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系统并网技术
★ 5.0
调制器注入零序信号对三相电压源变换器系统稳定性的影响
Effects of Modulator-Injected Zero-Sequence Signals on System Stability in Three-Phase Voltage Source Converters
| 作者 | |
| 期刊 | IEEE Transactions on Power Electronics |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 技术分类 | 系统并网技术 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 调制器注入零序信号 三相电压源变流器 系统稳定性 多频小信号模型 载波脉宽调制 |
语言:
中文摘要
调制器注入零序信号（MI - ZSS）技术在三相功率变换器调制中得到了广泛应用，有助于提高效率、扩大调制范围和提升电能质量。然而，该技术对系统稳定性的影响却很少受到关注，这主要是因为传统平均模型忽略了调制器动态特性。本文弥补了这一空白，研究了基于载波的脉宽调制（CB - PWM）下 MI - ZSS 对三相电压源型变换器（VSC）稳定性的影响。本文建立了三相 VSC 的统一多频小信号模型，考虑了各种 MI - ZSS 条件下的 CB - PWM 动态特性。该模型便于分析 MI - ZSS 对系统稳定性的影响。研究结果表明，不同的 MI - ZSS 会导致不同的稳定区域。最后，实验结果验证了上述理论分析的可行性和正确性。
English Abstract
The modulator-injected zero-sequence signal (MI-ZSS) technique has found widespread application in modulating three-phase power converters, contributing to enhancements in efficiency, modulation range, and power quality. However, little attention has been given to its effect on system stability, mainly due to the neglect of modulator dynamics in traditional averaged models. This article bridges this gap by investigating the influence of MI-ZSS under carrier-based pulse-width modulation (CB-PWM) on the stability of three-phase voltage source converters (VSCs). A unified multifrequency small-signal model of the three-phase VSC is developed, taking into account CB-PWM dynamics under various MI-ZSS conditions. The model facilitates the analysis of the effects of MI-ZSSs on the system stability. The findings reveal that different MI-ZSSs result in distinct stability regions. Finally, experimental results verify the feasibility and correctness of the theoretical analysis presented above.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看，这项关于调制器注入零序信号（MI-ZSS）对三相电压源变换器系统稳定性影响的研究具有重要的工程应用价值。MI-ZSS技术在我司光伏逆变器和储能变流器产品中已有广泛应用，主要用于提升效率、扩展调制范围和改善电能质量，但该论文首次系统性地揭示了其对系统稳定性的深层影响机制。
该研究的核心贡献在于建立了考虑载波调制动态特性的多频小信号模型，弥补了传统平均模型忽略调制器动态的不足。这对阳光电源的产品开发具有直接指导意义：不同的零序信号注入策略（如三次谐波注入、最小最大值注入等）会导致不同的稳定域，这意味着我们在优化逆变器控制算法时，不能仅关注效率和谐波指标，还需将稳定性裕度纳入综合评估体系。
从技术成熟度角度，该研究已通过实验验证，可直接应用于产品设计阶段的稳定性预评估。特别是在大功率集中式逆变器和储能PCS产品中，系统参数变化范围大、工况复杂，精确的稳定性分析模型能够有效降低现场调试风险，缩短产品开发周期。
技术挑战在于模型的工程化实现：需要建立涵盖不同MI-ZSS策略的仿真库，并与现有控制参数设计流程深度融合。机遇则体现在差异化竞争优势的建立——通过更精准的稳定性设计，可在保证高效率的同时提升系统可靠性，这对于阳光电源在高端市场的技术领先地位巩固具有战略意义，尤其在电网适应性要求日益严苛的欧美市场。