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拓扑与电路 ★ 5.0

一种基于耦合电感功能扩展的共模漏电流阻尼方案

A Damping Scheme With Coupled-Inductor Functional Extension for Common-Mode Leakage Current in Parallel Inverters Supplying AC Motors

作者
期刊 IEEE Transactions on Power Electronics
出版日期 2025年1月
技术分类 拓扑与电路
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 并联逆变器 共模泄漏电流 耦合电感 阻尼方案 交流电机
语言:

中文摘要

本文提出了一种利用耦合电感减轻向交流电机供电的并联逆变器共模泄漏电流的新型阻尼方案。高速开关会产生显著的高频共模电压,从而导致不必要的泄漏电流。为了研究共模电流产生的机制,本文进行了电路建模分析,为了解其特性提供了有价值的见解。所提出的方案将滤波功能集成到耦合电感中,既实现了环流抑制,又实现了泄漏电流衰减,通过优化阻尼选择可进一步提高其有效性。仿真和实验结果表明,该阻尼方案在降低共模泄漏电流、抑制共模电压振荡以及改善并联逆变器供电的交流电机系统的绕组对地电压和共模电磁干扰方面是有效的。

English Abstract

This article presents a novel damping scheme designed to mitigate common-mode leakage currents in parallel inverters supplying ac motors, utilizing coupled inductors. High-speed switching can generate significant high-frequency common-mode voltage, leading to unwanted leakage currents. To investigate the mechanisms behind common-mode current generation, a circuit modeling analysis is included, providing valuable insights into their behavior. The proposed scheme integrates the filtering function into the coupled inductors, achieving both circulating current suppression and leakage current attenuation, with optimal damping selection further enhancing effectiveness. Simulation and experimental results demonstrate the effectiveness of the damping scheme in reducing common-mode leakage currents, suppressing common-mode voltage oscillations and improving both the winding-to-chassis voltage and common-mode electromagnetic interference in parallel inverter-fed ac motor systems.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项针对并联逆变器共模漏电流抑制的耦合电感阻尼方案具有重要的技术价值和应用前景。

在光伏逆变器和储能系统领域,并联拓扑已成为实现大功率输出、提高系统冗余性的主流方案。然而,高频开关动作产生的共模电压及其引发的漏电流问题,一直是制约系统性能和安全性的关键瓶颈。该技术通过耦合电感的功能扩展,在实现环流抑制的同时兼顾漏电流衰减,这种一体化设计理念与阳光电源追求高集成度、高效率的产品策略高度契合。

对于我司的1500V大功率光伏逆变器和储能变流器产品线,该方案的价值尤为突出。论文中提出的电路建模分析方法可帮助我们更精准地理解共模电流产生机理,优化阻尼参数选择能够在不增加显著成本的前提下,有效改善绕组对地电压和共模电磁干扰特性,这对满足日益严格的电网并网标准和EMC规范至关重要。

从技术成熟度评估,该方案已完成仿真和实验验证,具备较强的工程化基础。但在实际应用中仍需关注几个挑战:耦合电感在不同工况下的磁饱和特性、阻尼电路的功率损耗与散热设计、以及与现有并联控制策略的协同优化。同时,这也为我司在下一代并联逆变器平台开发中提供了差异化竞争的技术机遇,特别是在工商业储能和大型地面电站等对可靠性要求极高的应用场景中,该技术可显著提升产品的市场竞争力和系统全生命周期价值。