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一种基于载波实现的三电平简化中点箝位逆变器新型SVM策略
A Novel SVM Strategy With Carrier-Based Implementation for Three-Level Simplified Neutral-Point-Clamped-Inverters
| 作者 | Zifan Lin · Qingle Sun · Qi Guan · Herbert Ho-Ching Iu · Tyrone Fernando · Xinan Zhang |
| 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 |
| 技术标签 | 三电平 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 三电平简化中点钳位逆变器 空间矢量调制 载波实现 损耗分析 调制策略效率 |
语言:
中文摘要
近年来,人们对三电平简化中性点钳位(3L - SNPC)逆变器展开了研究,以挖掘其在电力驱动和智能电网领域的应用潜力。遗憾的是,几乎所有关于3L - SNPC逆变器的现有论文都聚焦于控制技术的开发,而基于载波的空间矢量调制方案实现方法以及不同运行条件下相关的变流器损耗分析却付诸阙如。实际上,这两点对于工业应用至关重要。为填补这一研究空白,本文提出了一种适用于3L - SNPC逆变器的基于载波的简单空间矢量调制策略实现方法,有助于降低实现成本和复杂度。此外,通过实验对比了3L - SNPC逆变器在该调制策略下的重要性能指标(包括执行时间、损耗和总谐波畸变率)与现有3L - SNPC逆变器先进调制策略下的相应指标,以验证所提调制策略的有效性。对比分析在全调制范围内进行。
English Abstract
The three-level simplified neutral point clamped (3L-SNPC) inverter has been studied in recent years to unlock its potential for electrical drives and smart grids. Unfortunately, nearly all the existing papers on the 3L-SNPC inverter focus on control development. The carrier-based implementation of space vector modulation scheme and its associated converter loss analysis under various operating conditions are missing. In practice, these two points are paramount for industry applications. To fill such a research gap, this article proposes a simple carrier-based implementation of space vector modulation strategy for the 3L-SNPC inverter, which contributes to reducing the implementation cost and complexity. Furthermore, important performance metrics, including execution time, loss, and total harmonic distortion of the 3L-SNPC inverter under the proposed modulation strategy, are experimentally compared with those of the state-of-the-art modulation strategies for the 3L-SNPC inverter to validate the efficiency of the proposed modulation strategy. Comparative analysis is carried out in the full modulation range.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务角度来看,这项关于三电平简化中点钳位(3L-SNPC)逆变器的载波实现空间矢量调制策略研究具有重要的工程应用价值。该技术直接契合公司在光伏逆变器和储能变流器产品线的核心需求。
**技术价值分析:**
3L-SNPC拓扑相比传统两电平逆变器具有更低的开关应力和更优的输出波形质量,这对阳光电源中高功率段产品(如1500V光伏逆变器、大型储能PCS)的效率提升和成本优化至关重要。论文提出的载波实现方案解决了现有研究重理论轻实践的痛点,其简化的实现方式可显著降低DSP/FPGA的运算负担和开发复杂度,这对产品的快速迭代和成本控制具有直接意义。
**应用前景评估:**
该技术已通过全调制范围的实验验证,包括执行时间、损耗和THD等关键指标的对比测试,表明技术成熟度较高,可进入工程化阶段。对于阳光电源在电动汽车充电、智能微网等新兴业务的拓展,该调制策略在电机驱动和并网应用中的双重适用性提供了技术储备。
**技术挑战与机遇:**
主要挑战在于中点电位平衡控制在实际工况下的鲁棒性,以及与公司现有控制平台的集成适配。但这恰好为阳光电源提供了差异化竞争的机会——通过自主优化调制算法,可在保持高效率的同时降低系统成本,特别是在储能双向变流和光储一体机等产品中形成技术壁垒。建议启动预研项目,重点评估其在公司主力产品平台上的移植可行性和性能增益。