基于MATLAB_App Designer电力电子虚拟仿真实验系统设计

根据MATLAB_App Designer提供的界面布局功能,运用MATLAB_Simulink搭建电力电子仿真模型,设计了一套人机交互式电力电子技术仿真实验系统。该系统包含典型的电力电子仿真模型和实例,可以帮助学生和工程技术人员学习电力电子电路的工作原理,分析和研究参数设置对电路电压、电流等波形的影响,有利于提高学习者对电力电子技术的研究和设计能力。

单相级联整流器开路故障诊断和容错均压空间矢量脉宽调制算法

针对单相级联H桥整流器(CHBR)的功率开关器件存在的开路故障问题,研究一种开关管开路故障的快速诊断算法,以及针对开关管开路故障的容错均压空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法。首先,该文分析单相CHBR功率开关管开路故障时电流流通路径的变化,建立电流误差变化率的分析模型,并提出一种基于电流误差变化率的快速诊断算法。该算法可以快速且准确地定位到故障开关管,且易于在程序中实现。其次,该文提出一种故障容错均压SVPWM算法,该算法在开关管开路故障时利用冗余矢量和冗余开关状态可以使系统在发生故障时仍然可以正常运行,并且各模块间的直流电压也能保持均衡。最后,通过仿真和实验验证了该文所提算法的可行性。

单相级联H桥整流器平方电压反馈控制算法

以单相级联H桥整流器为研究对象,对其控制策略进行了研究。首先在采用双闭环控制策略的基础上,构建了dq前馈解耦模型,并通过二阶广义积分算法改善了虚拟交流分量对系统的影响,实现了网侧电流对电压相位、频率的快速精确追踪。其次,对传统电压平衡控制算法进行了改进,通过对功率平衡关系的定义,将输出电压平方作为控制信号,增强了系统自适应能力,提高了系统在投切载时的动态性能。最后,基于MATLAB/Simulink软件进行仿真,验证了所提策略的正确性和有效性。

单相级联H桥整流器电压平衡与纹波抑制策略研究

对传统单相级联H桥整流器主电路加以改进,增加了功率解耦桥臂,建立了数学模型,并对电压平衡和纹波抑制策略进行了研究。首先,整体回路采用双闭环控制,通过二阶广义积分方法优化了基波信号的提取方案;其次,对系统功率平衡关系进行推导,建立网侧电流和电容电压平方的一次关系模型,并引入可变比例环节,有效提升系统抵御参数变化的鲁棒性;然后,采用独立式Buck型有源功率解耦控制策略,通过运算实时分配解耦桥臂开关管占空比,设计自适应选频器分离二次纹波信号,实现对直流母线二次纹波电压脉动的抑制。最后,基于Matlab/Simulink软件进行试验验证,所提方法能够有效地解决电压平衡和二次纹波功率抑制问题。

基于自抗扰解耦的电力电子牵引变压器整流级直接功率控制

【目的】为改善电力电子牵引变压器(PETT)整流级在传统dq电流解耦双闭环控制下抗干扰能力差、对参数变化敏感、谐波含量高等问题。【方法】通过对直接功率控制(DPC)的解耦方式进行改进,提出了一种无需系统角频率和电感参数基于自抗扰控制(ADRC)的功率解耦控制器。最后,在Matlab/Simulink中搭建模型进行不同工况的仿真分析。【结果】仿真结果表明新型控制策略较传统控制策略网侧电流THD值减少5.38%,等效电感突变时电压跌落值减少48 V,电压频率偏移时电压跌落值减少14 V,新型控制策略在负载突变和负载不平衡工况下具有较好的平衡控制效果。【结论】该控制器通过解耦实现了有功功率和无功功率精确且独立的控制。仿真结果验证了所提控制策略的合理性与有效性。

基于MATLAB的单相半波可控整流电路仿真分析

介绍了MATLAB在电力电子仿真中的应用,包括其基本特点以及在电力电子领域的应用,阐述了单相半波可控整流电路的建模与仿真方法,包括电路拓扑结构和参数设定、控制策略的选择与实现、仿真模型的搭建步骤。通过对不同触发角下的输出电压和电流波形的仿真结果进行对比和分析,验证了仿真结果与理论分析的一致性。最后,讨论了结果的意义,提出了存在的问题和改进方向,并展望了后续研究的方向。助于理解单相半波可控整流电路的工作原理和性能,同时也为电力电子仿真研究提供了一种有效方法。

基于线性自抗扰控制的单相电力电子变压器整流级控制策略

针对电力电子变压器的非线性特性,传统PI控制的单相电力电子变压器整流级具有对参数变化敏感,响应速度慢,抗扰性能差的特点。提出了一种基于线性自抗扰控制(line active disturbance rejection control,LADRC)的电压环控制策略,该控制策略具有响应速度快、超调量小、鲁棒性强的特点。在仿真软件MATLAB/Simulink中通过搭建三级联H桥整流器模型进行仿真,并与传统PI控制器相比较,仿真结果表明所采用控制策略的优越性、有效性。

基于三相整流桥的直流电源输出自动控制方法

受电源内阻以及负载变化的影响,直流电源输出会出现不同程度的波动.为此,文章提出基于三相整流桥的直流电源输出自动控制方法,在构建包含电源部分、二极管桥、负载部分以及滤波部分的三相桥式整流电路拓扑结构基础上,通过对三相桥式整流电路拓扑结构中的电容值和电感值进行针对性设置,利用反馈控制策略,结合直流电源的实际运行工况,实现对其输出的自适应控制.在测试结果中,设计控制方法下的输出电压与输入电压参数的拟合度最高,对应的控制效果最好.

十二相同步发电机整流系统直流侧突然短路的研究

分析十二相（四Ｙ移１５°）同步发电机整流系统在空载下的直流侧突然短路，论证了直流侧短路时相当于交流侧而言，相当于十二相对称短路，据此导出了交直流侧短路电流及电磁转矩的表达式，并给出了交直流侧最大短路电流及冲击电磁转矩的实用计算公式，为系统保护装置的设计提供了理论依据。

LC滤波的三相桥式整流电路网侧谐波分析

对于广泛使用的三相桥式整流电容滤波电路 ,在直流侧接入电抗器是提高电路输入功率因数降低谐波电流的有效方法。通过分析得出了电路各项输入指标与参数间的理论关系式 ,为电路分析设计提供了有效的工具。

一种基于虚拟电路闭环的单相PWM整流器控制新方法

基于dq旋转坐标系的前馈解耦控制策略广泛应用于三相PWM整流器场合。然而,在单相PWM整流器场合,由于主电路缺少一个自由度,为进行坐标变换需构造虚拟自由度。本文通过在控制系统构造离散的正交虚拟电路,实时计算得到与实际电压电流正交的虚拟分量,并对虚拟量进行反馈构成闭环控制。与传统通过实际物理量延时1/4个电网周期构造虚拟量的方法相比,该方法无需引入延迟环节,且对虚拟量进行了虚拟闭环控制,动态性能大大提高。另外,探讨了虚拟参数差异对控制性能的影响,仿真与实验对比验证了本文提出方法的正确性与有效性。

十二相整流同步发电机系统异桥相间短路的故障分析

十二相整流同步发电机系统在移动平台已得到广泛应用。出于对系统安全运行问题的全面考虑,该文分析了该系统中一种特殊的定子内部短路故障——异桥相间短路。考虑到故障相所在的两组三相绕组之间故障附加回路的特殊拓扑结构及其对整流桥换相模式的影响,该文对原有的十二相整流发电机多回路数学模型进行了扩充,用来计算异桥相间短路的定、转子绕组及整流桥直流侧负载电压、电流等电气量,并通过样机实验,验证了计算结果的准确性。基于仿真与实验结果,分析了十二相整流发电机定子绕组异桥相间短路故障的电气特点,特别指出其短路回路电流等故障量随直流侧负载电阻增大而减小,为这种特殊故障的危害评估及保护研究提供了依据。

电容滤波型三相桥式整流电路的电压分析

文章用解析的方法对电容滤波型三相桥式整流电路的输出电压做了较深入的分析。在分析中考虑了该整流电路网侧电流连续的特点,同时也考虑了网侧阻抗的影响,并由不同的电路模型推导出输出整流电压的解析式。最后由仿真验证了理论结果,该方法为NBI加速极高压电源及此类大功率整流电路的设计提供了可靠的依据。

双Buck/Boost集成双有源桥三端口DC-DC变换器

在传统的双有源桥变换器的基础上集成两个双向Buck/Boost电路,提出了一种双Buck/Boost集成双有源桥三端口DC-DC变换器,该变换器实现了桥臂开关管的复用,提高了功率密度。以光伏-蓄电池混合发电系统为例对该变换器拓扑进行分析,采用移相+PWM进行控制,通过控制移相角实现输入与输出端口间功率传输,通过调节占空比来匹配输入端口电压等级,以实现光伏端口的最大功率点跟踪和平衡蓄电池端口的能量传递。分析了该变换器的工作原理、稳态与软开关特性,该变换器较大程度地改善了传统移相控制下DAB在移相角较小时的软开关条件,使得在宽工作范围内能够实现所有功率开关管的软开关。最后建立300W实验样机进行方案验证。

基于单周控制的三相直流侧串联型有源电力滤波器

针对大量使用的三相不可控整流桥,提出了一种新型的基于单周控制的三相直流侧串联型有源电力滤波器,该滤波器串联在整流桥和谐波源负载之间,只需要工作在电压电流2个象限,仅处理部分功率,不需要进行复杂的谐波检测计算,通过简单的控制即可实现对谐波电压和无功的同时补偿。文中详细分析了该滤波器的工作原理,通过理论推导,建立了单周控制实现方程。理论分析和仿真结果表明,该单周控制的三相直流侧串联型有源电力滤波器谐波电流跟踪效果好、动态性能优良,能有效补偿整流桥非线性谐波源。

回馈式级联型变频器PWM整流控制及其谐波分析

研究了回馈式H桥级联型多电平变换器,利用移相变压器的二次侧漏抗代替PWM整流器的输入电抗器,采用比例积分加谐振(PIR)的调节方法,设计了电网电压定向控制的PWM整流器双闭环控制策略。同时,文中给出了H桥的功率单元拓扑结构、PWM整流器的数学模型及控制策略,对PIR调节器原理、功率单元及网侧电流谐波进行了分析阐述。通过实验,验证了移相变压器消除谐波的作用,以及控制策略对直流母线电压稳定的有效性,实验结果表明PWM整流器及其控制策略在电动机加速、减速过程中,表现出良好的四象限运行性能。

三相桥式可控整流电路的Matlab仿真分析

对三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路进行了理论分析,建立了基于Matlab/Simulink的三相桥式整流电路的仿真模型,并对其带纯电阻负载及电阻电感性负载时的工作情况进行对比分析,Matlab软件自带的PowerSystem工具箱仿真表明所建模型的正确性.

一种单相级联H桥整流器SVPWM及其电容电压平衡控制方法

为了满足高速列车轻量化、高速化的发展需求,以多电平变流器为核心的电力电子变压器取代笨重的工频牵引变压器成为当前电力牵引传动系统领域的研究热点。本文以电力电子变压器的牵引传动系统前端级联H桥整流器(CHBR)为研究对象,提出了一种适用于单相任意单元数级联H桥变流器的通用空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法。并给出了各个基本矢量作用时间的计算方法,通过优化矢量作用顺序,使得该调制算法引起的网侧电流畸变较小,各功率器件开关切换次数一致,并且该调制算法本身不会引起直流侧电容电压不平衡。针对其他原因引起的电容电压不平衡问题,提出了一种基于叠加补偿分量调节冗余基本矢量作用时间的SVPWM方法,使得该调制方法具有电容电压平衡能力。计算机仿真和半实物实验都验证了该算法的可行性及直流侧电容电压平衡控制的有效性。

单相级联H桥整流器简化模型预测电流控制

以电力电子变压器(power electronic transformer,PET)牵引传动系统前端的单相级联H桥整流器(cascadedH-bridge rectifiers,CHBR)为研究对象,首先推导了其离散数学模型,并分析了传统有限集模型预测电流控制(finite-control-set model predictive current control,FCS-MPCC)算法原理;然后,为了减小FCS-MPCC算法实现时所带来的巨大计算量,进一步提高系统稳态性能,提出一种基于两矢量的简化模型预测控制算法(simplified model predictive currentcontrol,SMPCC)。所提算法对控制集的选取进行简化,减少备选电压矢量数目,且摒弃传统的在线寻优方法,通过简化计算判断最优扇区,在显著减少数字运算量的同时实现开关频率固定与电容电压平衡控制。最后,将所提算法与2种传统FCS-MPCC算法进行半实物对比验证,实验结果证明了所提算法的合理性和有效性。

注入式有源滤波器工程应用的关键技术

注入式有源滤波器拓扑结构中的注入支路使得装置的有源部分承受的电网基波电压很小,因而适用于高电压、大容量谐波抑制的场合。但在实际工程应用中,由于注入支路的存在,出现了诸如要求基波谐振支路谐波分压小与要求谐波电流注入能力强之间的矛盾、直流侧电压持续抬升、注入支路对注入电流产生相移导致补偿精度低等问题。本文在进行了充分理论分析的基础上,提出了注入支路优化设计、PWM整流器控制直流侧电压、谐波电流分频相位补偿控制等方法,较好地解决了上述问题。文中的仿真分析和工程应用效果进一步证明了所提方法的可行性。