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系统并网技术
★ 5.0
谐波规划调制在大功率中压电能转换中的应用：建模、求解方法与实现
Harmonic Programmed Modulation for High-Power Medium Voltage Energy Conversion: Formulation, Solving Approach, and Implementation
| 作者 | Zhenbin Zhang · Guangze Chen · Dianguo Xu |
| 期刊 | IEEE Transactions on Power Electronics |
| 出版日期 | 2025年2月 |
| 技术分类 | 系统并网技术 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 高功率能量转换系统 谐波问题 谐波编程脉宽调制 构造方案 未来发展 |
语言:
中文摘要
摘要：高功率（兆瓦级）能量转换系统的开关频率通常远低于低功率（千瓦至数百千瓦）系统。因此，对于前者而言，谐波问题是至关重要的问题，尤其需要先进的调制和控制技术。在本研究中，对一类谐波编程脉冲宽度调制（HPPWM）技术进行了全面综述，并提供了一种方便且可定制的快速构建解决方案。该综述涵盖了现有先进HPPWM策略的原理、求解算法和实现方面的内容。归纳出统一的构建方案，以帮助科学家/工程师根据自身需求定制合适的HPPWM解决方案。对其求解方法和提高实现性能的策略进行了基准测试和分析，这将为定制化设计提供全面的指导。最后，对HPPWM的未来发展进行了讨论。
English Abstract
High-power (MW) energy conversion systems typically operate at much lower switching frequencies than low-power (kW-100 s kW) systems. For the former, harmonic issues are therefore crucial problems, which particularly require advanced modulation and control techniques. In this work, a comprehensive survey of the class of harmonic programmed pulsewidth modulation (HPPWM) techniques and a convenient and tailorable solution for fast construction are provided. The survey covers the principles, solving algorithms, and implementation aspects of the state-of-the-art HPPWM strategies. The unified construction scheme is concluded to assist scientists/engineers to tailor a proper HPPWM solution according to their demands. Their solving approaches and strategies to improve the performance of implementation are benchmarked and analyzed, which would provide a comprehensive guideline to ease the customized design. At the end, a discussion on the future development of HPPWM is provided.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看，这篇关于谐波程控调制（HPPWM）技术的综述论文具有重要的战略参考价值。该技术专门针对兆瓦级中高压能量转换系统的低开关频率运行特性，这与我司1500V大型地面光伏逆变器、兆瓦级储能变流器（PCS）以及风电变流器等核心产品的应用场景高度契合。
在技术价值层面，HPPWM通过精确的谐波控制可显著改善我司产品的电能质量表现。对于大型集中式光伏逆变器和储能系统，降低谐波含量不仅能提升并网合规性，还可减少滤波器成本和体积，这对提升系统功率密度和降低LCOE具有直接意义。特别是在弱电网环境下，精准的谐波抑制能力将增强系统的电网适应性，这对拓展海外新兴市场业务至关重要。
从技术成熟度评估，论文提供的统一构建方案和求解算法对比为工程化应用奠定了基础。然而，HPPWM的实际部署仍面临挑战：一是实时计算复杂度与控制器算力的平衡问题，需结合我司现有DSP/FPGA平台进行适配优化；二是动态工况下的快速响应能力，这在光储系统频繁功率波动场景下尤为关键；三是与现有MPPT、有功无功控制等多目标协同优化的系统集成难度。
建议我司研发团队重点关注该技术在高压级联拓扑和模块化多电平变流器（MMC）中的应用潜力，结合AI算法探索自适应谐波优化方案，这将为下一代高压直挂储能系统和海上风电变流器提供差异化竞争优势，巩固我司在大功率能量转换领域的技术领先地位。