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提高可靠性的NPC逆变器PWM方法研究
Reliability Enhanced PWM for NPC Inverter Focusing on Lifetimes of DC-link Capacitors and Power Devices
Dong-Jin Lee · Jae-Heon Choi · Ui-Min Choi · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月
功率器件与直流母线电容通常被视为电力变换器中可靠性最关键的元件，其热应力导致的损耗是引发失效的主要原因。已有研究通过降低热负荷提出了多种改进寿命的PWM方法，但大多仅单独考虑某一类元件。本文提出一种新型PWM策略，可同时降低NPC逆变器中直流母线电容与功率器件的热应力，从而协同提升整体可靠性。通过仿真与实验验证了所提方法的有效性与可行性。
解读: 该可靠性增强PWM技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。文章提出的协同优化策略可同时降低直流母线电容和功率器件热应力，直接契合阳光电源三电平NPC拓扑架构。在储能系统长周期运行场景下，该方法可显著延长关键元件寿命，降低OPEX成本。建议将此技术集成到iS...
面向可靠性的光伏系统NPC逆变器设计——聚焦直流链路电容组与功率器件寿命
Reliability-Oriented Design of NPC Inverter in PV Systems With Focus on Lifetimes of DC-Link Capacitor Bank and Power Devices
Gahyeon Yeo · Ui-Min Choi · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年2月
可靠性已成为光伏（PV）逆变器设计中的关键因素，尤其针对功率器件和电容器等薄弱环节。直流链路电容通常以串并联形式构成电容组，需在电压等级和容值上满足系统要求。然而，电容器体积大、成本高且易失效，亟需优化其配置。同时，散热系统容量的选择直接影响逆变器的功率密度及器件可靠性。本文针对30 kW光伏系统，提出一种面向可靠性的中点钳位（NPC）逆变器设计方法，综合考虑运行工况、系统直流/交流容量比及脉宽调制策略等因素，优化电容组在寿命、成本、体积和截面积等方面的配置，并合理设计散热系统以提升功率器件可靠...
解读: 该NPC逆变器可靠性设计方法对阳光电源SG系列大功率光伏逆变器及ST储能变流器具有直接应用价值。文章提出的直流链路电容组优化配置策略，可指导阳光电源1500V高压系统中薄膜电容的串并联设计，在满足寿命目标前提下降低成本与体积。功率器件散热系统与PWM策略的协同优化思路，可应用于三电平拓扑的SiC模块...