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电动汽车驱动
★ 5.0
基于双零序电压注入的单级多端口逆变器供电混合动力汽车功率分配控制
Double Zero-Sequence Voltage Injection-Based Power Distribution Control of Single-Stage Multiport Inverter-Fed Hybrid Electric Vehicles
| 作者 | Dehong Zhou · Yinghua Mao · Jianxiao Zou |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Electronics |
| 出版日期 | 2024年7月 |
| 技术分类 | 电动汽车驱动 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 单级多端口逆变器 双零序列电压注入 功率分配 定子电流控制 混合动力汽车 |
语言:
中文摘要
单级多端口逆变器(SSMI)由于其在无需中间直流 - 直流转换器的情况下实现单级功率转换的显著优势,是混合动力电动汽车(HEV)颇具前景的功率转换解决方案。然而,为单级多端口逆变器设计调制方案颇具挑战,因为该方案不仅决定定子电流控制,还决定各电源之间的功率分配。鉴于此,本文为单级多端口逆变器提出了一种双零序电压注入(DZSVI)方案,该方案可实现电机驱动控制与功率分配控制的解耦,且定子电流的控制性能不受功率分配控制的影响。通过双零序电压注入,首次零序电压(ZSV)注入将调制信号从交流形式转换为直流形式,减少了用于功率分配的控制变量。此外,无论直流电源电压如何随时间变化,直流形式的调制信号都可直接用于电源功率计算,从而简化了功率分配设计。第二次零序电压注入可在不增加额外开关次数的情况下对端口功率分配进行线性调节,提高了功率转换效率。对比实验结果验证了所提出的双零序电压注入方案的有效性。
English Abstract
The single-stage multiport inverter (SSMI) is a promising power conversion solution for hybrid electric vehicles (HEVs) due to its advanced merits in single-stage power conversion without intermediate dc–dc converters. However, it is challenging to design a modulation scheme for SSMIs since it determines not only the stator current control but also the power distribution between the sources. In view of this, this article proposes a double zero-sequence voltage injection (DZSVI) scheme for the SSMI, where the motor drive and power distribution control can be decoupled, and control performance of stator current is not affected by the power distribution control. With the DZSVI, modulation signals are transformed from ac form into dc form by the first zero-sequence voltage (ZSV) injection, reducing the control variables for power distribution. Moreover, the dc form modulation signals can be directly employed for the source power calculation regardless of the time-varying dc source voltages, which simplifies the power distribution design. In the second ZSV injection, the port power distribution can be linearly regulated without extra switching times, which enhances the power conversion efficiency. Comparative experimental results confirm the effectiveness of the proposed DZSVI scheme.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这项单级多端口逆变器(SSMI)技术为新能源汽车动力系统提供了创新的电力转换方案,与我司在储能变流器和多能互补系统领域的技术积累存在显著的协同价值。
该论文提出的双零序电压注入(DZSVI)调制策略解决了SSMI在混合动力汽车应用中的核心难题——电机驱动控制与多源功率分配的解耦。这一技术路线与阳光电源在光储充一体化系统中面临的多端口能量管理问题高度相关。特别是在我司储能变流器产品中,常需处理光伏、电池、电网等多能源端口的协调控制,该技术的解耦思想可为优化控制策略提供借鉴。
技术价值方面,DZSVI方案通过将调制信号转化为直流形式,简化了功率分配计算,这对于处理时变直流母线电压的场景具有实际意义。更重要的是,该方法实现了线性功率调节且无需增加开关次数,直接提升了转换效率——这与阳光电源追求高效率、高功率密度的产品理念完全契合。
从应用前景看,虽然该技术聚焦于混动汽车领域,但其单级多端口拓扑和解耦控制思想可迁移至光储系统、V2G充电桩等场景。然而,技术挑战在于SSMI在大功率应用中的可靠性验证、多源协调的动态响应优化,以及与现有产品平台的兼容性。建议我司技术团队关注该技术在储能双向变流器和移动储能产品中的适配可能性,探索单级拓扑在降低系统成本和提升集成度方面的潜力。