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电动汽车驱动 PWM控制 ★ 5.0

具有增强谐波性能的双相移PWM方法用于电网连接应用中的并联NPC变换器

Dual Phase-Shifted PWM Method With Enhanced Harmonic Performance for Parallel NPC Converters in Grid-Connected Applications

作者
期刊 IEEE Transactions on Industrial Electronics
出版日期 2025年1月
技术分类 电动汽车驱动
技术标签 PWM控制
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 并联功率变换器 载波脉宽调制 谐波控制 预编程PWM方法 中点钳位变换器
语言:

中文摘要

通过应用基于载波的脉冲宽度调制(CB - PWM)技术实现并联功率变换器的交错运行是一种获得高质量输出波形的常用方法。然而,对于为了将功率损耗控制在可接受范围内而需要低开关频率运行的大功率变换器而言,某些谐波可能会超出并网标准所规定的单个限值。为解决这一问题,本文提出采用基本的预编程方法原理来修改传统的CB - PWM脉冲模式。所提出的方法不仅能够对电网公共连接点(PCC)处的谐波特性进行整形,还能降低负载侧和逆变器侧电流的总谐波畸变率。为兼顾所有这些目标,定义了一个高阶多项式代价函数。所提出的预编程PWM方法已在基于采用独立直流电源的中性点钳位(NPC)变换器的双变换器系统中得到了成功验证。

English Abstract

The interleaved operation of parallel power converters by applying carrier-based pulse-width modulation (CB-PWM) techniques is a popular method to achieve very high quality output waveforms. However, considering high-power converters that require low switching frequency operation in order keep the power loss below acceptable limits, some of the harmonics may exceed the individual limits defined by grid connection standards. To face this problem, this work proposes to modify the conventional CB-PWM pulse patterns using basic preprogrammed method principles. The proposed method deals not only shaping the required harmonic profile at the grid point-of-common-coupling (PCC), but also reduces the currents total harmonic distortion factors at the load and inverter sides. To consider all these objectives, one high-order polynomial cost function has been defined. The proposed preprogrammed PWM method has been successfully validated in a dual converter system based on neutral point clamped (NPC) converters using separate dc sources.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项双移相PWM优化技术具有重要的战略价值。当前我司在大型集中式光伏逆变器和储能变流器领域,普遍采用并联NPC拓扑以实现更高功率等级和更优输出性能。然而在兆瓦级以上应用中,为控制开关损耗必须降低开关频率,这导致某些特定次谐波可能超出IEEE 519等并网标准限值,成为制约产品并网合规性的技术瓶颈。

该论文提出的改进型载波PWM方法通过预编程技术优化脉冲序列,能够同时优化并网点PCC的谐波分布、降低负载侧和逆变器侧的总谐波畸变率。这对我司具有三重价值:首先,可显著提升大功率产品在低开关频率下的并网谐波性能,降低无源滤波器成本和体积;其次,改善逆变器侧电流质量有助于减少磁性元件损耗和温升,提高系统可靠性;第三,该方法基于高阶多项式成本函数的多目标优化思路,为我司开发智能化PWM算法提供了新范式。

技术成熟度方面,论文已在双NPC系统上完成实验验证,但距离工程化应用仍需解决实时计算复杂度、参数自适应调整等问题。对于阳光电源而言,关键挑战在于如何将该算法集成到现有DSP/FPGA控制平台,并适配不同电网阻抗和运行工况。建议组织预研团队评估算法在1500V系统和多电平拓扑上的扩展性,探索与我司SDS智慧能源管理系统的协同优化潜力,这可能成为差异化竞争的技术高地。