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系统并网技术 空间矢量调制SVPWM ★ 5.0

基于并联网侧AC/DC变换器的广义交错几何调制

Generalized Interleaved Geometric Modulation for Parallel Grid-Connected AC/DC Converters

作者 Durga Nair S. · Arun Rahul S.
期刊 IEEE Transactions on Industrial Electronics
出版日期 2024年7月
技术分类 系统并网技术
技术标签 空间矢量调制SVPWM
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 广义交错几何空间矢量调制 多并联变换器 多电平变换器 零序环流 差模环流
语言:

中文摘要

利用空间矢量结构的等边几何特性,设计了一种广义交错几何空间矢量调制(SVM)方法。在任意扇区中,参考电压矢量由两个幅值相等但相差 60°的开关电压矢量合成。与现有的针对固定数量并联变流器量身定制的 SVM 方法不同,所提出的方法可迭代应用于多并联变流器和多电平变流器。针对两个并联的两电平变流器,提出了两种几何调制变体——四矢量调制(4VM)和三矢量调制(3VM),以最小化零序环流(ZSCC)、差模环流(DMCC)、差模电压(DMV)和共模电压(CMV)。4VM 使用零 DMV 矢量来消除 ZSCC 流动,并将 CMV 保持在 ±(Vdc / 6)以内。3VM 旨在将 DMCC 流动限制在仅一个桥臂,且 DMV 和 CMV 电平保持在 ±(Vdc / 3)以内。通过硬件实验验证了所提方法的有效性。所提方法可应用于多并联变流器应用,如交/直流微电网中的互联变流器、电动汽车充电站等。

English Abstract

A generalized interleaved geometric space vector modulation (SVM) method is designed by utilizing the equilateral geometry of the space vector structure. The reference voltage vector in any sector is synthesized using two switched voltage vectors of equal magnitude but displaced by 60 ^ . The proposed method can be iterated to multiparallel converters and multilevel converters, as opposed to existing SVM methods which are tailor made for fixed number of converters in parallel. Two variants of geometric modulation—a four-vector modulation (4VM) and a three-vector modulation (3VM) are proposed for two two-level converters in parallel to minimize the zero sequence circulating current (ZSCC), differential mode circulating current (DMCC), differential mode voltage (DMV), and common-mode voltage (CMV). The 4VM uses the zero DMV vectors to eliminate the ZSCC flow and maintains the CMV within ({V_dc}/6) . The 3VM is designed to restrict the DMCC flow to only one phase leg and the DMV and CMV levels are within ({V_dc}/3) . The efficacy of the proposed methods is validated using hardware experiments. The proposed method can be applied for multiparallel converter applications such as interlinking converters in ac/dc microgrids, electric vehicle charging stations, and so on.
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SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项广义交错几何调制技术对我们在并网逆变器和储能变流器领域具有重要的应用价值。该技术通过创新性地利用空间矢量的等边几何特性,实现了可迭代扩展至多并联变流器系统的通用调制方案,这与我们大功率光伏逆变器和储能PCS产品的并联架构需求高度契合。

技术的核心价值在于系统性地解决了并联变流器的多重技术痛点。其提出的四矢量调制(4VM)方案能够完全消除零序环流,并将共模电压限制在±Vdc/6范围内,这对我们高功率密度逆变器产品的EMI抑制和系统可靠性提升具有直接意义。三矢量调制(3VM)方案则通过将差模环流限制在单相桥臂,在简化控制算法的同时保持了良好的电能质量,特别适合我们在工商业储能系统中采用的模块化并联架构。

从应用前景看,该技术与我们的多个战略业务方向深度契合。在光储充一体化解决方案中,多并联变流器的互联控制是核心技术瓶颈;在MW级储能电站中,模块化PCS的环流抑制直接影响系统效率和寿命。该技术的通用性和可扩展性为我们开发下一代高功率产品平台提供了理论支撑。

技术挑战主要集中在工程化实现层面:需要评估在实际电网扰动条件下的鲁棒性,以及与我们现有数字控制平台的集成复杂度。建议组织技术预研团队进行仿真验证和小功率样机测试,重点关注在弱电网和不平衡工况下的性能表现,为产品技术升级储备核心算法。