三相PWM整流器启动冲击的抑制

采用LCL滤波器的三相电压源型脉宽调制(PWM)整流器广泛应用于中高功率场合,且可双向运行。基于坐标变换的直接电流控制方法具有控制精度高、调节速度快等优点,广泛应用于三相PWM整流器的控制。直接电流控制中的比例积分(PI)调节器会导致整流器启动瞬间产生过冲电流,使得功率器件承受较大的瞬时电流应力,影响系统的可靠性,故需研究三相整流器启动冲击的抑制方法。分析了三相电压源型PWM整流器启动过程并建立其动态模型,分析了产生过冲电流的原因,介绍了冲击电流幅值的估算方法,在此基础上提出了一种新型软启动控制方法,并通过仿真与实验验证了理论分析。

三相变流器LCL滤波器参数优化新方法

LCL滤波器体积较小,对高频电流谐波有着显著的抑制作用,广泛应用于大功率三相AC/DC变流器中。LCL滤波器的参数设计大多考虑开关频率处的谐波,以LCL滤波器输入输出端的谐波电流衰减作为优化目标,往往会导致参数设计大于实际要求,增大滤波器体积与成本,且不易理论验证是否满足总谐波失真(total harmonic distortion,THD)要求。提出一种基于THD估算的LCL滤波器设计优化方法,将THD估算模型代替实际LCL滤波器模型进行试验设计,以IEEE Std 1547.2-2008规定的并网标准中总谐波畸变率为优化目标,滤波器谐振频率为约束条件,单次谐波畸变率为修正因子,通过简化梯度算法进行LCL滤波器参数的优化,并讨论闭环系统的稳定性和电流环PI控制器的影响。最后通过仿真和实验验证了设计的合理性。

SVPWM控制三相并网逆变器AFD孤岛检测方法

三相并网逆变器在新能源发电系统和电动汽车等领域起着重要的作用,为确保系统安全稳定运行,孤岛检测是十分必要的。对基于空间矢量控制的三相并网逆变器,传统的主动频移法(active frequency drift,AFD)不能直接应用,存在检测盲区的问题,且施加的频率扰动量会对三相进网电流波形质量造成一定的影响。提出一种基于空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制三相并网逆变器的AFD孤岛检测方法,其对锁相环(phase-locked loop,PLL)计算出的相角施加扰动,但不属于主动移相法。分析孤岛检测盲区的成因以及消除盲区的可能性,并对施加扰动后的三相电流进行谐波分析,提出抑制谐波的改进半解耦控制算法,最后给出仿真和实验结果。

双向三相AC/DC变流器的无锁相环控制策略

三相AC/DC变流器广泛应用于中高功率场合,空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)以其直流电压利用率高、谐波含量低等优势,成为三相AC/DC变流器的一种常用控制方式。其需要检测电网电压进行锁相,得出电网电压的瞬时相位角,并参与坐标变换,最终得到空间电压矢量的基准。然而,由于电网电压存在畸变,且对电网电压的检测和锁相角计算过程中会产生一定的误差,从而影响控制精度。针对可实现能量双向流动的三相AC/DC变流器,讨论进行无锁相控制的可行性,提出一种无锁相环SVPWM控制方法,分析电网实际频率与参与坐标变换的相位角给定频率出现偏差时对变流器的影响,并采用无功功率闭环调节控制策略,对频率给定进行实时校正,最后通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。

一种半周期SVPWM控制的三相双向双Buck/Boost变流器

三相AC/DC变流器广泛应用于中高功率场合,传统的三相桥式拓扑上下桥臂功率管直接相连,存在直通问题,需要在驱动信号中加入死区,导致大量低次谐波的产生。三相双Buck/Boost拓扑克服了上下桥臂的直通问题,无需设置死区,大大减小了交流侧的电流谐波。分析三相双Buck/Boost变流器的工作模态,定义半周期冗余开关信号,论证屏蔽冗余开关信号的必要性,讨论整流、逆变双向切换及半周期控制的过零畸变问题,并提出改进的半周期双向空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制策略,通过仿真与实验验证理论分析的正确性。

三相双Buck逆变器过零畸变问题与解决方法

双Buck拓扑克服了传统桥式拓扑上下桥臂的直通问题,将其应用于三相并网逆变器,能够避免驱动信号死区引入的低次谐波,从而降低进网电流谐波含量,且外接快恢复二极管续流,减小了反向恢复损耗。然而,为消除电感的偏置电流以及提高逆变器效率,双Buck逆变器需采用半周期控制策略,导致了进网电流的过零畸变。针对带LCL滤波器的三相双Buck逆变器,分析半周期控制所导致过零畸变的原因,提出带纹波电流负反馈的半周期空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制方法,通过在过零点处改变空间电压矢量的基准,有效地消除了进网电流过零畸变,并讨论新型控制算法对系统稳定性的影响,通过仿真和实验验证理论分析。