small-scale experimental platform is constructed to verify the effectiveness of the proposed topology-reconstructed modulation scheme for the single-phase isolated dc–ac converter.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这项单相隔离型DC-AC变换器的拓扑重构最小电流应力调制技术具有显著的应用价值。该技术通过将DC-AC变换器重构为两个双有源桥(DAB)DC-DC变换器的组合形式,创新性地将成熟的DAB效率优化方法引入到隔离型逆变器设计中,这与我们在光伏逆变器和储能变流器领域追求高功率密度、高效率的技术路线高度契合。
对于阳光电源的储能系统产品线,该技术的双向功率流特性尤为关键。在电池储能应用中,系统需要频繁进行充放电切换,传统工频变压器方案体积大、效率低,而该技术通过高频隔离实现了更高的功率密度,同时最小电流应力调制策略能够有效降低开关损耗和导通损耗,这对提升储能系统全生命周期效率具有实质意义。特别是在大规模储能电站应用中,即使1-2个百分点的效率提升也能带来显著的经济效益。
技术成熟度方面,论文基于小规模实验平台验证,距离工业化应用仍需跨越可靠性验证、电磁兼容性设计、热管理优化等工程化挑战。但其理论基础扎实,DAB技术本身已在我司部分产品中得到应用,技术迁移风险可控。
潜在机遇在于,该技术可应用于我们的户用储能逆变器、工商业储能PCS以及光储充一体化系统中,帮助产品在竞争激烈的市场中建立效率和功率密度优势。建议组织技术预研团队进行深入评估,重点关注在中大功率等级下的扩展性和成本竞争力。