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具有优化直流电压比的非对称级联半桥多电平逆变器分析与调制策略
Analysis and Modulation Strategy of Asymmetric Cascaded Half-Bridge Multilevel Inverter with Optimized DC Voltage Ratio
Qingsong Wang · Qi Wu · Giuseppe Buja · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年6月
相较于对称型级联多电平逆变器,非对称结构可在不增加模块数量的情况下输出更多电平。然而,现有非对称级联H桥多电平逆变器在直流电压比和模块数量方面存在显著限制,制约其在模块化电力变换系统中的扩展应用。为此,本文提出一种具有优化直流电压比的非对称级联半桥多电平逆变器结构,并设计相应的调制策略。该结构支持直流电压比与模块数的灵活配置,在减小模块体积的同时保持级联拓扑的可扩展性,降低系统成本,提升在中低压系统中的适用性。仿真与实验结果验证了所提结构与调制策略的正确性和可行性。
解读: 该非对称级联半桥多电平逆变器技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器具有重要应用价值。优化的直流电压比配置可减少功率模块数量,降低PowerTitan储能系统的成本和体积,提升中低压场景的经济性。灵活的模块化扩展特性契合阳光电源模块化设计理念,可应用于1500V光伏系统和储能PCS的拓扑...
基于混合逆变器的开绕组永磁同步电机驱动高精度调制策略
High-Precision Modulation Strategy for Hybrid-Inverters-Based OW-PMSM Drives
Donghui Ma · Xueqing Wang · Dianxun Xiao · Xinyu Yan 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年9月
本文研究了由两个具有不等直流母线电压的独立直流电源供电的开绕组永磁同步电机(OW-PMSM)驱动系统的高精度调制技术。为兼顾性能与成本,高压侧逆变器(INV1)采用IGBT作为开关器件,低压侧逆变器(INV2)则采用低成本MOSFET。针对2:1和3:1电压比,提出了一种双逆变器矢量平面二次划分并依据特定子扇区分配参考电压矢量的高精度调制策略。INV1采用钳位调制,INV2采用高频调制,充分利用IGBT的高耐压特性与MOSFET的高开关频率优势,实现多电平与高精度输出。实验验证了所提驱动系统及调...
解读: 该混合逆变器高精度调制策略对阳光电源新能源汽车和储能产品线具有重要参考价值。文中IGBT与MOSFET混合使用的方案,可优化应用于车载OBC充电机和ST系列储能变流器,通过高低压侧器件合理搭配实现性能与成本的平衡。特别是其2:1和3:1电压比下的矢量分配方法,可用于优化PowerTitan储能系统的...
基于Buck-Boost交流斩波器的高频链分裂相电压源微逆变器以实现高效率和低电压应力
A High-Frequency-Link Split-Phase Voltage-Source Microinverter Based on Buck–Boost AC Chopper for High Efficiency and Low Voltage Stress
Xuewen Li · Jia Liu · Xu Zhou · Jinjun Liu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
本文提出一种新型单级高频链分裂相微逆变器,采用双Buck-Boost交流斩波器构成副边交-交变换器,实现高电压增益与宽调压范围,降低高频变压器匝比,减小副边开关电压应力及器件损耗。所提先进调制策略可实现所有开关的软开关并有效抑制电压尖峰,无需额外钳位电路。该逆变器具备电压源特性与分裂相输出能力,适用于并网与孤岛运行模式,配合控制策略确保双模式下稳定运行。实验样机在600 W/50 Hz下峰值效率达97.12%,验证了拓扑有效性。
解读: 该高频链微逆变器技术对阳光电源SG系列光伏逆变器和ST储能变流器具有重要参考价值。其Buck-Boost交流斩波器拓扑实现的高电压增益(降低变压器匝比)和低电压应力特性,可直接应用于SG系列单相微逆变器的功率密度提升,降低器件成本。所提软开关调制策略无需额外钳位电路即可抑制电压尖峰,对阳光电源高频隔...
宽电压范围单级AC-DC变换器的改进轻载效率调制
Improved Light-Load Efficiency Modulation for Wide Voltage Range Single-Stage AC-DC Converter
Million Gerado Geda · Ba Phu Do · Huigyeong Song · Huu-Phuc Kieu 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年12月
提出单级AC-DC变换器轻载高效调制策略。该调制方案在改进推挽单级AC-DC变换器上实现。该变换器通过引入辅助电感在全功率宽电压范围实现零电压开关(ZVS)导通。但单级变换器通常因硬开关(HS)和环流电流占主导导致显著功率损耗而存在轻载效率低问题。为应对这些挑战,提出使用自适应开关频率提高轻载效率的调制策略。3.7kW单级车载充电器(OBC)样机实验验证了各负载水平下的理论分析。轻载转换性能包括效率和电能质量得到改善。该概念对负载水平多样化的电池储能系统(BESS)和光伏(PV)转换系统特别重要...
解读: 该轻载高效调制单级AC-DC变换器技术对阳光电源车载充电器和光伏逆变器轻载性能优化有重要应用价值。自适应开关频率策略可应用于阳光电源OBC产品,提高轻载充电效率。宽电压ZVS技术对ST储能系统的AC-DC整流级有借鉴意义。该技术对户用光伏和储能系统在低负载运行工况下的能量损耗降低有实用价值,可提升系...
三相串联端部绕组电压源逆变器的改进调制方法
Improved Modulation for Three-Phase Series-End Winding Voltage-Source Inverters
Zhi Chen · You Zhou · Feifan Guo · Christopher H. T. Lee · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年10月
为拓宽开放式绕组永磁同步电机(OEW - PMSM)驱动系统的调速范围并减少电力电子器件,本文采用了串联端绕组拓扑结构。提出了一种简化的调制策略。与空间矢量脉宽调制(SVPWM)相比,所提出的调制方法在ABC坐标系下计算四个桥臂的占空比。它避免了复杂的扇区识别和电压矢量分配计算,可简化控制器设计。串联端绕组拓扑结构的不对称性导致三相死区时间电压误差不对称。本文分析了死区时间的特性,并提出了一种新颖的死区时间补偿策略以消除电流谐波。采用自适应线性神经元(Adaline)神经网络(ANN)算法进行谐...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这篇论文提出的串联端绕组三相逆变器改进调制技术具有重要的参考价值,特别是在电动汽车驱动系统和储能变流器领域的应用潜力值得关注。 该技术针对开端绕组永磁同步电机驱动系统,通过串联端绕组拓扑结构实现了速度范围扩展和功率器件简化。这与阳光电源在储能PCS(储能变流器)和电动汽车...
变频移相调制与软开关算法用于高频隔离型矩阵式逆变器
Variable Frequency Phase Shift Modulation and Soft Switching Algorithm for High Frequency Isolated Matrix-Type Inverter
Panbao Wang · Dongxin Guo · Zehua Zhang · Wei Wang 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年6月
针对单级单相高频隔离型矩阵式逆变器(HFIMI)在常规控制下电感峰值电流过高的问题,提出一种无需额外辅助电路的变频移相(VFPS)调制策略。该单级功率变换结构由直流侧全桥逆变器和交流侧矩阵变换器(MC)组成,结合扩展移相、脉宽调制与变频调制形成混合控制策略,实现线性功率调节并简化控制器设计。MC采用高低频交错控制以降低高频导通损耗。所提VFPS策略下,设计了最小电感峰值电流的控制路径,使HFIMI在整个负载范围内实现全软开关运行,效率显著提升。实验搭建500W样机验证了该策略的有效性与可行性。
解读: 该变频移相调制与软开关技术对阳光电源车载OBC充电机和储能变流器具有重要应用价值。文章提出的单级高频隔离拓扑与VFPS策略可直接应用于:1)车载OBC产品线,通过全软开关运行降低高频导通损耗,提升功率密度,满足车载轻量化需求;2)ST系列储能变流器的DC-DC隔离级,优化电感峰值电流控制路径,降低磁...
一种改进的混合ZVS调制方法用于SiC高频三相逆变器
An Improved Hybrid ZVS Modulation for SiC High-Frequency Three-Phase Inverter
Qunfang Wu · Xinwei Fan · Qin Wang · Xiao Lan · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年3月
近年来,SiC三相逆变器因其优异性能被广泛应用于航空电推进系统,但仍面临高频开关损耗大、效率提升困难等问题。为此,本文提出一种改进的混合零电压开关(ZVS)调制策略,结合变电流滞环控制与钳位调制,在全负载周期内实现ZVS,进一步提升效率。详细分析了每相约120°钳位的控制目标、软开关谐振周期及变电流滞环特性,并阐述了钳位模式与高频调制模式切换的瞬态过程,以最小化附加损耗。实验研制了5 kW/250 kHz原理样机,峰值效率达98.88%,相较现有类似调制方案效率提升0.38%,验证了理论分析与所...
解读: 该改进混合ZVS调制技术对阳光电源SiC功率器件应用具有重要价值。250kHz高频运行下实现98.88%峰值效率,可直接应用于ST系列储能变流器的高频化设计,通过减小磁性元件体积提升功率密度。变电流滞环控制结合钳位调制的全周期ZVS实现方案,为SG系列光伏逆变器的SiC升级提供开关损耗优化路径,特别...
基于双两电平九开关变换器的多电平逆变器用于双三相或六相电机驱动系统
Multilevel Inverter Based on a Dual Two-Level Nine-Switch Converter for a Dual Three-Phase or Six-Phase Motor Drive System
V. Fernão Pires · Armando Cordeiro · Daniel Foito · A. J. Pires 等6人 · IEEE Access · 2025年1月
九开关逆变器因其功率半导体器件数量少,在双三相或六相电机驱动等双输出应用中具有显著优势,但其交流输出电压仅限于两电平。本文提出一种具有多电平输出特性的新型逆变器拓扑结构,适用于双三相或六相电机驱动系统。该拓扑由两个隔离的逆变器构成,桥臂数量由六个减少至三个,形成模块化多电平结构,在减少器件数量的同时实现更多电压电平。结合所提出的调制策略,确保系统实现多电平运行。通过Matlab/Simulink仿真及实验样机测试验证了该拓扑与调制策略的有效性,仿真与实验结果一致,验证了理论分析的正确性。
解读: 该九开关多电平逆变器技术对阳光电源新能源汽车驱动产品线具有重要应用价值。核心优势在于:1)通过双九开关拓扑将桥臂从六个减至三个,器件数量减少33%,可直接降低电机驱动系统成本和体积;2)多电平输出特性可改善电机侧电压波形质量,降低dv/dt应力和共模电压,提升SiC器件在高频开关下的可靠性;3)模块...
一种并联输入与多功能输出的双有源桥变换器
A Parallel Input and Versatile Output Dual Active Bridge Converter
Sohaib Qazi · Prasanth Venugopal · Alan J. Watson · Patrick Wheeler 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
由于基于 H 桥的隔离式直流/直流变换器易于扩展至大功率、控制机制简单且能有效利用半导体器件和变压器,它们在快速充电站、直流微电网和可再生能源整合等各种电力电子应用中占据了核心地位。在双向变换器中,双有源桥(DAB)变换器因其直接的功率流控制机制、固有的软开关实现方式、对称且模块化的结构等特点,成为常见选择。然而,传统拓扑结构在电压增益和输出功率范围较宽时,效率会显著降低。这一局限性可能会阻碍其在公共直流充电器中的应用,因为公共直流充电器通常需要适应不同的充电曲线和车辆电压等级。本文提出了一种源...
解读: 从阳光电源的业务布局来看,这项基于双有源桥(DAB)变换器的改进技术具有显著的战略价值。该技术通过并联输入和多功能输出设计,有效解决了传统DAB在宽电压增益和宽功率范围下效率骤降的核心痛点,这与我司在光储充一体化、直流微网和快速充电站等应用场景的技术需求高度契合。 在储能系统方面,该技术的双向功率...
容错控制与共模电压抑制的双三相电流源型逆变器供电电机驱动
Fault-Tolerant Control and Common-Mode Voltage Reduction for Dual Three-Phase CSIs Fed Motor Drives
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
本文提出了一种由双三相电流源逆变器(DTP - CSI)供电的电机驱动新拓扑,旨在提高容错能力的同时降低共模电压(CMV)。在该提议的拓扑结构中,双三相 CSI 模块之间共享六个公共开关,而非传统结构中的六个内侧开关。更多的控制维度和冗余性使该拓扑结构具备提升运行性能和增强容错能力的潜力。针对所提出的电机驱动系统,分别设计了正常运行和容错运行的调制策略与控制方案。在正常运行时,通过对 DTP - CSI 的电流矢量进行优化选择和排序,提出了一种降低 CMV 的方法,有助于缓解共模电磁干扰问题。在...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项双三相电流源逆变器(DTP-CSI)拓扑创新技术具有重要的应用价值和战略意义。该技术通过共享开关设计实现了容错能力提升和共模电压抑制的双重优化,与我司在光伏逆变器、储能变流器及电驱动系统领域的技术发展方向高度契合。 技术价值方面,该方案的共模电压抑制特性可直接应用于我...
优化光伏-电池混合系统:一种具有组件级最大功率点跟踪和负载共享的可重构方法
Optimizing PV–Battery Hybrid Systems: A Reconfigurable Approach With Module-Level Maximum-Power-Point Tracking and Load Sharing
Wei Jiang · Nima Tashakor · Pouyan Pourhadi Abkenar · Alexander Koehler 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月
本文提出了一种新颖的混合可重构电池与光伏(PV)系统,旨在满足对高效可再生能源日益增长的需求。该系统采用模块化可重构架构,配备紧凑的耦合电感和独特的调制策略,提高了灵活性和能源利用率。该系统确保每个光伏组件在其最大功率点(MPP)运行,以实现发电最大化,同时解决了硬线连接带来的局部最优和可扩展性等问题。电池模块能无缝适应光伏输出功率和负载需求的波动,同时确保稳定的直流母线电压输出。通过耦合电感在并联和串联连接之间创建中间状态,以管理并联模块之间的电压差。这些电感占用空间小,磁性材料使用量少。它们...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项光伏-储能混合可重构系统技术具有显著的战略价值。该技术通过模块级最大功率点跟踪(MPPT)和可重构架构,有效解决了传统固定串联系统中的局部遮蔽、失配损失和扩展性受限等痛点,这与我们在组串式逆变器和储能系统领域的技术演进方向高度契合。 该技术的核心创新在于紧凑型耦合电感...