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完成单位：西安交通大学、特变电工西安电气科技有限公司

主要完成人：何英杰、刘进军、周洪伟、王跃、肖国春、吕琳

项目亮点

本项目深入研究了多电平变流器PWM理论和技术，并将其应用在光伏并网逆变器和中压串联H桥SVG产品中，产生了显著的经济效益和社会效益，为我国先进电力电子装备制造做出了贡献。

项目介绍

近年来，多电平变流器在电能质量治理、新能源分布式发电等领域得到广泛研究和应用。其中，多电平变流器脉宽调制(PWM)技术对多电平变流器输出性能有着重要的影响。因此，研究多电平变流器的PWM技术意义重大。现有的多电平PWM技术在直流侧电压控制以及直流侧中点电位控制、提高直流电压利用率、降低开关损耗、降低计算量、漏电流抑制、死区窄脉冲消除和过调制处理等方面还存在关键技术难点。本项目针对这些难点，在国家自然科学基金等项目支持下，进行了10 余年的系统研究，主要科技内容如下：

(1) 对多电平变流器考虑存在相电压冗余度的任意段复杂调制序列，世界上首次完成了任意相任意电平空间矢量脉宽调制（SVPWM）和载波脉宽调制(CBPWM)的等效关系分析理论，突破了现有理论只适用于八段调制序列的局限，为理解通过CBPWM和SVPWM实现的各种多电平变流器调制方法的本质意义实现调制的优化，提供了理论指导。

(2) 提出了注入零序分量载波调制三电平逆变器直流侧中点电压平衡控制的机理，提出了针对单相、三相三电平和五电平逆变器的优化直流侧中点电压控制、降低开关损耗、降低计算量、漏电流抑制、死区窄脉冲消除和过调制处理等方面的调制策略；相应的调制技术优于国内外同类技术，解决了三电平和五电平逆变器等钳位型多电平变流器复杂应用下调制优化的难题。

(3) 提出和发明了针对串联H桥、混合串联H桥和单相三相模块混合串联多电平变流器，面向直流侧电压控制、提高高低压器件利用率、提高直流电压利用率等方面的调制策略；相应的调制技术优于国内外同类技术，解决了串联H桥和混合串联H桥多电平变流器等混合模块串联多电平变流器复杂应用下调制优化的难题。

(4) 发表论文数十篇，仅统计 SCI 收录期刊论文13篇，EI 收录期刊论文33 篇，单篇最高他引108次，获授权发明专利 8项，实用新型专利2项。研究的部分内容编写入《谐波抑制与无功功率补偿》，深受同行欢迎。基于项目有价值的研究成果大量发表在中国电机工程学报，收到广泛好评，获评中国电机工程学报特殊贡献奖。并将研究成果应用在光伏并网逆变器和中压串联H桥SVG产品中，在全国26 个省市、自治区，以及海外“一带一路”沿线国家大批量应用，经济和社会效益显著，为我国发展世界一流的电力电子装备制造做出了贡献。

项目图片

项目完成单位

西安交通大学是教育部直属的综合性研究型全国重点大学，位列世界一流大学建设高校A类、国家“七五”、“八五”重点建设高校、国家“211工程”首批重点建设的七所高校、“985工程”首批重点建设的九所高校。西安交通大学作为项目的承担和完成单位，依托国家自然科学基金项目和校企合作项目开展了“面向多电平变流器输出性能优化的PWM理论研究及应用”相关的课题研究。针对现有多电平变流器PWM技术存在的直流侧电压控制以及直流侧中点电位控制、提高直流电压利用率、降低开关损耗、降低计算量、漏电流抑制、死区窄脉冲消除和过调制处理等难点问题，展开了主要研究工作。同时还与合作单位共同完成了技术成果的转化、验证以及推广应用,在光伏并网逆变器和中压串联H桥SVG等多个领域都得到了很好的应用，取得了巨大的经济效益和良好的社会效益，为我国发展世界一流的电力电子装备制造做出了贡献。

特变电工西安电气科技有限公司是特变电工旗下的高新技术企业，先后获得 “国家新型工业化产业示范基地”等称号，实现了并网逆变器、静止无功发生器等关键设备和技术的重大突破。截止2020年公司光伏逆变器全球累计装机容量超过35GW；TSVG销量累计突破9Gvar。在本项目中特变电工西安电气科技有限公司将PWM研究的理论和技术应用于光伏并网逆变器和中压串联H桥SVG产品中，主要负责包括硬件设计制造、软件开发、实验测试等在内的工程实现与推广应用，产品在全国26 个省市、自治区，以及海外“一带一路”沿线国家大批量应用，使得项目成果得到了最大化的推广与应用，经济和社会效益显著，为项目成果的推广应用做出了重要贡献。

第一完成人简介

何英杰

副教授 西安交通大学

 何英杰，在华中科技大学获学士、硕士和博士学位，在西安交通大学电气工程博士后流动站从事博士后研究，在丹麦奥尔堡大学访问研究。现任西安交通大学电气工程学院副教授、博导，兼任IEEE Senior member、IEEE PES输配电技术委员会（中国）柔性交流输电技术分委会常务理事、陕西省电源学会常务理事、中国电工学会高级会员、中国电源学会电能质量专委会委员。研究领域为多电平变流器及其控制技术、电力电子在电力系统中的应用、电能质量及其控制技术。近年来，主持国家自然科学基金等国家级和省部级科研项目，并作为主持人承担多项与企业合作课题研究。在IEEE PE、 IEEE IE、中国电机工程学报、电工技术学报等国内外重要期刊和会议发表论文100余篇，获评中国电机工程学报特殊贡献奖，授权发明专利 5 项，参与编写专著《谐波抑制与无功功率补偿》1部。获中国电源学会科技进步二等奖1项（排名第一），陕西省高等教育教学成果特等奖1项。