一种电磁轴承用三电平PWM开关功率放大器的失效机制

在电磁轴承用功率放大器中,目前普遍采用三电平调制技术来改善开关功率放大器的电流纹波问题,从而提高电磁轴承系统的性能。在研究中发现,一种应用较多的改进型三电平脉宽调制(pulse width modulation,PWM)技术应用于电磁轴承用功率放大器时输出的电流波形有时会与理论上的三电平波形不一致,在相同的开关频率下,其电流纹波比理论值大很多,出现了波形失真的情况。首先介绍这种失真现象,然后在分析改进型三电平PWM调制技术的基础上,结合不同的三角波载波方式,具体分析失真现象背后改进型三电平PWM开关功率放大器调制失效的机制。结果发现调制失效的主要原因是改进型三电平PWM调制电路中的电压偏置设置存在偏差,并发现不同的载波形式产生的失效机制大不相同。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。最后提出一些避免改进型三电平PWM开关功率放大器失效的措施。

基于合成中矢量的三电平PWM整流器中点平衡新方法

通过分析各种矢量对三相三电平PWM整流器中点电位的影响,提出了一种基于合成中矢量的新的5段式矢量调制算法。采用Matlab对新型5段式和传统7段式三电平PWM整流系统进行了对比仿真。结果表明,该法从中矢量入手,有效地解决了在小输出滤波电容情况下,PWM整流器瞬态过程中的中点电位不平衡问题。

大功率三电平PWM整流器控制系统研究

建立了二极管钳位型三电平PWM整流器的数学模型,首先对其电流环节采用PI调节器进行控制,分析了控制系统中带宽及解耦效果随开关频率的变化。针对大功率传动系统中,功率器件开关频率的降低对PWM环节造成的影响,将复矢量调节器应用于大功率三电平PWM整流器中,该调节器充分考虑了低开关频率因素,改善了常规PI调节器控制带宽小、动态解耦效果差等问题。最终基于Matlab仿真及DSP实验平台验证了在低开关频率下三电平PWM整流器控制系统中复矢量调节器应用的合理性。

三电平PWM整流器的逆系统内模直接功率控制

针对传统的三电平PWM整流器直接功率控制策略解耦方法复杂,抗负载扰动能力不足的问题,提出了一种基于逆系统解耦和内模控制的新型策略。首先建立了整流器的功率控制数学模型,然后采用逆系统方法构造出了两个独立的伪线性系统,实现了有功功率和无功功率的解耦控制。为提高系统的鲁棒性和动态性能,进一步分别设计了功率内环和电压外环内模控制器取代传统的PI调节器。通过与传统的直接功率控制方法对比发现,所提的控制策略实现了单位功率因数运行,具有更好的动、静态性能,增强了系统的抗干扰能力。仿真结果证明了所提控制策略的正确性和优越性。

基于内模控制的三电平PWM整流器控制方法

根据二极管钳位式三电平PWM整流器的电路结构,建立了在dq坐标系的解耦状态空间方程。当系统参数与模型参数不完全匹配时,传统的双闭环调节方法可能会出现解耦失败。为了实现可靠的解耦控制,将内模控制原理应用于三电平PWM整流器电流内环控制中,用内模控制器代替传统的电流PI调节器,并在Matlab/Simulink中进行了大量仿真实验。仿真结果表明,内模控制器能使系统获得优良的动静态性能,而且设计方法简单,参数调节方便。

三电平PWM整流器SVPWM优化算法研究

提出了一种易于DSP实现的三电平PWM整流器空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM)优化算法。该算法无需开平方和反正切等复杂运算,只需简单的坐标变换,将参考矢量转换到60°坐标系,然后再经过简单的算术运算即可计算出各基本矢量作用时间。仿真实验验证了SVPWM算法的正确性。

基于三电平PWM开关功放磁推力轴承控制系统

针对磁悬浮推力轴承控制系统的特点和要求,设计了三电平PWM开关功率放大器,对其输入、输出信号跟踪等特性进行分析,并对磁悬浮推力轴承转子运动控制系统进行仿真。仿真结果表明,采用三电平PWM开关功率放大器可以有效降低电流纹波,缩短电流响应时间,并显著提高转子控制系统的精度。

三相三电平PWM整流新技术

三相三电平PWM整流电源具有输出直流电压稳定、功率器件承受压力小、交流侧电流波形正弦度好和功率因数高等特点,其在中、高压交流调速、电力系统等领域的应用越来越广泛。文章从拓扑结构、数学模型和控制方法几方面介绍了三相三电平整流电源的国际国内新技术,重点讨论了三相二极管箝位三电平PWM整流电源的中点电位平衡策略。

大功率三电平PWM整流器无权值系数预测控制

针对传统预测控制算法中成本函数的权值系数设计复杂的问题,提出了一种大功率三电平PWM整流器无权值系数预测控制算法。在引入目标跟踪误差容许界限区间的基础上,计算电流指令跟踪与中点电位调节多目标满意优化控制的Pareto优解集:当Pareto优解集为空集时,利用基于控制偏差程度衡量函数的电流指令跟踪与中点电位调节目标成本函数,消除了传统预测控制中成本函数的权值系数;当Pareto优解集不为空集时,设计了一种新型开关损耗成本函数,实现了整流器低开关频率控制。仿真结果验证了该算法的有效性及动态性能。

三电平PWM整流器的SVPWM算法研究

本文提出了一种三电平PWM整流器的SVPWM算法。这种算法是将参考电压矢量转换到60°坐标系,然后再经过简单的算术运算即可计算出各基本矢量作用时间,避免了大量三角函数的运算。通过Matlab建立了三相三电平PWM整流器的电压定向控制系统的仿真模型,对该算法进行了仿真研究,结果验证了该算法的有效性。

基于双闭环控制的三相三电平PWM整流器研究

针对三相三电平PWM整流器具有输出谐波少、电流畸变率小、适合向高压和大容量方向发展的特点,提出了一种基于双闭环控制的三相三电平PWM整流器的设计方案;分析了该整流器主电路原理及其数学模型的建立,详细介绍了电压外环和电流内环双闭环控制策略、中点电压平衡控制策略的实现。Matlab/Simulink仿真结果表明,该整流器具有良好的动态和稳态性能。

基于三电平PWM整流器的通用储能电池模拟研究

为了解决采用真实电池组进行试验存在损耗和参数调节不便的问题,将一种非线性电池数学模型与PWM整流相结合,提出了一种在三电平PWM整流器上实现电池模拟器功能的方法。使用该方法可以模拟锂离子电池、镍氢电池、镍铬电池等多种电池任意数量串并联组成电池组的放电特性,且具有直流侧电压从整流器最高电压到任意低电压连续可调,同时具有参数调节方便、输出电压控制精度高等优点。试验结果表明,该方法实现的电池模拟器能在各种工况下稳定运行,且能在充放电状态之间自由切换。

基于在线扰动补偿的三电平PWM整流器级联式无差拍控制策略

该文以三电平脉宽调制(PWM)整流器为研究对象,提出一种基于在线扰动补偿的级联式无差拍控制(CDBC)策略。该策略内外环均采用了无差拍控制方式,并建立龙伯格观测器分别对功率模型扰动和负载扰动进行估计和补偿,实现有功功率和无功功率的解耦控制以及系统快速响应。在参数设计方面,采用极点配置方法整定观测器增益,并引入期望周期数对电压环系数进行调节,从而实现内外环较高匹配性。在稳态和动态条件下,对所提控制策略进行仿真和实验,结果表明,相比于传统的无差拍功率控制(DBPC),所提控制策略可以实现更加准确的单位功率因数和更强的抗负载扰动能力。

改进下垂控制在三相三电平PWM整流器中的应用

针对三相三电平脉宽调制(pulse-width modulation,PWM)整流器的中点平衡问题,提出一种改进的下垂控制策略。首先,基于空间矢量控制,分析三相三电平PWM整流器的主电路拓扑结构,并建立数学模型;其次,对反馈电压电流进行dq解耦,并引入一个下垂系数对反馈电压进行修正,从而提高输出电压的跟踪性能,并实现快速单位功率因数控制及快速瞬间响应。最后,通过Matlab/Simulink仿真分析,验证了该控制策略具有较好的动态性能及静态性能。

单相三电平PWM整流器3次谐波改善方法

由于三电平整流器功率器件承受电压应力小、输入电流谐波少、正弦度好。因此,文中选取单相三电平PWM整流器为研究对象。分析了各个工作状态下的开关组合及整流器的工作原理,同时选取瞬态直接电流控制作为电流内环控制方法对系统进行了仿真。同时分析了单相PWM整流器网侧电流的3次谐波产生原因,且采用了一种新型谐波抑制方法来消除此3次谐波。通过仿真验证了该新型控制算法对抑制网侧电流3次谐波的有效性,并降低了网侧电流的总谐波畸变率。

西门子的优化三电平PWM信号生成方法

本文介绍西门子公司使用的优化三电平PWM信号生成方法,它基于三角载波比较法,计算量少,响应快,实现简单,输出谐波小,有直流母线中点电压自平衡能力。其特点是能解决输最窄脉冲限制影响输出电压波形问题,允许开关频率小于500Hz,且每周期开和关的次数不大于1,开关损耗小。

基于球形解码的三电平PWM整流器多步长模型预测控制

PWM整流器作为"绿色电能变换装置",广泛应用于有源电力滤波、电气传动及新能源发电等领域。文章针对三电平PWM整流器传统的单步长模型预测控制易陷入局部最优的问题,以及传统的多步长模型预测控制存在计算量大的缺陷,提出一种基于球形解码的多步长模型预测控制策略。该算法先将多步长模型预测控制的价值函数转化为最小二乘问题,然后采用球形解码算法对最小二乘问题进行求解,快速解出多步长内的最优开关序列,从而减少寻优算法的计算量,同时降低系统的平均开关频率,并在算法中对整流器直流侧中点电位进行约束,保证中点电位的平衡。最后,通过仿真和实验平台验证了基于球形解码的多步长模型预测控制的实用性和有效性。

三电平PWM逆变器波形重构的研究

分析了三电平的控制原理、三电平波形重构的结构以及PWM控制波形的产生。通过Simulink仿真得出波形重构使谐波含量减少,提高了输出线电压和相电压。

模糊自适应三电平PWM整流器的研究

传统PWM整流器的线性和非线性控制往往依据系统的数学模型,而考虑到实际系统运行时的各种因素,建立PWM整流器的精确数学模型是不可能的。以二极管嵌位式三电平PWM整流器为研究对象,设计了一种不需要被控对象数学模型的模糊自适应PI控制器,对控制器参数在线进行调整,以提高系统的动、静态性能。在Matlab/Simulink仿真环境下,搭建了三电平PWM整流器控制系统,并对仿真结果进行了深入分析,验证了控制策略的正确性和可行性。

一种中性点嵌位三电平PWM算法浅析

本文通过空间矢量分解的方法对目前在高压变频器中常用的三电平PWM的算法进行了分析，指出了这种PWM实现方法的特点及与矢量控制和直接转矩控制策略结合的优越性。