NPC三电平整流器的混合参数自适应控制

为降低中点箝位型(neutral point clamped,NPC)三电平整流器的电流谐波,在dq同步旋转坐标系下推导出带中点电压耦合项的NPC三电平整流器数学模型,并分析中点电压对电流控制的影响。对模型中的中点电压耦合项和交流侧等效电阻会增大电流谐波及无法通过常规方法进行准确估计的问题,设计一种混合参数自适应的迭代学习控制方法,以进行解耦控制并消除不确定参数的影响。通过构造Lyapunov函数和理论推导验证控制方法的稳定性。在整流器硬件平台上进行试验验证,结果表明,所设计的控制方法可有效降低电流谐波。

单周期控制的三相三电平VIENNA整流器输出中点电位分析及控制方法研究

三相三电平VIENNA整流器作为三电平Boost型中点箝位(neutral point clamped,NPC)结构变换器一种,具有电路结构简单、开关电压应力小、输入电流谐波含量低、可实现输入单位功率因数校正等优点,适合应用于高压中大功率场合。同时,三相功率因数校正(power factor correction,PFC)整流器的单周期控制方案因其控制简单,无需乘法器及采用输入电压受到广泛研究。输出中点电位波动是NPC结构变换器的一个固有问题,以基于单周期控制的三相三电平VIENNA整流器为研究对象,详细地分析整流器输出中点电位波动机理,根据单周期控制方案的特点,提出在三相输入电流采样中注入三次谐波电流分量,同时分析三次谐波电流注入后对整流器输出中点电位的影响,给出三次谐波电流最佳注入系数。在此基础之上,向传统单周期控制系统中继续引入均压环路,使得最终改进后的三相三电平VIENNA整流器单周期控制系统一方面可以提高整流器直流母线电压利用率,另一方面可以有效抑制中点电位的直流和交流波动。仿真与实验验证了所提出的改进单周期控制策略对于整流器输出中点电位平衡控制的有效性。

三电平NPC整流器空间矢量脉宽调制及中点电位平衡控制

为了减少开关损耗和避免不同区域矢量在扇区切换中发生突变,提出了一种最优的空间矢量脉宽调制算法,即所有输出矢量的首发矢量全部采用负小矢量。具体给出了参考电压矢量在矢量空间中具体位置的判定、相应的输出电压矢量作用顺序,推导了三角形顶点各开关矢量的作用时间以及脉冲的输出。基于检测到的三相输出电流、中点电流方向和直流侧电容电压,提出了利用冗余电压小矢量精确控制中点电位平衡的策略,并用实验结果验证了中点控制策略和调制算法的正确性。

三电平NPC整流器新型直接功率控制策略

在电压型三电平NPC整流器的控制策略中,直接功率控制(DPC)策略具有算法简单、动态性能好的优点。分析了电压型三电平NPC整流器DPC策略的基本原理,推导了三电平NPC整流器DPC策略数学模型,研究了各矢量对系统瞬时功率的影响,提出了一类新颖的无需交流电压传感器的三电平NPC整流器DPC策略。该新型策略在实现系统瞬时功率控制的同时,还兼具直流电容电压波动控制能力。仿真和实验验证了提出方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。

一种新型的三相电流型多电平整流器

传统的多电平技术研究主要集中在电压型变流器,对电流型多电平的研究还不多,对电流型多电平整流器的研究更为少见。将对偶思想应用于电压型多电平的调控策略对偶到电流型多电平,并采用模块并联和载波相移技术,提出并实现了以三相电流型7电平整流器为代表的全新的三相电流型多电平整流器。着重分析了其工作原理和调制策略,在搭建DSP+CPLD数字平台的基础上实现了三逻辑载波相移SPWM信号的全数字化以及多路PWM驱动信号的产生,最终通过建立样机验证了控制策略和调制方法运用于电流型多电平整流器的正确性和可行性。

一种三相三电平整流器在变频空调中的应用

考虑到满足功率等级以及谐波电流限制等因素,较大功率家用和轻型商业变频空调的前级功率电路逐渐开始采用三相可控整流器。在分析一种由两只三电平单相整流器构成的三相三电平整流器工作原理的基础上,将其应用到变频空调的整流器设计中,采用传统单相PFC的电压外环和电流内环的双环控制和错相控制进行了理论分析和仿真分析,所得结果验证了三相三电平整流器的具有设计容易、单位输入功率因数等优点,没有电感均流和输出均压问题。

VIENNA型三相三电平PWM整流器研究

分析了VIENNA型三相三电平PWM整流器的拓扑及其数学模型,以及三电平变换器的状态空间矢量调制技术(SVPWM)。提出了基于PI控制的双闭环的控制策略(即电压外环、电流内环),并引入中点电位因子r对中点电压进行平衡控制。为了验证所提控制策略的可行性,搭建了VIENNA型三相三电平PWM整流器的仿真平台以及1.6 kW的实验样机进行仿真与实验研究。仿真及实验结果表明,所提出的调制方法及控制策略是可行的。该整流器具有控制简单、易于数字化实现、在稳态条件下谐波畸变率小于3%、功率因数接近1等特点。

弱电网情况下基于改进型有限集模型预测控制新型三相三电平整流器的研究

传统三相三电平整流器开关多、控制复杂、损耗大,为此提出一种新型三相三电平整流器拓扑。在弱电网中,电网电压不平衡现象不可避免,当电网电压不平衡时,传统的控制算法计算量大、控制复杂且电网电流畸变严重。为使新型三相三电平整流器在弱电网条件下正常运行,提出一种改进型有限集模型预测控制方法,实现电网电流的快速跟踪、谐波抑制及直流侧中点电压的平衡控制。首先分析了新型拓扑结构的工作原理及数学模型;然后构造了弱电网条件下新型三相三电平整流器的电流指令值;最后针对新型三相三电平整流器提出改进型有限集模型预测控制。仿真与实验验证了所提算法的有效性。

三相三电平VIENNA整流器中点电位波动混合抑制方法

针对三相三电平VIENNA整流器中点电位波动问题,建立了中点电流的数学模型,分析了中点波动形式、并结合中点电流数学模型分析了中点电位波动的根本原因,针对传统固定调节因子法抑制中点电位波动效果较差的缺点,提出了一种结合动态调节因子与电容偏差调节的混合抑制方法,给出了6扇区下偏差调节量和动态调节因子表达式,然后通过查表法将6扇区对应动态调节量注入到调制波中,实现了中点电位尤其三次基频波动的自动抑制,进一步修正后的混合抑制法还可有效抑制电容参数和负载不对称导致的中点大幅度波动,实验结果验证了策略的可行性和有效性。

三电平中点箝位整流器的直接电流控制方法研究

应用开关函数建立了三相三电平中点箝位(NPC)PWM整流器的数学模型,在此基础上提出了应用于该整流器的基于两种坐标系的直接电流控制方法,即静止坐标系下abc电流控制法和旋转坐标系下i_d、i_q电流控制法。实验结果验证了该控制方法的正确性和可行性。

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。

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。

NPC三电平PWM整流器直接电流控制策略研究

基于矢量控制原理提出一种适用于NPC三电平PWM整流器的直接电流控制策略。首先建立了NPC三电平PWM整流器的数学模型,然后结合矢量控制的原理分析,提出一种dq矢量控制策略,最后在MATLAB/Simulink仿真软件中搭建仿真实验平台对策略的有效性进行验证。研究结果表明,该控制策略不仅可以实现有功、无功电流的独立控制,而且直流侧电压控制稳定,系统运行良好。

三相高功率因数整流器的研究现状及展望

介绍了三相高功率因数整流器的几种主要拓扑——三相单开关功率因数校正电路、三相 /三开关 /三电平 PWM(VIENNA)整流器、三相全桥功率因数校正电路等 ,特别地关注三相 /三开关 /三电平 PWM(VIEN-NA)整流器 ,并对每种拓扑的特性、优点及其不足进行了分析 ,通过比较研究指出了三相 PF C的发展趋势。

基于优化DPC策略的三电平PWM整流器

基于直接功率控制(DPC)策略三电平PWM整流器近年来得到了广泛关注,但由于存在较大的无功脉动,系统动静态性能受到严重制约。通过分析系统瞬时功率模型,指出常规DPC策略忽略的有功功率与无功功率耦合量是造成无功功率失控的主要原因。根据失控机理,在常规开关矢量表的基础上有针对性的添加备选空间电压矢量,提出了优化开关矢量表,解决了原开关表存在的无功功率"失控"问题。构建了MATLAB/simulink环境下的仿真模型,对三电平PWM整流器系统进行了仿真研究,结果表明基于优化开关表的DPC策略PWM整流器显著降低了无功功率脉动,提高了系统稳态性能。

基于扇区平滑过渡三电平整流器中点电位滞环控制研究

为了使三相三电平NPC整流器在空间矢量调制过程中实现中点电位的平衡且防止两相开关同时动作和输出电平非单位变化,提出采用具有扇区过渡的直流侧中点电位滞环控制方法对三电平整流器开关序列进行调制。分析了直流侧中点电位滞环控制方法在三电平整流器中的实现方法。阐述了整流器非单相动作和非单位电平输出对系统造成功率开关管承受电压过高、EMI兼容性差、开关损耗大的原因。提出加入扇区过渡调制方法改善中点电位滞环控制存在的这些问题。实验结果表明,加入扇区过渡的中点电位滞环控制方法能够对整流器直流侧中点电位平衡进行有效控制,同时实现扇区间的平滑过渡、减小了开关损耗和增强EMI兼容性。

基于模型预测的简化定频PWM三电平整流器控制策略

对于三相电压源型PWM整流器而言,有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)是一种新颖的高性能控制算法。但对于三电平PWM整流器而言,存在计算量巨大和开关频率不固定等缺点。在此背景下,提出一种基于模型预测控制的简化定频PWM调制策略。该算法无需对三电平27个矢量进行轮询计算,直接通过求取含有电流偏差和中点电位偏差的价值函数获得最优目标电压矢量,大大减少了计算量。实验结果表明,提出的简化调制策略能够实现NPC三电平整流器定频控制和中点电位调节,并且具有良好的动、静态性能。

真空管道磁浮列车三电平中点钳位整流器的改进型模型预测控制研究

真空管道磁浮列车三电平中点钳位(NPC)整流系统所需的控制目标较多。与PWM控制方式相比,模型预测控制可以在单个代价函数中增加任何必要的控制目标,故更适用于多目标控制,但其计算量更大,主要控制目标相互耦合,影响输出性能。为了解决传统模型预测控制存在的问题,本文提出一种改进型模型预测控制策略,可在保证系统稳定运行的基础上,节省约22%的计算时间。同时,本文考虑负载与开关频率权重系数的变化对电流谐波畸变率(THD)及平均开关频率(损耗)的影响,提出变开关频率权重系数的控制策略,以满足不同负载情况下系统对谐波和损耗的要求。最后,仿真验证了所提策略的有效性。

三相三开关三电平AC-DC变换器局部调制策略的实现

考虑到功率等级和满足谐波电流限制标准,大功率家用和轻型商业变频空调的前级功率电路不再采用二极管整流器和无源滤波方式。在结合强迫整流和自然整流的基础上,提出一种采用局部PWM的三相三开关三电平AC-DC变换器的调制策略,在进行了理论分析和仿真分析后,设计了10kW实验样机,所得结果验证了所采用的三开关局部PWM算法具有电气应力较低、转换效率较高、功率因数较高、直流电压平均值较高等优点。经过对局部PWM规律进行优化,在各种负载下,网侧电流的谐波电流含量均满足IEC61000-3-2标准。中等负载以上时输入功率因数高达0.98,效率高达0.98。