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五电平嵌套中点钳位变换器的开关开路故障容错运行
Open-Circuit Switch Fault-Tolerant Operation of Five-Level Nested Neutral Point Clamped Converter
Mahyar Hassanifar · Milad Shamouei-Milan · Kourosh Khalaj Monfared · Yousef Neyshabouri 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月
五电平嵌套中点钳位（5L-NNPC）变换器在可再生能源转换、并网系统及电机驱动中具有广泛应用前景。然而，任一开关发生开路故障（OCF）将导致逆变器停机。为此，本文提出一种包含故障检测、诊断与容错运行的综合容错策略。采用基于模型的双层方法实现故障开关的准确识别，并结合模型预测控制（MPC）与开关状态重构，实现故障后部分功率输出。针对故障后开关状态减少及相电压不平衡问题，自动调节多目标代价函数的权重因子，有效平衡飞跨电容电压。仿真与实验结果验证了所提方法在故障检测准确性及容错运行能力方面的有效性。
解读: 该五电平NNPC变换器容错技术对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器中，所提出的基于MPC的故障诊断与容错策略可显著提升系统可靠性，实现IGBT开路故障后的降额运行，避免整机停机造成的经济损失。对于SG系列大功率光伏逆变器，五电平拓扑的容错能力可保障电站持续并网发电。在电动汽车驱...
用于五电平嵌套中点钳位逆变器全频运行的简化有限集模型预测控制
Simplified Finite-Set Model Predictive Control for Full-Frequency Operation of Five-Level Nested Neutral-Point-Clamped Inverters
Qingle Sun · Zifan Lin · Zhifu Wang · Herbert Ho Ching Iu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
本文提出了一种用于五电平嵌套中点钳位（5L-NNPC）逆变器的简化有限集模型预测控制（FS-MPC）算法。该算法在保证低电流谐波和全频运行性能的同时，显著降低了计算负担并简化了权重因子的整定过程，提升了复杂多电平拓扑的控制效率。
解读: 该研究针对多电平拓扑的控制优化，对阳光电源的高功率密度组串式逆变器及大型集中式逆变器具有重要参考价值。5L-NNPC拓扑能有效降低功率器件的电压应力，提升系统效率。该简化FS-MPC算法通过降低计算复杂度，有助于在现有DSP/FPGA硬件平台上实现更复杂的控制策略，提升逆变器在弱电网环境下的电能质量...
五电平嵌套中点钳位变换器的电容电压平衡与电流控制
Capacitor Voltage Balancing and Current Control of a Five-Level Nested Neutral-Point-Clamped Converter
Apparao Dekka · Mehdi Narimani · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年12月
五电平嵌套中点钳位（5L-NNPC）变换器是中压（2.3–7.2 kV）大功率应用（如中压驱动、风能转换及并网系统）极具前景的拓扑。相比现有五电平拓扑，5L-NNPC显著减少了开关器件、续流/钳位二极管及飞跨电容的数量，在提升功率密度和降低成本方面具有显著优势。
解读: 该拓扑对阳光电源的中压大功率产品线具有重要参考价值。随着光伏电站向更高电压等级（如1500V及以上）及风电变流器向中压化发展，5L-NNPC通过减少器件数量降低了系统复杂度和成本，有助于提升大功率组串式逆变器或中压储能变流器（PCS）的功率密度。建议研发团队关注其电容电压平衡控制策略，以优化在高压并...