← 返回
控制与算法
★ 5.0
改进的SVM模式用于带放电路径的单级CSI在电机驱动应用中
Improved SVM Pattern for Single-Stage CSI With Discharge Path in Electric Drives Applications
| 作者 | Dario Benatti · Giovanni Migliazza · Emilio Carfagna · Fabio Immovilli · Emilio Lorenzani |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Electronics |
| 出版日期 | 2025年6月 |
| 技术分类 | 控制与算法 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 单级电流源逆变器 总谐波失真 调制模式 空间矢量调制 断续导通模式 |
语言:
中文摘要
近期提出的一种带放电路径的单级电流源逆变器(CSI)具备从零速开始控制驱动的能力,无需额外插入前置级变换器来控制输入直流电流。直流输入电感的尺寸可以减小,从而使功率变换器的体积和重量最小化。采用这种方式时,在整个不连续导通模式(DCM)下,输出电流会出现较大失真。本文针对低速区域提出了一种新颖的调制模式,旨在降低总谐波失真(THD)。在考虑单位时间内换相次数相同的情况下,对所提出的调制模式与经典调制模式进行了公平比较。仿真和实验结果证实了针对带放电路径拓扑的单级电流源逆变器所提出的空间矢量调制(SVM)模式的有效性以及其显著降低THD的能力。特别是在不连续导通模式条件下,优势明显,基础调制模式的THD高达15%,而所提出的调制模式整体THD较低,最大值为8%。
English Abstract
A recently proposed single-stage current source inverter (CSI) with discharge path exhibits the ability to control the drive from zero speed without the insertion of an additional pre-stage converter to control the input dc current. The size of the dc input inductor can be reduced to minimize the volume and weight of the power converter. With this choice, the output currents exhibit large distortion for the entire discontinuous conduction mode (DCM). The present work proposes a novel modulation pattern specific for the low-speed region in terms of reduction of the total harmonic distortion (THD). A fair comparison between the proposed pattern and the classical one is obtained, considering the same number of commutations per time unit. Simulations and experimental results confirm the validity and the considerable THD decrease of the proposed space vector modulation (SVM) pattern for the single-stage CSI with discharge path topology. In particular, the advantage is clear under DCM condition where the base pattern exhibits a large THD up to 15%, while the proposed one has an overall lower THD, with a maximum value of 8%.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这项关于单级电流源逆变器(CSI)改进空间矢量调制技术的研究具有重要的参考价值。该技术通过优化调制策略,在不连续导通模式(DCM)下将总谐波失真(THD)从15%降低至8%,这对我们在光伏逆变器和储能系统的低速运行控制领域具有启发意义。
技术价值方面,该研究解决了单级CSI在零速启动和低速运行时的关键痛点。通过引入放电路径和新型调制模式,系统无需额外的前级变换器即可实现全速域控制,这与阳光电源追求的系统集成化、轻量化设计理念高度契合。特别是直流侧电感的小型化设计,可直接降低储能变流器和电机驱动系统的体积与重量,提升功率密度指标。
对于我们的电动汽车驱动系统和工业电机控制产品线,该技术的低THD特性意味着更好的电能质量和更低的电磁干扰,有助于提升系统效率和可靠性。在储能系统的双向变流器应用中,优化的调制策略可改善轻载和变载工况下的性能表现。
然而需要注意的是,该技术主要针对电流源型拓扑,而阳光电源主流产品多采用电压源逆变器(VSI)架构。技术迁移需要评估CSI拓扑在光伏和储能场景的适用性,特别是成本、可靠性和现有供应链的兼容性。建议技术团队跟踪该领域发展动态,评估在特定应用场景(如高可靠性工业驱动、特殊储能工况)中的试点可行性,为产品差异化竞争储备技术选项。