← 返回
一种用于五桥臂逆变器供电双感应电机的扩展型DPWM降开关损耗方法
An Extended DPWM Method for Switching Loss Reduction With Dual Induction Motors Fed by Five-Leg Inverter
| 作者 | EunWoo Lee · June-Hee Lee · Do-Hyeon Kim · Dongho Choi · June-Seok Lee |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industry Applications |
| 出版日期 | 2024年9月 |
| 技术分类 | 拓扑与电路 |
| 技术标签 | PWM控制 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 五腿逆变器 双感应电机 不连续PWM方法 开关损耗 系统效率 |
语言:
中文摘要
本文提出了一种用于驱动双感应电机(IMs)的五桥臂逆变器(FLI)的扩展不连续脉宽调制(DPWM)方法。传统上,已提出一种基于旋转载波的不连续脉宽调制(RCB - DPWM)方法来提高五桥臂逆变器的效率。该方法在相同的速度和转矩条件下,能类似地降低两台电机的开关损耗。然而,当条件不同时,RCB - DPWM方法无法使开关损耗最小化。因此,本文利用输出电流的绝对值来在不同的速度和转矩条件下使开关损耗最小化。由于开关损耗与输出电流的大小成正比,因此基于电流值计算偏移电压。将偏移电压添加到参考电压上,并将修正后的参考电压钳位到0.5<italic xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">V<sub>dc</sub></i>或 - 0.5<italic xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">V<sub>dc</sub></i>。结果表明,与RCB - DPWM方法相比,在可变条件下所提方法能使开关损耗最小化,从而通过应用该方法使系统效率最大化。实验结果验证了所提方法的性能。
English Abstract
This paper proposes an extended discontinuous PWM (DPWM) method for the five-leg inverter (FLI) driving dual induction motors (IMs). Conventionally, a rotation carrier-based DPWM (RCB-DPWM) method has been proposed to increase the efficiency of FLI. This method reduces the switching loss of both motors similarly under the same conditions of speed and torque. However, RCB-DPWM method does not minimize the switching loss when the conditions differ. Therefore, this paper utilized the absolute value of the output currents to minimize the switching loss under different speed and torque conditions. Since the switching loss proportional to the magnitude of the output current, the offset voltage is calculated based on the current value. The offset voltage is added to the reference voltage and the modified reference voltage is clamped to 0.5Vdc or −0.5Vdc. As a result, the switching loss is minimized compared to the RCB-DPWM method under variable conditions, thereby maximizing the efficiency of the system by applying the proposed method. The performance of the proposed method is verified through the experimental results.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这项针对五桥臂逆变器驱动双电机系统的扩展DPWM技术具有重要的参考价值和潜在应用前景。
该技术的核心创新在于基于输出电流绝对值动态优化开关损耗,突破了传统RCB-DPWM方法仅适用于双电机同工况的局限性。这一技术思路与阳光电源在多电机驱动场景中的实际需求高度契合。在光伏水泵系统、储能双向变流器以及新能源车载多电机控制等应用中,不同负载常处于非对称工况,该方法通过电流加权的偏置电压计算,能够在变工况下实现系统效率最大化。
对于阳光电源的产品线,该技术在以下领域具有应用潜力:一是光伏扬水系统中的双泵协同控制,可在不同扬程需求下降低逆变器损耗;二是储能系统中多模块并联运行时的效率优化;三是电动汽车双电机驱动系统,在前后轴负载差异显著时提升整体能效。从技术成熟度看,该方法基于成熟的DPWM理论扩展,已通过实验验证,工程化难度相对可控。
然而也需关注技术挑战:五桥臂拓扑的硬件成本相比传统六桥臂方案优势有限,在大功率应用中的热管理和可靠性需深入评估;电流实时采样的精度和响应速度直接影响算法效果,对控制器性能提出更高要求。建议阳光电源在特定细分市场(如农业光伏双泵系统)进行应用验证,评估成本效益比,同时可将电流自适应的损耗优化思想迁移至现有多电平、多模块并联等拓扑中,形成差异化的高效控制技术储备。