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无变压器模块化多电平直流-直流变换器的调制指数优化与故障阻断能力
Modulation Index Optimization and Fault Blocking Capability of Transformer-less Modular Multilevel DC-DC Converters
Fei Zhang · Yuanshi Zhang · Yiqi Liu · Liwei Wang 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年8月
大功率直流 - 直流（DC - DC）变换器对于不同电压等级的高压直流（HVDC）系统互连至关重要。本文介绍了由半桥子模块（HBSM）和全桥子模块（FBSM）组成的无变压器混合模块化多电平直流 - 直流变换器（MMDC）的优化设计与运行。由于桥臂内部直流分量电压和交流分量电压可以自由选择，因此针对不同的电压转换比推导出了使开关视在功率最小的最优调制指数。为了降低变换器成本，还考虑了过调制情况。出于系统安全性和可靠性的考虑，直流故障阻断能力是高压直流应用中直流 - 直流变换器的一个理想特性。得益于...
解读: 该无变压器模块化多电平DC-DC变换器技术对阳光电源PowerTitan储能系统和直流侧产品具有重要应用价值。调制指数优化方案可直接应用于ST系列储能变流器的DC-DC变换环节，提升不同电压等级储能单元间的功率转换效率。故障阻断能力分析为大型储能系统的直流侧保护设计提供理论支撑，增强系统安全性。小信...
一种适用于宽电压和功率范围的双有源桥变换器多模式混合调制策略
A Multi-mode Hybrid Modulation Strategy for Dual Active Bridge Converter with Wide Voltage and Power Range
Jiahui Zhu · Ziang Li · Shuo Zhang · Peng Sun 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年8月
为了提高双有源桥（DAB）变换器的效率，人们提出了许多调制策略。然而，这些策略仅在相对较窄的运行条件范围内表现良好。为了提高DAB变换器在宽电压和功率范围内的效率，本文提出了一种多模式混合调制策略以降低电流应力。利用DAB变换器在重载条件下效率高于轻载条件下效率的特性，引入半桥（HB）调制将传输功率范围减半。根据DAB变换器中半桥调制和全桥（FB）调制的排列组合，共有四种运行模式：采用三移相（TPS）调制的全桥 - 全桥（FB - FB）模式、采用扩展移相（EPS）调制的全桥 - 半桥（FB -...
解读: 该多模式混合调制策略对阳光电源DC-DC变换器产品具有重要应用价值。在储能系统方面，ST系列储能变流器的DC-DC级可采用该策略实现宽电压范围（200-1000V）高效运行，特别是在电池SOC变化导致的电压波动场景下，通过自适应模式切换有效降低轻载时的回流功率损耗。在新能源汽车领域，车载OBC中的隔...
考虑多尺度储能需求的电氢储能系统优化配置：一种双层多步方法
Optimal Sizing of Electric-Hydrogen Energy Storage with Consideration of Multi-scale Energy Storage Requirements: A Two-layer Multi-step Approach
Zihan Sun · Jian Chen · Yang Chen · Wen Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年7月
与可再生能源集成的电氢耦合系统（EHCSs）在提供清洁能源方面具有显著优势，但在不同时间尺度上面临供需不平衡问题。本文提出了一种用于电氢储能的两层多步优化定容框架，以满足多尺度储能需求。第一步为优化定容层，通过遗传粒子群优化算法（GPSO）确定初始储能容量和聚类数量。第二步为运行层，在年度尺度上对长时储氢进行优化，以最小化不平衡风险并确定每日净氢能。将第二步得到的每日净氢能与原始可再生能源和负荷数据一起，采用基于优化的时间序列方法，并结合验证和补充技术，生成短时典型场景。最后一步是基于这些典型日...
解读: 该双层多步优化方法对阳光电源PowerTitan储能系统和光储一体化解决方案具有重要应用价值。研究提出的多尺度储能需求分析框架，可直接应用于ST系列储能变流器与电解制氢系统的容量配置优化，通过上层经济性优化与下层时序运行验证的迭代机制，能够精准匹配不同时间尺度的功率波动需求。该方法可集成到iSola...
提高电磁暂态仿真中插值算法精度：基于帕德逼近与开关定理的方法
Improving Accuracy of Interpolation Algorithm in EMT Simulation: A Padé Approximation and Switching Theorem Based Approach
Yang Cao · Wei Gu · Mingwang Xu · Fei Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年10月
随着可再生能源和电力电子设备在电力系统中日益普及，电力系统的特性如今由电力电子技术所塑造，这给电磁暂态（EMT）仿真中使用的加速算法带来了新的挑战。在此背景下，本文提炼了插值算法的五个关键技术要点，并提出了一种改进的插值算法。具体而言，采用帕德近似并将其与数值积分方法相结合，建立离散模型以提高精度和稳定性。利用开关定理进行重新初始化，这进一步降低了开关误差，并能更真实地反映开关暂态过程。此外，通过李雅普诺夫稳定性分析从理论上证明了该算法的稳定性。使用改进的插值算法，能够在保持高仿真效率和稳定性的...
解读: 该EMT仿真插值算法对阳光电源电力电子产品开发具有重要价值。在ST储能变流器和SG光伏逆变器设计阶段，高精度EMT仿真可准确预测高频开关暂态、谐波特性及并网交互行为，优化SiC/GaN器件开关策略与死区时间设计。对于构网型GFM控制器开发，精确的暂态仿真能验证虚拟惯量响应与故障穿越性能。在电动汽车O...
高速磁通切换永磁电机风摩损耗的评估与抑制
Evaluation and Suppression of Windage Loss for High-Speed Flux-Switching Permanent Magnet Machine
Wenfei Yu · Zhongze Wu · Zhiheng Zhang · Wei Hua · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年2月
本文针对6定子槽/4转子极（6/4）高速磁通切换永磁（HS - FSPM）电机凸极转子导致的风摩损耗过高问题展开研究，分别从设计和制造工艺两方面提出了多种风摩损耗抑制方法。首先，基于流体动力学方法，建立了计算HS - FSPM电机转子风摩损耗的解析模型，并评估了转子齿槽整形的影响。其次，分析了影响风摩损耗的敏感因素，如定子槽形状、转子外框尺寸和形状等，量化了各因素对风摩损耗的影响。对这些影响风摩损耗的敏感因素进行分类，并提出了针对性的风摩损耗抑制方法。采用计算流体动力学方法进行验证。然后，为验证...
解读: 该高速磁通切换永磁电机风摩损耗抑制技术对阳光电源储能与新能源汽车产品线具有重要应用价值。在PowerTitan大型储能系统中，高速电机常用于飞轮储能或液冷系统驱动，风摩损耗直接影响系统效率；该研究提出的三维流体动力学建模方法可用于优化ST系列储能变流器配套的冷却风机设计，降低辅助损耗。在新能源汽车领...