预测电流控制三电平四象限脉冲整流器的研究

以三电平四象限脉冲整流器为控制对像,分析了预测电流控制方法的原理及其优点,并在Matlab/Simulink环境下建立了三电平脉冲整流器仿真模型。仿真结果表明:该控制方法下的三电平四象限脉冲整流器具有动态响应快及输出电压跌落小等优点。

基于卷积神经网络和格拉姆角差场的四象限脉冲整流器故障诊断方法

为充分发挥卷积神经网络(CNN)在图像识别分类中的优势,提出一种基于卷积神经网络和格拉姆角差场(GADF)的四象限脉冲整流器故障诊断方法。首先利用格拉姆角差场将整流器网侧电流一维时间序列转换为二维特征图,保留数据对时间的依赖性,识别出信号在不同时间间隔内的时间相关性;然后利用卷积神经网络对生成的特征图进行整流器开路故障特征提取与分类,并与其他常见故障诊断方法比较。仿真分析结果表明,相较于其他故障诊断方法,所提方法具有更高的诊断准确率。

单相三电平脉冲整流器无差拍预测直接功率控制

以我国CRH2(China railways highspeed 2)型高速动车组的单相三电平脉冲整流器为研究对象,以提高其动态响应速度及控制精度为目的,该文首先建立单相三电平脉冲整流器数学模型,分析传统基于比例积分(proportional-integral,PI)控制器的定频直接功率控制(direct power control,DPC)的工作原理,在此基础上,提出一种基于自回归算法的单相无差拍功率预测DPC算法。与传统PI定频DPC算法相比,该DPC算法无需网压相位检测装置,如锁相环(phase locked loop,PLL),降低了硬件设计及软件编程的复杂度;而且由于采用自回归算法,实现了有功和无功功率的无差拍预测,提高了整流器负载动态变化时的响应速度。然后,结合内嵌中点电位平衡功能的单相三电平空间矢量调制算法(space vector pulse width modulation,SVPWM),构建了完整的单相三电平脉冲整流器DPC与SVPWM控制系统。最后,对该功率预测DPC和传统PI定频DPC算法分别进行了计算机仿真和半实物实验对比研究。仿真与实验对比分析结果证明了该无差拍功率预测DPC算法的正确性和有效性。

单相三电平脉冲整流器无锁相环直接功率控制

以单相三电平脉冲整流器为研究对象,以取消网侧电压锁相环,实现有功和无功功率解耦控制为目的,首先,建立单相三电平脉冲整流器数学模型。其次,根据有功和无功功率定义,提出一种单相无锁相环(phase-locked loop,PLL)瞬时功率计算方法,并给出详细证明过程,在此基础上,提出一种频率补偿算法,以实现无锁相环非同步旋转坐标系坐标变换。然后,分析了基于功率前馈解耦的PI控制与内嵌中点电位平衡的单相三电平空间矢量调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)相结合的单相三电平脉冲整流器控制策略。最后,对所提出的无锁相环直接功率控制与SVPWM算法进行了计算机仿真和半实物实验验证,仿真和实验结果都验证了该算法的正确性和有效性。

单相三电平脉冲整流器模型预测直接功率控制

该文以CRH_2(China railways highspeed-2)型高速电动车组牵引整流器为研究对象,以提高整流器响应速度和控制精度为研究目标。首先,给出整流器在d-q同步旋转坐标系下的数学模型,并给出d-q轴坐标分量的计算方法;然后,建立单相整流器瞬时功率数学模型,进而提出一种具有直流侧电容电压平衡功能的模型预测直接功率控制(model predictive direct power control,MP-DPC),在此基础上,为降低该算法的复杂度,提出一种简易开关序列选择方法,与基于比例积分调节器的传统直接功率控制(proportional integral-based direct power control,PI-DPC)算法相比,该MP-DPC算法不仅提高了整流器的动态响应速度,而且考虑了中点电位的平衡控制对整流器瞬时功率的影响,无需功率内环PI控制器;最后,对该MP-DPC算法与传统定频PI-DPC算法进行了半实物实验对比验证,实验结果证明了所提控制算法的正确性。

基于瞬时功率观测器的单相三电平脉冲整流器直接功率控制

为提高单相脉冲整流器直接功率控制(DPC)的动态响应速度及稳态精度,构建一种单相系统瞬时功率观测器。为实现该目标,首先,分析传统功率前馈解耦直接功率控制算法;其次,提出一种改进二阶广义积分(ISOGI)算法,用以估算网侧电压的正交分量,并根据单相整流器的数学模型,通过虚轴反馈算法对网侧电流正交向量进行估计,并结合所提ISOGI算法,构建完整的单相系统功率观测器;然后,结合脉宽调制策略,建立单相三电平脉冲整流器的功率前馈解耦控制系统,并对该控制算法的参数敏感性进行分析;最后,通过所提观测器算法与传统算法的实验结果对比验证了所提算法的正确性和有效性。

三相四线制三电平整流器小信号模型与改进控制

在分析三相四线制二极管中点箝位型(NPC)三电平整流器小信号交流模型的基础上,以电网电流正弦且单位功率因数运行为目标,在dq0坐标系下,提出基于复矢量解耦的PI+谐振控制的电流控制策略,以零极点相消的方法设计PI控制器;引入2倍基波频率的谐振控制器,以抑制硬件参数分散性和电网电压不平衡导致的网侧负序和3次谐波电流。为了解决不平衡负载引起的整流器正负母线电压不均的问题,在总压控制环的基础上,将正负母线电压差作为反馈量构建均压控制环路,实现直流侧电压均衡。最后,在10 kW的三相四线制三电平整流器+逆变器平台上进行实验验证,结果表明,在提出的控制策略下,整流器网侧电流质量高,输出的直流母线电压稳定且均衡。

大功率机车四象限脉冲整流器载波移相控制对网侧谐波含量影响分析

大功率电力机车四象限变流器通过载波移相控制技术消除牵引网侧高次谐波。对四象限脉冲整流器的载波移相控制技术进行了理论分析，通过对两重化脉冲整流器网侧谐波含量仿真及对某型电力机车的实测网侧数据的分析，验证了载波移相控制技术在抑制电力机车向网侧注入谐波时的有效性及实用性。

三电平脉冲宽度调制整流器定频直接功率控制

在传统的直接功率控制和电压定向控制的基础上,给出了三电平脉冲宽度调制整流器的数学模型,提出了一种固定开关频率的三电平脉冲宽度调制整流器直接功率控制方法。该控制结构为直流电压外环、功率控制内环,实现了有功功率和无功功率的动态解耦,且采用空间电压矢量调制,开关频率固定,简化了滤波器的设计。仿真结果表明,该控制方法能保证中点电位平衡、网侧电流谐波小,具有良好的动、静态性能,实现了单位功率因数运行。

四象限脉冲整流器IGBT开路故障检测

四象限脉冲整流器广泛应用于电力牵引传动系统。IGBT是脉冲整流器的核心器件,易发生故障,对其开路故障检测进行了研究。首先分析了脉冲整流器IGBT开路故障下的特征。然后用网侧电流平均值除以电流绝对值的平均值,设为检测变量,对各功率等级、各故障下的检测变量进行分析,总结出设置阈值的方法;最后通过硬件在环仿真验证了检测方法的有效性。

基于DSP的四象限脉冲整流器控制系统设计

选用TI公司的TMS320F2812为控制核心,从硬件和软件两方面设计了四象限脉冲整流器控制系统。硬件设计中,考虑了控制信号与高压的隔离及抗干扰等问题,设计了DSP控制板各部分硬件电路及信号采集电路,软件设计中,应用SPWM算法实现对波形的调制,利用C语言实现了对四象限脉冲整流器的控制。最后,通过搭建试验平台,验证了设计的四象限脉冲整流器控制系统实现了电能的变换,系统工作稳定且具有很强的抗干扰性。

单相四象限脉冲整流器数字仿真研究

单相四象限脉冲整流器在列车变流系统中的地位非常重要,本文对整流器的工作原理和数学模型进行了分析,而且着重介绍了其控制策略以及对应的调制方法,并且在MATLAB/Simulink环境中构建了处于预测电流控制的整流器仿真模型,最终获得的仿真效果很好。

三电平中点箝位整流器系统建模及基于李亚普诺夫直接法的控制方法研究

该文首先建立了基于开关函数的三相四线三电平中点箝位(NPC)电压型整流器的数学模型,分析了它的工作原理。并在Lyapunov稳定性理论的基础上,提出了一种新的三相四线三电平中点箝位PWM整流器非线性控制方法。该方法具有大范围渐进稳定,动态响应快的优点,并且通过设计新的三电平PWM调制方法,有效地解决了由现有三电平SPWM调制方法引入的直流母线中点电位存在三次波动的问题。系统仿真验证了该数学模型的正确性,以及基于Lyapunov直接法设计的非线性控制器的有效性。

三电平四象限变流器预测电流控制

将预测电流控制从二电平推广至三电平,对三电平系统中需要注意的问题,如脉宽调制方法、中点电位平衡等进行研究,提出了适合于三电平的预测电流控制的实现策略。仿真结果说明该方法可以满足系统的控制要求。

风力发电机组四象限脉冲整流器控制技术研究

风能是一种具备大规模开发利用价值的新型能源。大力加强风力发电关键控制技术的研究,对实现风能向电能的高效转化具有重要意义。本文重点研究了三相电压型脉冲整流器的工作原理和控制策略。基于Matlab/Simulink搭建了三相电压型脉冲整流器的仿真模型。仿真实验证明,该四象限脉冲整流器能够实现对母线电压、网侧输入电流、网侧功率因数的有效控制,具有很高的工程应用价值。

HXD3型电力机车四象限整流器的控制研究

HXD3型电力机车采用交-直-交的变流方式,利用四象限整流器实现整流、升压及功率因数近似等于1的原理特性。文章通过研究四象限整流器的工作原理,利用仿真软件PSCAD/EMTDC进行了仿真研究,并在我校HXD3型电力机车综合实训室的建立开发中加以应用验证。

三电平四象限变流器的控制仿真研究

针对单相三电平变流器采用瞬态电流方法进行四象限控制,使其既能工作在整流状态,又能工作在逆变状态;并且直流电压稳定,入端电压和电流是同相位或反相位的。同时,控制三电平变流器必须要考虑直流侧电压的中点平衡问题,控制方法是根据直流侧上下2个电容差及中点电流反馈值进行分析,然后对于那些不利于中点平衡的PWM脉冲进行矫正,从而控制中点电压的平衡。

轨道交通牵引四象限变流器三电平SiC/Si混合型拓扑损耗分析

三电平SiC/Si混合型拓扑能满足低功率损耗的需求,其成本又低于全SiC拓扑,已逐渐应用于各类电力电子装置。由于轨道交通牵引四象限变流器应用场合的开关频率不高,而功率较大,不同的三电平SiC/Si混合型拓扑在损耗和效率上的优劣有待进一步评估。为此,提出一种T型中点箝位三电平SiC/Si混合型拓扑(TNPC-H2),在建立的损耗模型的基础上,推导了其与已有的有源中点箝位三电平SiC/Si混合型拓扑(ANPC-H1)的损耗计算公式,并将2种混合拓扑的成本、损耗和效率进行了理论计算的分析和对比。结果表明TNPC-H2更适用于低频场合,而ANPC-H1适用范围广,且开关频率越高其优势越突出。

高速动车组大功率多重化四象限整流器控制方法

以虚拟d-q电流解耦控制方法为基础,介绍了单牵引变流器内两重化四象限脉冲整流器控制方法、同一控制器中载波移相的实现方法、不同控制器之间多重化四象限脉冲整流器载波移相的实现方式、四象限脉冲整流器开关频率较低时(小于500 Hz)的调制补偿方法。在实际大功率变流器上验证了该控制方法。证明该方法可以实现网侧电流谐波低、网侧单位功率因数高及直流侧电压恒定的控制目标。

三相电压型PWM整流器双开关表直接功率控制策略研究

针对传统的三相电压型PWM整流器直接功率控制存在无功功率失控区和直流侧输出电压波动大等缺点,提出了一种双开关表控制的直接功率控制策略。根据各个扇区内不同开关矢量对有功功率与无功功率作用的大小,设计了快速、慢速两种开关表。有功功率滞环比较器采用三电平控制,系统根据当前滞环输出结果和控制幅度的值选择快速或慢速开关表,产生开关信号驱动主开关进行直接功率控制。仿真和实验结果表明双开关表直接功率控制策略消除了无功功率的失控区,改善了系统的动态特性。