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电动汽车驱动
★ 5.0
基于可变零矢量位置调制的直流-交流健谈式功率变换
DC–AC Talkative Power Conversion Based on Variable Zero-Vector Position Modulation
| 作者 | Yang Leng · Rongwu Zhu · Peter Adam Hoeher · Marco Liserre |
| 期刊 | IEEE Transactions on Power Electronics |
| 出版日期 | 2025年2月 |
| 技术分类 | 电动汽车驱动 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 健谈功率转换 三相直流-交流转换器 可变零矢量位置调制 滑窗快速傅里叶变换解调 误码率 |
语言:
中文摘要
健谈式功率转换(TPC)技术将信息嵌入开关纹波中,可在发射端不安装或仅安装少量额外硬件的情况下实现功率和数据的同时传输,从而减少智能电网和可再生能源发电厂等信息物理系统所需的额外通信基础设施。尽管直流 - 直流转换器中的 TPC 技术已得到广泛研究,但直流 - 交流转换器方面的研究相对较少。最近,三相直流 - 交流转换器的零矢量被用于嵌入数据,并且对可变零矢量宽度调制 TPC 技术进行了研究。在本研究中,提出了一种名为可变零矢量位置调制的新型基于零矢量的调制方法,用于三相直流 - 交流 TPC,以改善通信性能。这种类型的直流 - 交流转换器能够通过电力线将数据发送至解调器,同时保证良好的电能质量。通过对谐波分布的数学研究,证明了使用基于滑动快速傅里叶变换(FFT)的解调方法来处理目标边带谐波是可行的。基于 MATLAB/Simulink 的仿真结果和缩比原型实验结果验证了理论分析的正确性。此外,还评估了不同线路长度和零矢量位置下的误码率。
English Abstract
Talkative power conversion (TPC), which embeds information in the switching ripple to achieve simultaneous power and data transmission without installing any or few additional hardware at the transmitter side, can reduce the additional communication infrastructure needed in cyber-physical systems like smart grids and renewable power plants. While in dc–dc converters TPC has been the subject of numerous investigations, dc–ac converters have received less attention. Recently, zero vectors of three-phase dc–ac converters were used to embed data, and variable zero vector width modulation TPC has been investigated. In this study, a novel zero vector-based modulation, called variable zero-vector position modulation, is proposed for three-phase dc–ac TPC with improved communication performance. This type of dc–ac converter can send data through the power line to the demodulator with good power quality. The viability of using sliding fast fourier transform (FFT)-based demodulation for target side-band harmonics is supported by a mathematical study of the harmonic distribution. The results of MATLAB/Simulink-based simulations and scaled-down prototype-based experimental results verify the correctness of the theoretical analysis. Besides, the bit error rate is evaluated for different line lengths and zero vector positions.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务角度来看,这项基于可变零矢量位置调制的"对话式功率转换"(TPC)技术具有显著的战略价值。该技术实现了在DC-AC逆变器中同时传输电能和数据,无需额外通信硬件,这与我司光伏逆变器和储能变流器的核心产品线高度契合。
在光伏电站和储能系统的实际应用场景中,传统方案需要部署独立的通信网络来实现设备监控、数据采集和远程控制,增加了系统成本和维护复杂度。该技术通过在三相逆变器的零矢量开关纹波中嵌入信息,利用电力线本身实现通信功能,可显著简化我司分布式光伏系统和储能集群的通信架构。特别是在海外大型地面电站项目中,减少通信基础设施投资的经济效益将十分可观。
从技术成熟度评估,论文提出的滑动FFT解调方法和边带谐波分析具有理论完整性,且通过仿真和缩小样机验证,表明技术已进入原理验证阶段。然而,实际应用仍面临挑战:一是不同线路长度下的误码率表现需要在真实电网环境中进一步验证;二是该技术对电能质量的影响需要符合严格的并网标准;三是在高噪声的工业环境中的抗干扰能力有待考察。
对阳光电源而言,这项技术的机遇在于可将其整合到下一代智能逆变器平台中,打造差异化竞争优势。建议组织预研团队评估该技术与我司现有IGBT/SiC功率模块及控制算法的兼容性,并在实验室环境中开展适配性测试,为未来产品迭代储备技术能力。