三相电压型PWM整流器准定频直接功率控制

建立三相电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器在不同坐标系下的数学模型,分析直接功率控制(direct power control,DPC)的工作原理。针对直接功率控制中开关频率变化问题,通过对PWM整流器瞬时功率分析推导,提出一种内环直接采用电流控制的新型准定频直接功率控制策略。仿真验证了算法的可行性。采用PM300DVA120智能功率模块,设计50 kVA的三相电压型PWM整流器控制实验,在10 kHz、5μs的开关频率下获得良好的实验结果。实验结果表明,所提方法实现单位功率因数运行,与现行的DPC-SVM定频控制方法相比,具有更好的动静态响应性能。

一种低开关频率PWM整流器的满意预测控制策略

结合满意控制和模型预测控制两者的优点,提出一种三电平脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器的满意预测复合控制方案,实现了低开关频率下PWM整流器的高效运行,进而降低开关损耗、抑制电磁干扰。给出三电平PWM整流器的离散数学模型,分析其模型预测控制的实现方法,着重探讨满意预测控制器的设计,并给出PWM整流器隶属度的模糊判决方案。针对三电平拓扑存在的高du/dt冲击问题,给出其对应优化开关序列,消除du/dt冲击的同时,降低了系统计算耗时。仿真和实验结果表明,系统在低开关频率下运行时能有效抑制输入电流畸变,保证较高的功率因数,并保持良好的动稳态性能。

滞后电流控制的PWM电压型高频整流电源研制

从滞后电流控制的角度阐述了ＰＷＭ电压型高频整流器的基本工作原理，较详细地介绍了控制系统的设计思想。理论和实验证明了ＰＷＭ电压型高频整流器具有功率因数为１。

电网电压不平衡情况下PWM整流器恒频直接功率控制

恒频直接功率控制(constant switching frequency direct power control,CSF-DPC)具有开关频率固定、动态性能好、系统采样频率较低等优点。电网电压不平衡会在脉宽调制(pulse width modulation,PWM)型整流器交流侧产生大量谐波电流,使系统有功功率大幅波动,恶化系统性能。针对上述情况,提出一种新型恒频直接功率控制策略。该策略首先分离出电网电压和电流正、负序分量;然后在正、负序双旋转坐标系下计算瞬时功率与参考值之间的误差,根据误差生成整流器正、负序参考电压;合成后采用空间矢量调制(spacevector modulation,SVM)算法产生整流器电压,对功率进行补偿。该策略可有效抑制交流侧电流谐波,减小系统无功功率直流分量,稳定系统输出的有功功率,改善系统稳态性能。仿真与实验结果证明了该策略的正确性和有效性。

微网储能用高频链矩阵整流器的SPWM控制

以适配于微网直流储能环节的隔离型单位功率因数PWM整流器为研究对象,针对高频链矩阵式整流器的拓扑结构,提出一种基于电源电压绝对值逻辑的SPWM调制方法,阐述了其工作原理,分析了具体工作过程,进行了策略优化,并以实验进行了分析研究。所得结果表明,新型绝对值逻辑SPWM调制策略对高频链矩阵式整流器的控制是可行、有效的,有关研究工作可望为高品质微电网的储能功率变换器研究提供有益的参考。

三相电压型PWM整流器定频模型预测控制

针对模型预测控制(model predictive control,MPC)采样频率较高、开关频率不确定等问题,提出了一种三相电压型脉宽调制整流器(voltage source PWM rectifier,VSR)定频模型预测控制(model predictive control with fixed switching frequency,FSF-MPC)。分析了三相VSR各电压矢量在六个扇区内对d、q轴电流瞬时变化的影响,基于电流预测模型,在固定时间间隔内以满足电流误差最小为原则计算各电压矢量作用时间。采用空间矢量调制原理获得功率器件的开关状态,实现模型预测控制的定频控制。1 kW样机的仿真与实验结果表明,与不定频模型预测控制相比,所提FSF-MPC控制算法开关频率恒定,且无需较高的采样频率,可有效降低纹波电流和电流失真,提高三相VSR系统的运行性能。

PWM高频整流技术

对 PWM高频整流器的主电路拓扑结构、工作原理作了简要叙述 ,特别是对国内外PWM高频整流器的各种控制方式及其存在的问题和发展动向进行了综述 ,介绍了一些新型控制技术及其应用情况。

PWM整流器的过调制固定开关频率控制方法

研究了PWM整流器中固定开关频率PWM电流控制方法 ,分析了调节器饱和对电流控制效果的影响 ,分析和实验证明 。

三相高频PWM整流器的预测电流控制

研究了三相高频PWM整流器的数学模型,分析了预测电流控制方法的基本原理,给出了电压控制环路计算的方法。最后给出了实验结果。

高压大电流磁轴承功率放大器的系统研究与应用

针对三相三线制交流电网输入、高压大电流隔离输出、交流掉电不间断供电10 min,以及较大频率响应范围、稳态特性和动态特性良好的要求,提出一种N+1冗余不间断的稳压电源和三态PWM调制的功率放大器。阐述了磁悬浮轴承控制系统的工作原理,设计并制造了600 V/60 A的高压大电流功率放大器系统。实验结果表明,稳压电源能够实现10 min左右的不间断供电且变换器具有冗余功能,磁轴承功率放大器具有较小的输出电流纹波,同时具有较好的跟随特性、稳态特性、动态特性和较大频率响应范围。样机实验结果表明,所设计系统能够满足要求,对磁悬浮轴承控制系统的商业化生产制造具有一定的指导意义。

煤矿工业热风炉智能供电系统功率因数复合调制的研究

由于在实际应用中,煤矿工业热风炉智能供电系统存在着功率因数低、谐波扰动大等问题。为此,提出高频率启停煤矿工业热风炉智能供电系统功率因数复合调制方法。利用整流器数学模型计算直流侧稳态电压,并建立功率因数调制信号质量函数,计算高频启停状态下的有功功率和无功功率。获取功率因数复合调制反馈量,对比该反馈量与供电系统稳定状态下的功率,将差值输入至PI调节器内,控制高频率启停设备电流,实现煤矿工业热风炉智能供电系统功率因数复合调制。实验结果表明:计算煤矿工业热风炉智能供电系统稳态电压数值较为准确,有效实现高频率启停煤矿工业热风炉智能供电系统功率因数复合调制,应用效果较为显著,为电力系统工程中功率因数补偿和电压稳定等问题提供有力支撑。

基于高频开关电源的通信设备整流模块设计与性能优化

文章基于高频开关电源的通信设备整流模块设计与性能优化展开研究,旨在提出一种高效稳定的电源解决方案。设计直流/直流(Direct Current/Direct Current,DC/DC)变换电路,实现对直流电压的变换和稳定输出,并设计多种监控电路,包括配电监控电路、绝缘监控电路、主监控电路,以全面监测和管理整流模块的工作状态,保障系统的安全稳定运行。通过优化调整脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)频率和占空比,确定最佳参数配置,获得稳定且低纹波的输出电压。这些研究成果为通信设备提供一种可靠的电源解决方案,具有重要的实际应用价值。

PWM闭环控制的开关电源系统模型研究

通过数学分析方法 ,把开关电源电路表示成线性传递函数或非线性控制模型 ,可以建立一种全系统的符号仿真模型 ,最终达到提高仿真速度和实现较大系统主控回路联合仿真的目的。

SiC MOSFET在三相PWM整流器中的研究与应用

新一代宽禁带半导体SiC器件相比传统Si器件在耐压、高频、高温等性能方面有很大优势。该文基于SiC MOSFET三相PWM整流器设计了SiC MOSFET的驱动电路;SiC MOSFET在三相PWM整流器的高频化设计,可以使交流侧的输入电感量进一步减小,这有利于提高电源的功率密度,但也容易导致整流器启动时刻出现过流问题。针对这一问题,提出了启动时刻通过合理设计电压电流双环控制中电压环的输出值作为限幅值的方法来抑制启动过流,并通过实验验证了该驱动电路满足设计要求和启动过流抑制方法的有效性。

三相桥式PWM整流器高频化控制研究

三相电压源型桥式脉宽调制(PWM)整流器由于其交流侧功率因数高、谐波含量少等优点,广泛应用于各种工业、航空航天等场合。近年来出现的碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)功率器件具有阻断电压高、导通电压低、开关损耗低、耐高温工作等特点,对整流器效率的提升及实现高功率密度均有重要意义。将SiC MOSFET应用于三相桥式PWM整流器,研究了整流器高频和低频数学模型,并针对高频下数字控制处理时间长的影响,对程序中的空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法进行分析简化。最后设计了5 kW三相桥式PWM整流器原理样机,通过仿真与实验验证了控制算法的合理性。

重复控制的单相高频隔离PWM整流器

为解决高频隔离整流器半导体开关电压应力大的问题,并提高并网电流的控制性能,提出一种双向功率流两级高频隔离整流器的调制和控制方法,并对其工作模态和软开关条件进行详尽的分析。该整流器由副边的全桥、高频隔离变压器和原边的周波变换器构成,并加入钳位电路消除变压器原边的电压过冲和振荡。设计其调制方法,建立其数学模型,并采用复合重复控制的双闭环策略进行输出电压和电网侧电流的高性能控制。周波变换器和钳位电路均实现了零电压开关,副边全桥电路部分实现零电压开关。制作了1 kVA的实验样机,实验结果验证了调制方法和控制策略的有效性。该高频隔离整流器结合了常规单相PWM整流器和高频隔离变换器的特性,其更有输出电压范围更广,双功率流、高功率密度和电网侧电流质量高且功率因数可调节等特点,非常适合电动汽车充电领域。

PWM频率对高速无刷直流电动机转矩脉动影响分析

针对1.2 kW高速无刷直流电动机(BLDCM)在低频脉宽调制(PWM)控制下转矩脉动较大的问题,分析了在新型PWM_ON_PWM调制方式下,高速BLDCM导通区和换相区的转矩与PWM频率的关系。借助Maxwell及Simplorer软件,搭建了单电流闭环高速BLDCM联合控制仿真模型,研究了在10 000 r/min下不同PWM频率对电动机电流、转矩波形的影响,并进行了驱动实验。仿真和实验表明:PWM频率的提高可减小电流脉动,提高电流品质,可有效抑制电动机的转矩脉动,且其抑制效果会在达到某一频率段后趋于稳定。

大功率高频微波发生器的PWM整流器研究与应用

大功率高频微波发生器为解决传统的不控整流带来的进线电流谐波大和功率因数低的问题而采用脉宽调制(PWM)整流方式,在分析PWM整流器基本原理和数学模型的基础上,归纳出可行的电流直接控制方式,通过仿真和实验测试,验证了采用该方案的大功率高频微波发生器具有总谐波失真小于5%、功率因数大于0.99、微波频率频宽小于2 MHz、微波功率稳定度小于100 W等优异性能。

额定功率下高速机车谐波特性的仿真分析

通过综合分析高速机车脉宽调制（PWM）整流器谐波电压产生的过程和牵引供电系统的谐波阻抗特性，对高速机车以额定功率运行时谐波的动态特性进行了计算和分析．采用双傅立叶级数和Bessel函数推导出PWM整流器谐波电压的计算式；基于分布参数模型导出了接触网谐波阻抗的表达式，进而对串联、并联谐振进行了分析．在此基础上，对机车在额定功率下的谐波电压和谐波电流进行了仿真计算和频谱分析．结果表明：谐波电压和谐波电流的频谱特性均与机车位置有关，尤其是谐波电流的变化更大；特定次谐波在特定线路位置发生串联谐振，且谐振位置随机车位置变化；谐波电流含量很小，主要集中在3～9次低次谐波和发生串联谐振的频带．

大功率交流电力机车脉宽调制方法

针对大功率交流传动电力机车最高开关频率比较低的特点,研究了其在整个速度范围内的调制策略,在低载波比条件下研究并分析了一种中间60°调制方案,在此基础上分析了在不同调制方法和不同载波比之间切换的原则,实现了异步调制、普通同步调制、中间60°调制以及方波之间的平滑切换,最后通过仿真和实验给予了验证。