随着国家《第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》的发布，智慧能源将成为今后几年重点发展与建设的方向，其中源网荷储互动、多能协同互补、用能需求智能调控均会利用到电力电子技术和信息技术。近些年，不断有学者尝试将电力电子与信息交叉融合，从起初通过单纯的电压或频率扰动携带简单信息以便实现控制策略，到目前提出能量信息一体化的概念，逐渐将电力电子变换蕴含的信息特性发挥了出来。

电力电子变换器通过功率和数据信息复合调制，使其在电能变换传输的同时实现数据信息的传输，达成了能量信息的一体化，极大地促进了电力电子装置的数字化和智能化。图1概括表示了能量信息一体化系统，其通过将电能和数据信息一体化传输至目标变换器，使目标变换器根据所接收的信息调节自身工作状态，达成电能调控的目的。

但是，能量信息一体化中的通信速率与现有成熟的通信技术相比依旧较低，目前只能满足低数据量和对通信速率要求不高的应用场景，且对通信过程的分析与验证均是在稳态工况下进行的，没有考虑负载变化的工况。

图1 能量信息一体化系统示意图

为进一步提升变换器能量信息一体化中的通信速率，沈阳工业大学电气工程学院的研究人员郭昊、李岩、侯冰冰、井永腾，在2022年第14期《电工技术学报》上撰文，针对交错并联DC-DC变换器的电路结构，提出了基于多进制正交幅度调制（Multiple Quadrature Amplitude Modulation, MQAM）的交错并联DC-DC变换器能量信息一体化技术。

图2 变换器能量信息一体化实现方法

研究人员通过分析交错并联结构的变换器与MQAM间的联系，揭示了二者在信息传输上所具有的一致性并说明了所提技术的原理。还建立了交错并联变换器传输电能与信息的数学模型并加以计算分析，得到解调环节的相关参数。

他们指出，采用该技术对交错并联DC-DC变换器的控制信号加以调制达成了MQAM的效果，实现了16进制数据信息的传输，通信速率达到了10kbit/s，使之相较于PSK或ASK方式拥有更高的通信速率。根据变换器能量信息传输数学模型，将变换器传输的电能部分和信息部分区分开，既得到了信息解调的判据，也更直观地说明了电力电子变换含有信息传输的属性。

另外，研究人员依据变换器的控制运行特点，通过简化调制和优化解调，提出了适用于变换器的基于MQAM的能量信息一体化实现方法，能够满足电能与通信要求。通过改进调制与解调环节中的星座图，使变换器在负载变化工况下仍能准确完成通信，扩展了变换器能量信息一体化的应用工况。

他们表示，该技术在电能可靠变换传输的条件下，在电能变换传输可靠的情况下，通过单一通信载波频率将多进制数据信息并行传输，大幅提升了通信速率。而且在负载变化工况下仍能实现通信，且比特出错概率较低；无需使用额外的通信外设，只需在变换器控制中增添相关环节即可。该研究成果为电力电子变换器实现高水平能量信息一体化发展提供了参考。

本文编自2022年第14期《电工技术学报》，论文标题为“基于多进制正交幅度调制的交错并联DC-DC变换器能量信息一体化技术”。本课题得到国家自然科学基金智能电网联合基金的支持。