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电动汽车驱动 多电平 ★ 5.0

中压直流与低压直流配电网中双向模块化多电平谐振变换器的功率流控制

Power Flow Control of Bidirectional Modular Multilevel Resonant Converters in MVDC and LVDC Distribution Networks

作者
期刊 IEEE Transactions on Power Electronics
出版日期 2025年1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 双向模块化多电平谐振直流变换器 功率流控制策略 电压增益模型 软开关行为 样机验证
语言:

中文摘要

本文提出了一种用于中压直流到低压直流配电网的双向模块化多电平谐振直流变换器(BMMRDC)及其功率流控制策略。首先,简要介绍了BMMRDC的拓扑结构,随后详细研究了其在不同运行模式下的工作原理。然后,对电压增益模型进行了研究,并精确建立了传输功率与运行频率之间的关系。在此基础上,提出了一种双向功率控制策略,通过调节开关频率来灵活调节功率。此外,分析了中压侧和低压侧器件的软开关行为,以指导变换器的参数设计,使其能够在较宽的运行条件下实现软开关运行。最后,搭建了一台缩小比例的BMMRDC样机,以验证BMMRDC拓扑结构和所提出控制策略的可行性。

English Abstract

This article proposes a bidirectional modular multilevel resonant dc converter (BMMRDC) and its power flow control strategy for medium-voltage dc to low-voltage dc distribution network First, a brief description of the BMMRDC topology structure is provided, followed by a detailed investigation of its operational principles under different operating modes. Then, the voltage gain model is studied, and the relationship between the transferred power and the operating frequency is precisely built. On this basis, a bidirectional power control strategy is proposed to adjust power flexibly by regulating the switching frequency. Furthermore, the soft-switching behaviors of the medium-voltage side and low-voltage side devices are analyzed to guide the parameter design of the converter, enabling soft-switching operation under a wide range of operating conditions. Finally, a downscaled BMMRDC prototype is constructed to validate the feasibility of the BMMRDC topology and the proposed control strategy.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这篇论文提出的双向模块化多电平谐振直流变换器(BMMRDC)技术具有重要的战略价值。该技术针对中压直流到低压直流配电网络的功率流控制,与我司在光伏发电、储能系统及综合能源解决方案的核心业务高度契合。

在技术价值层面,BMMRDC拓扑结构的模块化设计与我司成熟的模块化逆变器技术路线一脉相承,能够有效降低技术迁移成本。其双向功率控制能力对于构建"光伏+储能"直流微网系统至关重要,可实现中压直流母线与低压储能单元之间的高效能量双向流动。论文提出的基于开关频率调节的功率控制策略,为我司开发更灵活的能量管理系统提供了理论基础,特别是在大型工商业储能和区域能源互联网场景中具有显著应用潜力。

软开关技术的宽范围工作特性是该方案的核心优势,能够大幅提升变换效率并降低电磁干扰,这与我司追求高效率、高可靠性的产品定位完全吻合。模块化多电平结构还天然适配中高压应用场景,可支撑我司在1500V光伏系统和中压储能系统的技术升级。

然而,技术挑战同样存在。谐振变换器对参数匹配的敏感性较高,需要精密的电磁设计和热管理能力。论文基于降额原型验证,向全功率工程化产品转化还需克服电压等级提升、多模块均流控制、故障穿越等工程难题。建议我司技术团队重点关注该技术在直流配电网和大规模储能系统中的应用路径,结合现有SG3125HV等中压产品平台进行预研验证。