不平衡电网下电流源型PWM整流器改进型无差拍控制

三相电流源型PWM整流器运行在电网电压不平衡情况下,引起直流侧及网侧电流存在大量低次谐波,势必对后级变换器供电稳定性、安全性等存在不利影响。针对该问题,首先建立整流器数学模型,推导出不平衡电网下直流侧电压和网侧电流表达式,揭示出系统直流侧和网侧电流产生低次谐波的机理。其次,根据瞬时功率理论设计内环电流参考指令,并利用无差拍控制实现网侧电流对参考电流的跟踪。然而传统无差拍控制存在延时问题,将影响网侧电流的跟随性能,造成电能质量下降。为解决该问题,提出了网侧电流内环改进型无差拍控制,利用两步预测法补偿系统延时。最后,基于Matlab/Simulink平台搭建仿真模型,验证所提控制策略的正确性与有效性。结果表明,所提方法能有效抑制直流侧和网侧电流低次谐波,实现网侧电流正弦化和直流侧电压稳定输出。

定频PWM控制混合桥双LLC谐振变换器研究

针对宽输出电压应用中传统频率控制LLC谐振变换器工作频率范围宽且存在较大循环电流的问题,提出1种定频PWM控制混合桥双LLC谐振变换器。根据原边侧结构的不同,所提变换器有3种拓扑结构形式,分别为半桥-半桥双LLC谐振变换器、半桥-全桥双LLC谐振变换器、全桥-全桥双LLC谐振变换器。其中,原边侧结构并联输入,2个变压器二次侧串联输出。相较于传统频率控制LLC变换器,3种拓扑形态始终在谐振频率点工作,缩小了开关频率范围;在PWM控制策略下,可以分别实现2倍电压增益、3倍电压增益和4倍电压增益以适应宽电压场合;电路中循环电流损耗低,软开关性能良好。Simulink仿真和实验结果验证了所提方案的可行性。

基于非线性扰动观测器的三相PWM整流器滑模控制

针对交流微电网中三相PWM整流器的运行状态易受负载扰动、滤波电容参数摄动影响的问题,本文提出一种基于非线性扰动观测器的三相PWM整流器滑模控制方法。首先,将负载扰动、滤波电容参数摄动等视为集总扰动,构建电压环非线性模型。其次,设计非线性扰动观测器,实现集总扰动的在线估计。为实现主动抗干扰控制和滑模抖振抑制,将估计的集总扰动引入到滑模面中,得到了一种含有扰动估计的新型滑模面。最后,基于滑模控制理论设计电压外环滑模控制器,并采用Lyapunov稳定性理论对其进行了稳定性证明。动态性能测试结果表明,非线性扰动观测器能够快速、准确地对集总扰动进行估计;与双环PI控制相比,所提控制的过渡过程时间减少了60%,电压跌落量减少了54%;滤波电容参数变化时,所提控制的动态性能保持良好。稳态性能测试结果表明,与传统滑模控制和双环PI控制相比,所提控制的电流总谐波畸变率分别减少了70%和44%,同时滑模抖振得到了有效地抑制。测试结果证明了所提控制方法的强抗负载扰动能力和良好的滤波电容参数鲁棒性。

双闭环控制的三相电压型PWM整流器的研究

针对传统的不控整流电路中网侧电流谐波很大、晶闸管相控整流电路中深控时网侧功率因数低和闭环控制时动态响应慢等问题,设计出一种引入脉冲宽度调制技术的三相电压型整流器。在完成三相电压型整流器的电压外环电流内环的双闭环控制系统设计的基础上,对其进行了仿真实验。仿真结果表明,与不控或相控整流电路相比,该三相电压型PWM整流电路中,不仅输入电流的谐波大大减小,电能可双向流动,能够实现整流和逆变状态下的单位功率因数运行,还可较好地抑制负载突变时直流侧电压的波动,从而显著提高系统的抗扰能力,真正实现绿色环保和高效节能的高度结合。

一种基于离散时域模型的单相PWM整流器控制参数多目标优化设计方法

单相PWM整流器一般采用电压外环比例积分、电流内环比例谐振的双闭环控制方法,在实现交流侧高功率因数的同时稳定直流侧输出电压,因此受到国内外学者的广泛研究。然而,在内外环控制参数设计阶段,传统设计方法一般根据经验选取控制参数,参数选取范围较大,且无法量化评估控制参数的时域控制效果,导致参数优化整定困难。为此,该文提出一种基于离散时域模型的内外环控制参数多目标优化设计方法。首先,采用传统设计方法确定电压外环比例、积分控制参数以及电流内环比例、谐振控制参数的安全设计空间;然后,基于离散时域模型将安全设计空间正映射至控制参数的时域性能空间,实现电流内环控制参数对交流侧功率因数以及电压外环控制参数对直流侧电压超调量的量化评估。在此基础上,通过进一步约束性能目标得到性能优化设计空间,考虑内外环控制参数的耦合效应,对内外环性能优化设计空间进行重新组合,再将其映射至性能空间,得到内外环控制目标帕累托最优前沿下的最优设计空间,从中选取内外环控制参数的优化设计点,在典型工况下实验测得的交流侧功率因数为0.981 26,直流输出电压超调量绝对值为1.37%,证明了所提优化设计方法的正确性。

双重化PWM整流器自抗扰模型预测直接功率控制

针对车载双重化脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器控制性能易受到模型不确定性和列车运行条件(输入电压、功率等级、电路参数等)变化影响的问题,提出一种基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)和模型预测直接功率控制(model predictive direct power control,MPDPC)的双闭环控制算法。其中,外环基于自抗扰控制理论,构建了基于误差驱动的ADRC(error-based ADRC,EADRC)控制器调节直流侧电压;内环结合基于内模原理的功率补偿方案使用两步MPDPC算法实现电流信号的控制。仿真和实验将所提自抗扰模型预测直接功率控制(ADRC-MPDPC)算法与传统基于比例积分的直接功率控制(proportional integral-based direct power control,PI-DPC)算法和PI-MPDPC方法进行对比,结果表明所提策略在系统启动、负载变化及工况切换等场景表现出更优的动态特性和鲁棒性能。

三相电压型PWM整流器的虚拟转矩冲量平衡控制策略

模型预测控制具有结构简单、鲁棒性强和动静态性能良好等优点,因此其在三相电压型PWM整流器系统中得到了广泛应用。然而,模型预测控制的电压外环采用PI线性调节器进行调节,影响了直流侧电压的动态性能。为此提出了虚拟转矩冲量平衡控制策略,从而使直流侧电压仅经过1次调节即可实现快速收敛。为了实现此策略,首先,根据数学模型推导得到了虚拟转矩的表达式;其次,根据负载突变前、后直流侧输出电压保持不变,同时结合功率守恒原则,分析建立了负载突变时的虚拟转矩冲量平衡控制方程,求得零矢量与前进矢量的作用时间;最后,通过仿真和实验实现了三相电压型PWM整流器系统负载突变时的虚拟转矩冲量平衡控制,验证了所提算法的正确性与有效性。

含负载前馈补偿的电流型PWM整流器改进无差拍控制

针对三相电流源型PWM整流器直流侧电压-直流侧电流双闭环控制策略中动态响应速度较慢、参数整定复杂的问题,该文提出一种无差拍预测电流控制与负载功率前馈补偿相结合的改进控制策略。首先,分析三相电流源型PWM整流器在两相静止坐标系中的网侧离散化数学模型,在此基础上,电流内环采用无差拍控制跟踪网侧电流,但由于电感参数与控制延时的影响,将导致网侧电流控制精度及波形质量下降。针对此问题,该文采用改进型无差拍控制策略,并利用根轨迹法对电流内环稳定性能进行分析。在环路设计中,通过在外环上加入负载功率前馈等效电流,加快了系统动态响应,解决了负载突变时直流侧电压超调问题。最后,对传统方案和改进方案进行了对比仿真测试和样机实验,验证了所提控制策略的正确性。

模式切换结合模糊PWM的气动容腔压力控制方法

容腔压力是管路系统的主要控制对象,用高速开关阀代替普遍使用的比例阀进行压力调控,可大幅降低系统成本。针对单腔双阀压力跟踪系统,提出了一种模式切换结合模糊PWM的气动容腔压力控制方法。该方法的目的是减小超调,降低调节时间,提高压力跟踪性能。首先由模糊控制器根据偏差给出占空比指令,然后通过引入PWM将开关量转换为连续量调节,进而通过快速切换开关阀的工作模式实现容腔内压力的精细化调节。仿真结果表明:阶跃响应的超调量小于0.6%,峰值时间0.15 s,调节时间0.16 s,同时能够很好的跟踪上0.5 Hz的谐波信号,与当前控制策略相比,超调量和调节时间均有明显的降低。

三相PWM整流器离散空间矢量无模型预测电流控制策略

针对PWM整流器模型预测控制对系数参数准确性高度依赖的问题,提出一种基于离散空间矢量的无模型预测电流控制(MFPCC)策略。该策略通过矢量合成,在每个控制周期应用两个基本矢量,提高了预测电流的准确性;通过峰谷采样,分别测量并存储上一控制周期两个基本矢量作用下的电流梯度;并建立电流梯度方程,从而根据应用矢量的电流梯度进一步更新剩余6个未应用矢量的电流梯度,结合当前时刻的电流采样值,实现未来时刻的电流预测,得到下一时刻最优的虚拟矢量。该方法不依赖于任何系统参数,且消除了传统MFPCC策略中电流梯度更新停滞现象,降低了输出电流谐波。最后,通过实验和仿真验证了所提方法的有效性和优越性。

Study of the EAST Fast Control Power Supply Based on Carrier Phase-Shift PWM

EAST （experimental advanced superconducting tokamak） fast control power supply is a high-capacity single-phase AC/DC/AC inverter power supply, which traces the displacement signal of plasma, and excites coils in a vacuum vessel to produce a magnetic field that realizes plasma stabilization. To meet the requirements of a large current and fast response, the multi- ple structure of the carrier phase-shift three-level inverter is presented, which realizes parallelled multi-inverters, raises the equivalent switching frequency of the inverters and improves the per- formance of output waves. In this work the design scheme is analyzed, and the output harmonic characteristic of parallel inverters is studied. The simulation and experimental results confirm that the scheme and control strategy is valid. The power supply system can supply a large current, and has a perfect performance on harmonic features as well as the ability of a fast response.

基于PWM信号的汽车迎送宾灯控制方法

文章提出一种基于PWM信号的汽车迎送宾灯控制方法,主要解决PWM信号传输误差导致的目标迎送宾灯控制不精确问题,并通过实际案例证明该方法能有效改善此类问题。

基于复合PWM的高速开关阀先导控制电液换向阀特性试验研究

针对传统液压支架换向阀存在流量控制不精准、压力冲击大等问题,提出一种高速开关阀先导式电液换向阀控制液压缸方案,搭建试验平台对方案中阀的特性进行了研究,对比了高速开关阀和常规电磁开关阀做先导级时电液换向阀的响应速度,由于高速开关阀滞后时间短,控制腔压力上升较快,故高速开关阀先导时电液换向阀响应速度快;提出脉宽调制(PWM)和脉频调制(PFM)的方法,控制电液换向阀主阀芯位移方法。结果表明,主阀芯稳态位移经历4个阶段且在一定占空比范围内可以呈现比例开启效果;在供液压力10 MPa下实现高速开关阀对主阀芯位移在全行程内的调节,复合PWM信号控制区间占空比为30%~65%,常规PWM信号控制区间占空比为35%~50%,复合PWM信号相较于常规PWM信号有着更宽的调节区间,更适合换向阀芯位移比例控制。研究结果可为液压支架控制阀的设计开发提供参考。

PWMI控制技术在液压缸速度控制中的应用

在电液控制系统中,为实现液压缸的速度控制,采用一种电流控制输出PWMI的控制技术,对通过比例阀的电流实时控制,结合比例阀的体积流量调节特征曲线图,使用经典PID控制理论,成功实现了对液压缸速度的控制。PWMI控制技术已成功应用于多个电液控制系统的液压缸速度控制应用中,为实现液压缸速度的控制提供一种可行的解决方案。

基于三相电压源型PWM整流器的优化控制策略

对三相电压源型PWM整流器的数学模型进行分析,并提出一种基于实际电压误差值、使用PI控制器的无净差跟踪的电流解耦控制方案。该方案经仿真实验后,具备较好的性能,能够有效解决三相电压源型PWM整流器在实际工作中电感参数等问题的优化控制。

三相电压型PWM整流器控制技术分析

阐述三相电压型PWM整流器的工作原理、拓扑结构及控制策略,分析三相电压型PWM整流器的控制结构、双闭环整流系统的控制方法。通过仿真和实验验证控制策略的正确性和有效性。

X电容与PWM控制器配合之风险分析

文章讨论了车辆中基于PWM控制的域控制器与被控电机(例如空调鼓风机、车窗、座椅、方向盘管柱电机)中的X电容在配合时的冲突问题。提供了整车中这种搭配出现的背后原因,分析了包含电容热问题、器件损坏、控制器功能受影响、电磁兼容表现变差等可能性的风险,并以三个容值为代表提供测试数据验证了分析结果。还提供了电磁兼容视角下,基于失配系统的传导发射理论分析和测试验证,并提出取消电机端的X电容,取而代之的是在控制器端加此电容的方案。

一种改进的PWM整流器滑模控制方法

传统的三相两电平脉宽调制(PWM)整流器在PI控制下的启动运行瞬间会产生较大冲击电流,易损坏电路器件,影响系统的动、稳态性能,为此,提出了一种利用指数趋近律的改进滑模变结构双闭环控制策略。首先建立PWM整流器交流侧的离散化数学模型公式,分析影响启动冲击电流的参数变量关系。对PWM整流器进行预充电,以降低启动冲击电流。同时进行电流前馈补偿,以加快系统动态响应。其次通过采用可变边界层进行滑模控制的改进,削弱系统抖动影响。通过仿真实验,验证了改进滑模控制启动比传统PI控制输出波形更平滑;当负载改变时其动态响应时间也减少。改进后的滑模变结构输出波形的抖振得到了抑制,稳定状态时期望参数变量在滑模面上的波动幅值降低,避免了控制器的高频切换。系统的动、稳态性能更好。

基于推挽拓扑的PWM-PD控制多路输出电路研究

概述现行多路输出电路的控制方法,提出一种基于推挽拓扑的脉冲宽度调制-脉冲延时(PWM-PD)控制的类似于单绕组多路输出的电路结构。相较于传统多路输出技术,可以减小变压器体积,节约开关器件及成本。通过Saber仿真验证其具有良好的动态相应和输出稳定性。

基于滑模观测器无位置控制的PWM整流技术

传统永磁同步发电机PWM整流技术通常采用机械式传感器获取准确的位置角度信息,但机械式传感器的安装会增加系统成本,其本身性能易受外界环境变化影响,从而导致系统的可靠性降低。在分析永磁同步发电机的双闭环前馈解耦控制方法后,提出了一种基于滑模观测器法的无位置控制策略。通过在每个PWM周期的电压电流值采用滑模观测器法对反电动势进行估计,从而利用锁相环确定其转子位置。仿真与实验结果均证明所提方法能正确有效地估计转子位置角,并使整流系统输出符合标准的电压波形。