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电动汽车驱动 多电平 ★ 5.0

混合多电平与多脉冲功率变换器在高性能感应电机驱动中的实现与运行

Implementation and Operation of Hybrid Multilevel and Multi-Pulse Power Converters for High-Performance of Induction Motor Drives

作者 Rohit Kumar · Bhim Singh
期刊 IEEE Transactions on Industry Applications
出版日期 2025年6月
技术分类 电动汽车驱动
技术标签 多电平
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 感应电机驱动 混合六电平变换器 30脉冲多脉冲AC - DC变换器 电能质量 仿真验证
语言:

中文摘要

在应用于中压场景的感应电动机驱动配置中,最重要的研究课题之一是电能质量分析、电路复杂性和效率特性。本研究工作介绍了一种基于中性点钳位变流器和级联两电平电压源逆变器的混合六电平变流器,该结构适用于工业中压应用。所展示的高功率混合变流器可确保驱动系统电动机端具有较高的电能质量。此外,构建并实施了一个30脉冲多脉冲交 - 直流变流器,以提高驱动系统输入端的电能质量性能,并为混合逆变器的直流母线端提供电能。多绕组变压器的二次绕组采用相位移技术进行设计;因此,一个整流器注入电网的谐波分量会被另一个整流器的谐波分量抵消。通过对一台400马力感应电动机进行仿真,验证了所展示的用于感应电动机驱动系统的功率变流器电路的可行性。

English Abstract

One of most important research topics in induction motor drive configurations applied to medium voltage applications is power quality analysis, circuit complexity, and efficiency profile. This research work describes a hybrid six-level converter based on a neutral point clamped converter and cascaded two-level voltage source inverter suitable structure for medium voltage application of industry. Exhibited high-power hybrid converter ensures high power quality at motor terminals of the drive system. Additionally, a 30-pulse multi-pulse AC-DC converter is built and implemented to enhance power quality performance at the drive system’s input terminal and provide power at the hybrid inverter’s DC-link terminal. Secondary winding of multi-winding transformers is designed with phase displacement technique; due to this, harmonic components injected into grid by one rectifier are canceled out by harmonic components of another rectifier. Feasibility of exhibited power converter circuit for induction motor drive system is verified by simulation for a 400 hp induction motor.
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SunView 深度解读

该混合多电平与多脉冲变换器技术对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在新能源汽车驱动领域,该拓扑可直接应用于电机控制器,通过降低谐波畸变和开关损耗提升驱动效率;在ST系列储能变流器中,多电平技术可优化中压并网性能,减少滤波器体积并改善电能质量;对于大功率充电桩产品,该方案能降低EMC设计难度,提升系统可靠性。文中提出的谐波抑制与损耗优化策略可与阳光电源现有三电平拓扑及SiC器件技术协同,进一步提升PowerTitan等大型储能系统的动态响应和能效表现,符合高功率工业应用的技术演进方向。