双dq变换软件锁相环的数学模型研究

对于三相并网型PWM变换器,要求锁相环能够准确、快速地检测出电网在不对称、畸变等情况下的基波频率与相位等信息,为控制系统及时提供准确的相关信息。本文根据双dq变换软件锁相环(SPLL)的基本原理,分析、推导了三相电源基波正、负序分量与锁相角和实际电压相位之间的数学关系,建立了基于该数学关系的双dq变换SPLL模型。仿真和实验均表明该模型适用性强,能够快速有效地提取三相电源在三相不对称、三相畸变、三相不对称且畸变等情况下的基波频率、正负序分量的大小与相位。

基于滑模观测器与SPLL的PMSG无传感器控制

实现永磁同步发电机矢量控制的前提在于电机转速与转子位置信息的准确获取。为此,提出一种基于滑模观测器与软件锁相环的无传感器方法,该方法直接在转子同步旋转d-q坐标系中采用滑模观测器估计电机感应电动势,再将估计出的感应电动势作为软件锁相环输入进行转速与转子位置的估计。分析、推导出了感应电动势滑模观测器与软件锁相环的数学模型,通过仿真测试了该法在模型参数与电机实际参数相差较大的情况下,对电机多种工况的估计效果,并将其用于某永磁直驱风力发电系统中。结果表明该方法对电机参数变化与外部扰动有很强的鲁棒性,跟踪转速与转子位置准确,且算法简单,易于数字系统实现。

利用矢量合成的三电平变流器SVPWM过调制技术

三电平变流器工作于过调制区间时,由于中矢量作用时间较长,所以常规的过调制输出矢量顺序会引起较大的中点电压偏移与波动。常用的中点电压平衡控制在过调制区中应用可以抑制中点电压的偏移,但不能减小中点电压的波动。为减小过调制时产生的中点电压波动,提出了一种新的利用矢量合成的过调制输出矢量顺序,该方法可将中矢量的作用时间减小为常规过调制方式的1/3,在实现过调制目标的同时,最大程度地减小了中点电压的波动,改善了系统性能,且双模式与单模式过调制均可采用该法合成大六边形上的输出矢量。仿真结果证明了所提方法的有效性与可行性。

三电平背靠背变流器的中点电压波动分析与抑制

三电平背靠背系统的中点电压同时受两侧变流器调制方式的影响。根据三电平变流器是否为直流电压自控制系统,变流器对中点电压的影响需采用不同的分析方法。同时,背靠背系统的工作点、两侧变流器不同的SVPWM实现方式、机侧与网侧基波电流的频率比、机侧与网侧的基波电流初始过零点的时间差均会对系统的中点电压平衡产生影响。本文根据三电平背靠背系统两侧变流器功能的划分,分析了机侧与网侧变流器采用不同的SVPWM组合方式对中点电压波动的影响。理论分析与仿真结果表明,当系统工作点位于Zone-A时,网侧采用虚拟矢量合成SVPWM(VVS),机侧采用最近三矢量合成SVPWM(NTV)这种组合方式具有较好的综合特性;在Zone-B,NTV(网侧)-VVS(机侧)具有较合适的调制方法。

随机SVPWM技术在背靠背变流系统中的研究与应用

电力电子功率变换器产生的开关频率谐波是重要干扰源之一。为有效抑制开关频率谐波,除采用常用的低通滤波技术外,可以结合在电压空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)中引入随机因子的方法,减小变换器输出电压、电流的开关频率谐波。通过对两种随机方案的理论分析与比较,开关周期随机化较脉冲位置随机化对抑制开关频率谐波有更好的效果。将随机因子引入开关周期中,形成随机周期电压空间矢量脉宽调制技术(RPSVPWM),并将其应用在背靠背变流器中。对有、无随机化的SVPWM的实验数据进行对比和分析,结果证实了该方法的有效性和可行性。

直流电压自控制三电平变流器的中点电压波动机理

由自身闭环控制系统控制并稳定直流电压的三电平变流器,其直流母线电压相对该变流器是电流控制电压源,因此不能以直流电压恒定为前提分析此类变流器的中点电压平衡问题。以直流电压为受控电压源为前提,分析并推导出了二极管箝位(NPC)三电平变流器应用标准SVPWM与虚拟矢量合成SVPWM技术时的电容电流表达式,并得到了2种方法的中点电压平衡控制能力随调制比与功率因数变化的规律。理论分析表明,2种SVPWM的中点电压平衡控制能力随调制比的增大而减小,随功率因数绝对值的增大而增大,且在同样条件下,虚拟矢量合成SVPWM技术具有更好的中点电压平衡控制能力。仿真结果证明了理论分析的正确性。

Boost升压变换器平均电流控制模式的仿真

Boost变换器的开环传递函数有一个位于右半平面的零点,使得使用单一的反馈电压环难以同时保证系统在受到某种扰动作用时,既有很好的动态品质又不致造成系统失稳.平均电流控制模式是提高Boost变换器稳定性和动态调节特性的有效方法.分析并推导了Boost变换器的平均电流控制模型,通过对系统的分析和仿真,其结果证明了所建模型的正确.

基于三状态马尔柯夫链的随机周期调制PWM技术研究

应用PWM调制技术的电力电子功率变换器中的全控型器件工作在很高的开关频率状态下,高速的开关动作会产生很高的dv／dt、di／dt,导致严重的电磁干扰。随机调制技术是一种直接控制干扰源,减小系统传导EMI、改善系统电磁兼容性的有效方法,但随机调制技术的应用会引起变换器输出电压纹波峰-峰值增加和精度降低。该文将一个优化了的三状态Markov链引入到随机周期调制技术中,通过对其原理的分析和对Boost变换器的系统仿真和实验分析,结果均表明,在随机调制技术中引入这种Markov链,同样可以降低系统产生的EMI,使功率频谱特性连续分布,在保证随机调制技术优点的同时,能够有效地降低功率变换器输出电压纹波峰-峰值,提高其电压输出精度。

两种随机PWM调制技术的比较研究

PWM调制技术已广泛应用于电力电子技术中,但PWM调制信号含有大量的高次谐波,成为产生EMI的主要原因之一。开关功率变换器中应用随机PWM调制技术能有效地减小传导EMI,改善系统电磁兼容性。常用的随机PWM调制技术有随机周期调制和随机脉冲位置调制,通过对两种方法的分析与实验,结果表明随机周期调制技术具有相对更好地减小EMI的作用。

三电平PWM变流器不对称运行中点电压波动研究

三电平变流器的中点电压波动只与变流器采用的调制技术和三相电流有关。分析了三电平变流器应用抑制直流母线电压谐波的不平衡控制策略,采用标准SVPWM技术与虚拟矢量合成SVPWM(VVS-SVPWM)技术,分别在单相电压跌落与两相电压跌落情况下研究了中点电压波动规律。理论分析表明,2种SVPWM技术的中点电压平衡控制能力随功率因数绝对值的增大而增大;单相电压跌落时,中点电压波动随电压跌落比的减小而增大;两相电压跌落时,中点电压波动随电压跌落比的减小,先减小后增大;而且在同样的条件下,VVS-SVPWM技术具有更好的中点电压平衡控制能力。仿真结果证明了理论分析的正确。

两种基于Markov链随机调制技术的比较研究

电力电子功率变换器中应用随机调制技术能有效地减小传导EN I,但会引起变换器输出电压纹波峰-峰值增加和精度降低,将M arkov链引入到随机调制技术中可有效地解决这个问题。由于M arkov链的状态选择对系统的运行性能和采用数控系统实现算法的实时性和快速性有着重要的影响,通过对两状态M arkov链和3状态M arkov链随机周期调制DC/DC变换器的仿真研究,结果表明3状态M arkov链随机周期调制技术具有更好的特性。

一种抑制半桥逆变器输出电流畸变的新方法

半桥逆变器应用广泛,但存在直流分压电容不均压,使分压电容中点电压漂移,导致输出电压和电流畸变的缺点.分析了引起输出电流畸变的原因,并提出可根据系统工况分段控制开关频率的方法来解决由这些原因引起的输出电流畸变.通过对系统的仿真分析,结果表明该方法简单易行,能够比较有效地解决这一问题.

直驱型永磁同步风力发电机无传感器控制

在分析直驱型永磁同步风力发电机数学模型的基础上,确定了一种基于滑模观测器和扩展卡尔曼滤波的转子位置和转速估计方法,并给出了系统控制策略。针对内埋式永磁同步电机直轴和交轴电感差别较大的特点,采用两相静止坐标系下的基于扩展反电动势的永磁同步电机滑模观测模型,并将耦合项作为扰动量进行解耦计算。采用卡尔曼滤波器以便滤除估计的扩展反电动势测量噪声分量,并增强其对于系统扰动和参数变化的鲁棒性。采用三相锁相环进行转子位置角和转速的提取。仿真和实验结果表明:该方法可以快速准确地得到转子位置和转速信息并应用于系统控制。

基于马尔可夫链的双随机PWM技术研究

开关功率变换器中应用双随机调制技术能有效地减小传导EMI,改善系统电磁兼容性,但引起了变换器输出电压脉动增加,精度降低。本文构建了两个独立的马尔可夫(Markov)状态转移概率矩阵,并将其引入到双随机调制技术中,建立了基于Markov链的双随机调制DC/DC变换器系统仿真功能模块。由系统仿真提供的结果表明,双随机调制方式中引入马尔可夫链,在不影响连续功率频谱特性的前提下,能有效地改善变换器的输出电压精度。

双随机PWM在DC-DC变换器中的实现及性能分析

随机调制技术因其能够减少噪音,驱散谐波能量而使之具有更宽的带宽,减小常规的PWM调制中快速开关运行产生的干扰。这种方法不需要改变电力电子系统拓扑结构,也不增加系统额外耗费和体积,是解决PWM型电力电子系统中形成的传导电磁干扰问题的有效方法之一。特别是双随机调制技术具有更好的减少离散谱峰值的作用。文中分析了双随机调制技术的原理,并将TMS320F2812DSP实现的双随机PWM信号应用于实际的DC-DCboost变换器。研究结果表明,双随机调制技术能够较好地抑制常规调制方式所引起的传导EMI,比任何一种单随机调制具有更好地削减峰值和遣散功率谱的效果,从而有利于改善电力电子系统的电磁兼容性(EMC)而不影响功率变换器的输出特性;同时也证明了双随机PWM技术的工业应用是可行的。

BOOST变换器恒频滑模变结构控制研究与仿真

本文通过对Boost变换器工作在电感电流连续时的两种不同模态下,对状态方程进行分析。构造出恒定开关频率滑模变结构控制的切换函数和控制函数,并分别设计了基于电压参考值与电流参考值两种恒定开关频率的滑模变结构控制模型。通过MATLAB对其进行仿真,结果表明所用方法能获得更好的启动特性和抗扰动特性。

随机调制技术与频率抖动技术抑制传导EMI的比较

随机调制技术和频率抖动技术两种方法都能解决常规PWM型电力电子系统产生的电磁干扰问题.通过对随机频率调制技术和频率抖动技术两种方法的分析和实验测试,证明了在同样的条件下,随机频率调制方案比频率抖动技术能够更好地减小功率变换器产生的传导电磁干扰,而且,通过适当增加开关频率的随机程度,使变换器输出电压的频谱呈现出更为连续的特性,有利于改进电力电子装置的电磁兼容性.

兆瓦级永磁直驱式风力发电系统中背靠背变流器系统的设计

本文介绍了用于2MW直驱风力发电系统的自研全功率变流器的组成与设计,详细分析了该变流器系统所采用控制策略,认为在这一功率等级下,采用Us/fs=E0/fs矢量控制技术较常用的最大转矩/电流比控制更有利于系统的安全运行。同时,对其中的其它关键系统设计(通讯系统、系统保护与监控系统)做了说明。通过在风场的实际测试与运行,结果表明所设计的变流器系统能够满足设计要求,并配合整套风机系统实现最大功率捕获。

概率密度函数对双随机PWM变换器EMI特性影响研究

电力电子系统中,双随机调制技术能够有效地抑制和减小传导电磁干扰(EMI),而不需增加额外耗费。通过对随机调制开关函数中引入不同的随机分布规律,分析了功率变换器输入电流的谱估计,结果表明应用随机调制技术时,不同的随机分布规律对电力电子系统的EMI特性影响不大;变换器在应用双随机PWM技术时,选择简单的均匀分布规律,可以减少控制系统资源的耗费,通过随机程度参数的调节可以方便地使电力电子系统获得更好的电磁兼容性。

基于DSP实现的通用双随机PWM方案(英文)

提供了一种新的双随机脉冲调制技术,它能够很好地减小电力电子系统中存在的传导电磁干扰,这个调制技术是通过同时改变开关频率和脉冲的上升沿位置来实现的。与已经存在的任何一种单随机方案相比,双随机调制技术驱散谐波能量而使之具有更宽的带宽,能更加有效地减少功率变换器系统的离散谱峰值。给出了基于三菱数字信号处理器实现双随机PWM调制信号的技术及其实验结果。