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一种面向长周期应用对称多电平逆变器设计与实现的新型可靠性评估方法
A novel reliability estimation methodology towards the design and implementation of symmetric multilevel inverter for long run applications
Daki Krishnachaitanya · Chitra Annamalai · Maher Al-Greer · Sitangshu Sekhar Biswas · IET Power Electronics · 2025年1月 · Vol.18
多电平逆变器（MLIs）虽性能优越，但在长期运行中面临可靠性问题。本文提出一种基于先进仿真与统计模型的MLI可靠性评估新方法，可更准确预测故障概率。同时，设计了一种新型对称七电平逆变器拓扑结构，在开关损耗、可靠性、总谐波失真（THD）及器件数量方面均表现出优越性能，并通过硬件实验验证了其有效性。
解读: 该可靠性评估方法对阳光电源ST系列储能变流器和SG光伏逆变器的长寿命设计具有重要参考价值。文中提出的基于统计模型的故障预测方法可直接应用于PowerTitan储能系统的预测性维护策略，结合iSolarCloud平台实现智能诊断。七电平对称拓扑在降低开关损耗和THD方面的优势，可为阳光电源三电平拓扑的...
一种适用于独立及并网应用的九电平共地型多电平逆变器
A Nine-Level Common-Ground Type Multi-Level Inverter for Standalone and Grid-Connected Applications
Mohammad Zaid · Adil Sarwar · Atif Iqbal · Saniya Khan 等6人 · IET Power Electronics · 2025年5月 · Vol.18
本文中，作者设计并提出了一种新型多电平逆变器。该逆变器结构采用较少的开关器件，降低了元件电压应力，同时具备共地特性，适用于独立运行和并网应用场合。通过优化拓扑结构，系统在减少硬件成本的同时提升了效率与可靠性。仿真与实验结果验证了所提拓扑的可行性与有效性。
解读: 该九电平共地型拓扑对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器具有重要参考价值。共地特性可有效抑制漏电流，提升系统安全性，特别适用于分布式光伏和户用储能场景。减少开关器件数量可降低PowerTitan大型储能系统的硬件成本，降低元件电压应力有助于提高功率模块可靠性。该拓扑的独立/并网双模式运行特...
用于四电平逆变器多级预测电流控制的增强型采样数据模型
Enhanced Sampled-Data Models for Multistage Predictive Current Control of Four-Level Inverters
Hoang Le · Apparao Dekka · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
在多电平逆变器（MLI）的多级预测电流控制（MS - PCC）中使用基于前向欧拉法的采样数据模型，会随着采样时间的增加导致预测精度变差。这些模型还会导致多电平逆变器产生更高的谐波失真和电容电压纹波。为解决这些问题，本文为多级预测电流控制提出了基于修正欧拉法的模型，并将其应用于四电平多电平逆变器。此外，所提出的多级预测电流控制方法旨在间接降低共模电压，从而无需预先选择电压矢量和加权因子。在相同的运行场景下，在dSPACE控制的实验室样机上对采用所提出的修正欧拉法模型和现有基于欧拉法模型的多级预测电...
解读: 从阳光电源的业务角度分析，这项针对四电平逆变器的改进型多阶段预测电流控制技术具有重要的应用价值。该技术通过改进欧拉采样模型，有效提升了预测精度，降低了谐波畸变和电容电压纹波，这直接契合我司在大功率光伏逆变器和储能变流器产品线的核心技术需求。 从产品应用层面看，四电平及以上多电平拓扑是我司1500V...
可解释的深度学习多电平逆变器故障检测方法
Explainable Deep Learning Fault Detection Method for Multilevel Inverters
作者未知 · IEEE Transactions on Industrial Informatics · 2025年10月
卷积神经网络（CNNs）在多种类型的多电平逆变器故障检测中展现出了巨大潜力。尽管卷积神经网络性能卓越，但其可解释性仍是一项挑战。这是因为网络具有复杂的黑箱行为。因此，它们在实际应用中广泛采用不同模型方面带来了重大挑战。此外，仅依靠准确率是不够的，特别是在关键应用中，保持可信度和鲁棒性对于保护系统免受潜在损害至关重要。因此，本研究采用了一种名为梯度加权类激活映射（Grad - CAM）的可视化解释方法用于多电平逆变器的故障检测。Grad - CAM方法能够识别模型的重要特征并解释故障类型的检测结果...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于可解释深度学习的多电平逆变器故障检测技术具有重要的应用价值。作为全球领先的逆变器制造商，我们的产品线涵盖集中式、组串式及储能逆变器，其中多电平拓扑结构广泛应用于大功率场景。该技术通过卷积神经网络实现故障检测，并引入Grad-CAM可视化方法解决了深度学习"黑箱"问题...
基于脉冲幅度调制与令牌轮换的多电平逆变器电压平衡方法
Pulse Magnitude Modulation and Token Rotation-Based Voltage Balancing Method of Multilevel Inverter for Wireless Power Transfer
Jian Guo · K.T. Chau · Wei Liu · Yunhe Hou 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
多电平逆变器在大功率无线电能传输（WPT）系统中受到了越来越多的关注，但其开关损耗和电容电压平衡问题令人担忧。为解决这些问题，本文提出并实现了一种用于WPT系统的飞跨电容多电平逆变器（FCMLI）的Σ-Δ脉冲幅度调制（PMM）方法。该方法可同时实现宽范围输出电压调节和零电压开关。此外，本文还提出了一种基于令牌旋转的用于WPT的FCMLI飞跨电容电压平衡方法。该方法可平衡任意电压等级的FCMLI电容电压，同时保持较小的纹波并抵抗阶跃动态变化。文中还讨论了飞跨电容的相应参数选择。通过理论分析、计算机...
解读: 从阳光电源的业务布局来看，这篇论文提出的飞跨电容多电平逆变器技术及其Σ-Δ脉冲幅度调制方案具有显著的战略价值。该技术虽然针对无线电能传输系统，但其核心创新——开关损耗优化和电容电压平衡控制——与我司光伏逆变器和储能变流器的技术痛点高度契合。 首先，论文提出的零电压开关技术能够有效降低开关损耗，这对...
通过降阶区间观测器实现感应电机驱动中逆变器开路开关和电流传感器故障的同步诊断
Simultaneous Diagnosis of Open-Switch and Current Sensor Faults of Inverters in IM Drives Through Reduced-Order Interval Observer
作者未知 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年11月
本文提出了一种利用所设计的降阶区间观测器诊断感应电动机（IM）驱动器中开关断开（OS）故障和电流传感器（CS）故障的新方法。首先，该方法利用系统增广和分解技术将 OS 故障从原始 IM 驱动系统中解耦。随后，创新性地引入降阶区间观测器，以同时估计状态和 CS 故障。此外，借助区间观测器，提出了故障检测和识别方法，以有效诊断并区分 OS 故障和 CS 故障。该方法的主要优点在于，无需复杂的分类算法即可同时诊断 IM 驱动器中的这两种故障，并且能够实现鲁棒性和快速故障诊断。文章给出了实验结果和对比分...
解读: 从阳光电源的业务角度来看，这项基于降阶区间观测器的逆变器故障诊断技术具有显著的应用价值。该技术能够同时诊断开关器件开路故障和电流传感器故障，这两类故障是光伏逆变器和储能变流器运行中最常见的失效模式，直接影响系统可靠性和发电效率。 对于阳光电源的核心产品线，该技术的应用前景广阔。在集中式和组串式光伏...
基于容错分析的减少开关数单相多电平逆变器拓扑性能评估
Fault-Tolerant Analysis-Based Performance Assessment of Single-Phase Multilevel Inverter Topologies With Reduced Switch Count
Marif Daula Siddique · Prasanth Sundararajan · Mrutyunjaya Sahani · Sanjib Kumar Panda · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月
研究多电平逆变器(MLI)因元件和子组件数量多而易受多种故障影响的问题,容错(FT)能力对系统可靠运行至关重要。提供不同类型MLI的FT能力研究,分析中考虑开关和电源故障(SF)的不同故障类别,分析单开关、双开关组合和SF。提供不同故障指标对比,指导FT MLI领域未来研究方向。对两种常用拓扑进行实验验证,展示FT分析对各类故障的实用性并提供测试结果。
解读: 该多电平逆变器容错分析技术对阳光电源多电平拓扑产品设计有重要参考价值。容错能力评估方法可应用于ST储能变流器的三电平/五电平拓扑设计,提高系统在开关故障和电源故障下的可靠性。该研究对SG光伏逆变器多电平拓扑的冗余设计和故障处理策略有指导意义。容错指标对比对PowerTitan储能系统模块化设计的可靠...
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2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...
基于CGAN视觉Transformer的F型逆变器少样本开路故障诊断
A Few-Shot Open-Circuit Fault Diagnosis of F-Type Inverters Using CGAN-Based Vision Transformer
Mahmoud S. Mahmoud · Ahmed Salem · Van Khang Huynh · Kjell G. Robbersmyr · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月
多电平逆变器因结构特点广泛应用于各工业领域，但其元件增多导致故障率升高。深度学习模型虽可自动提取特征并实现精确故障诊断，但依赖大量训练样本，而实际工程中故障数据获取困难。为此，本文提出一种融合条件生成对抗网络（CGAN）与视觉Transformer（ViT）的少样本开路故障诊断方法。首先将测量信号转化为时频图像，利用CGAN生成具有相似分布的二维样本图像，再通过改进ViT结合原始与生成样本，采用多头自注意力机制提取局部与全局特征并完成故障分类。在F型逆变器实验平台上验证表明，每类仅用6个样本时，...
解读: 该少样本故障诊断技术对阳光电源多电平逆变器产品线具有重要应用价值。针对ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器普遍采用的三电平及多电平拓扑，功率器件数量增多导致开路故障概率上升，而实际运行中故障样本稀缺。该方法通过CGAN数据增强结合ViT特征提取，仅需6个样本即可达98.46%诊断准确率，可直接集成...
无电流传感器的三相PWM逆变器死区畸变补偿
Current Sensor-Less Dead Time Distortion Compensation in Three-Phase PWM Inverter
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年5月
死区失真问题是脉宽调制（PWM）电压源逆变器（VSI）中典型的问题。准确检测电流极性是成功实现死区失真补偿的关键。本文提出了一种基于幂函数的三相PWM VSI无电流传感器死区失真补偿技术。若直接应用瞬时功率理论（IPT）来构建幂函数，可能无法准确检测电流极性，本文对此进行了详细研究。在该技术中，通过检测并利用逆变器的极电压，对IPT进行重大改进，使其适用于每一相，进而为每一相构建幂函数，从而解决了这一问题。实施这种补偿无需对功率电路进行拓扑结构修改或添加额外硬件，降低了装置的总体成本和复杂度。该...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于功率函数的无电流传感器死区补偿技术具有重要的工程应用价值。死区失真是PWM逆变器固有的非线性问题，直接影响输出电压质量和系统效率，在光伏逆变器和储能变流器产品中尤为关键。 该技术的核心价值在于通过改进的瞬时功率理论，利用逆变器极电压信号实现电流极性的准确检测，无需...
航空航天应用中1MVA三电平ANPC逆变器母线的设计与表征
Design and Characterization of Bus Bars for 1-MVA Three-Level ANPC Inverters in Aerospace Applications
Di Wang · Linke Zhou · Samuel Hemming · Jiaming An 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月
母线在连接各部件方面起着至关重要的作用，广泛应用于高功率逆变器中。过去人们已做出诸多努力来降低母线的杂散电感。对于多电平逆变器而言，其换流回路比两电平逆变器更为复杂，母线的物理布局和寄生参数尤为重要。此外，对于航空航天等新型且要求更高的应用场景，母线在设计时需保证其具有无局部放电（PD）的绝缘性能，同时还要实现轻量化。鉴于航空航天应用中冷却条件较为苛刻，母线的热设计和冷却性能也值得高度关注。本文针对电动飞机推进用的 1.5 千伏、1 兆伏安三电平有源中点钳位（ANPC）逆变器，提出了一种叠层母线...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对航空航天应用的三电平ANPC逆变器母排设计研究具有重要的技术参考价值。该研究聚焦于1.5kV/1MVA功率等级的母排优化设计，与我司在大功率光伏逆变器和储能变流器领域的技术需求高度契合。 该论文提出的层叠式母排设计方法论在三个维度上具有突破性价值：首先，通过优化物...