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基于级联式多电平拓扑的高速SRM集中功率控制与性能优化
Centralized Power Control and Performance Optimization of High-Speed SRM Based on Cascaded Multilevel Topology
| 作者 | 汪凤翔 · 陈彦涛 · 何英杰 · 柯栋梁 |
| 期刊 | 中国电机工程学报 |
| 出版日期 | 2025年6月 |
| 卷/期 | 第 45 卷 第 6 期 |
| 技术分类 | 控制与算法 |
| 技术标签 | DC-DC变换器 三电平 多电平 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 开关磁阻电机 五电平功率变换电路 集中功率控制方法 快速励磁和退磁 系统性能优势 |
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高速开关磁阻电机运行时，因反电动势较高导致绕组电流响应迟缓，影响系统效率与输出能力。为此，提出一种新型五电平功率变换电路及集中功率控制方法，构建由三电平有源前端与五电平变换器组成的AC-DC-DC结构，通过速度闭环直接调节电网至电机侧的功率流，省去直流电压环，实现系统集中控制。利用有源前端的Boost特性与多电平驱动优势，提升电感增大区利用率，加快励磁与退磁过程。实验结果验证了该方法在效率、输出能力及动态响应方面的显著提升。
开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)高速运行时,由于反电动势较大,励磁绕组电流上升和下降较为缓慢,导致电机系统的效率、输出能力降低.为解决上述问题,提出一种新型五电平功率变换电路和简化系统控制架构的集中功率控制方法.该方法将三电平有源前端和五电平功率变换电路组成AC-DC-DC变换器,并通过速度闭环直接调节网侧馈入机侧的功率流,移除直流电压控制回路,实现系统的集中控制;同时,利用有源前端的Boost特性和五电平功率变换电路的多电平驱动能力,提高电感增大区的利用率,实现电机的快速励磁和退磁功能;最后,通过实验结果验证所提方法的有效性及在效率、输出能力和动态性能等方面的优势.
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SunView 深度解读
该五电平拓扑与集中功率控制技术对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在新能源汽车领域，可直接应用于电机驱动系统，通过多电平拓扑降低dv/dt、提升高速工况下的电流响应速度，优化OBC与驱动器效率。在储能系统方面，AC-DC-DC级联架构与省去直流电压环的集中控制思路，可借鉴至ST系列储能变流器的功率流管理，简化控制环路、提升动态响应。三电平有源前端的Boost特性与阳光现有三电平拓扑技术高度契合，可增强PowerTitan系统的宽电压适应能力。多电平驱动加快励磁退磁的原理，对SiC/GaN器件在高频开关应用中的损耗优化也有启发意义。