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风电变流技术
★ 5.0
三相串联端部绕组电压源逆变器的改进调制方法
Improved Modulation for Three-Phase Series-End Winding Voltage-Source Inverters
| 作者 | Zhi Chen · You Zhou · Feifan Guo · Christopher H. T. Lee |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Electronics |
| 出版日期 | 2024年10月 |
| 技术分类 | 风电变流技术 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 开放式绕组永磁同步电机 串联绕组拓扑 调制策略 死区补偿策略 Adaline神经网络算法 |
语言:
中文摘要
为拓宽开放式绕组永磁同步电机(OEW - PMSM)驱动系统的调速范围并减少电力电子器件,本文采用了串联端绕组拓扑结构。提出了一种简化的调制策略。与空间矢量脉宽调制(SVPWM)相比,所提出的调制方法在ABC坐标系下计算四个桥臂的占空比。它避免了复杂的扇区识别和电压矢量分配计算,可简化控制器设计。串联端绕组拓扑结构的不对称性导致三相死区时间电压误差不对称。本文分析了死区时间的特性,并提出了一种新颖的死区时间补偿策略以消除电流谐波。采用自适应线性神经元(Adaline)神经网络(ANN)算法进行谐波提取并作为移相发生器,可在旋转坐标系下实现一维零序谐波的闭环控制。仿真和实验结果验证了所提出的调制方法和死区时间补偿方法的有效性。
English Abstract
To extend the speed range and reduce power electronics devices of the open-end winding permanent magnet synchronous machine (OEW-PMSM) drive system, series-end winding topology is adopted in this article. A simplified modulation strategy is proposed. Compared with space vector pulse width modulation (SVPWM), the proposed modulation calculates the four bridges’ duty cycles in the ABC reference frame. It avoids complex sector identification and voltage vector distribution calculation, and controller design can be simplified. The asymmetry of the series-end winding topology results in asymmetric three-phase dead-time voltage errors. The characteristics of dead-time is analyzed, and a novel dead-time compensation strategy is proposed to eliminate current harmonics. Adaline neural network (ANN) algorithm is applied for harmonic extraction and serves as phase shifting generator, and closed-loop control of one-dimensional zero-sequence harmonics can be realized in rotating reference frames. Simulations and experimental results verify the effectiveness of the proposed modulation and dead-time compensation method.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这篇论文提出的串联端绕组三相逆变器改进调制技术具有重要的参考价值,特别是在电动汽车驱动系统和储能变流器领域的应用潜力值得关注。
该技术针对开端绕组永磁同步电机驱动系统,通过串联端绕组拓扑结构实现了速度范围扩展和功率器件简化。这与阳光电源在储能PCS(储能变流器)和电动汽车动力系统的技术路线高度契合。论文提出的简化调制策略在ABC参考坐标系下直接计算占空比,避免了传统SVPWM复杂的扇区判断和矢量分配,这对降低控制器运算负荷、提升系统响应速度具有实际意义,可为阳光电源的高功率密度逆变器产品优化提供思路。
特别值得关注的是其死区补偿策略。串联端绕组拓扑的非对称性导致三相死区电压误差不对称,这是实际工程中的痛点问题。论文采用Adaline神经网络算法进行谐波提取和零序谐波闭环控制,这种智能化补偿方法对阳光电源提升逆变器输出电能质量、降低THD(总谐波畸变率)具有借鉴价值,尤其在光储一体化系统中,优异的电能质量直接关系到并网性能和系统效率。
从技术成熟度评估,该方案已完成仿真和实验验证,但从学术研究到产品化仍需解决成本优化、算法鲁棒性和工业级可靠性验证等问题。对阳光电源而言,可考虑将该技术与现有的多电平拓扑、SiC功率器件技术结合,探索在大功率储能系统和电驱动平台的应用可能性,进一步巩固在新能源电力电子领域的技术领先优势。