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。

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。

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。

三相三电平PWM整流器的设计与仿真

随着技术的不断进步,整流器获得了极为广泛的应用,本文主要对PWM整流器的工作原理以及数学模型等方面展开了研究,文章对PWM整流器的原理进行的分析并完成了相应的仿真设计工作。

基于三电平的三相电压型PWM整流器仿真

在分析三相三电平电压型PWM整流器主电路拓扑结构的基础上,得出了其在旋转d、q坐标系下采用开关函数描述的数学模型,通过引入电流状态反馈和电压前馈补偿,实现了电流的解耦控制.在理论分析的基础上搭建了在Matlab/Simulink环境下的仿真模型,并进行了仿真分析.仿真结果说明,该系统具有功率因数高、动态性能好等特点.

三电平PWM整流器双环控制技术及中点电压平衡控制技术的研究

该文在建立了三电平PWM整流器系统数学模型的基础上,比较了三电平PWM整流器模型与直流电机模型的相似性,基于对控制对象的状态反馈解耦,提出把直流电机的双闭环控制应用于三电平PWM整流器中,使三电平PWM整流器具有良好的动态性能和稳态性能,并且保证输入电流波形正弦性好,实现了单位功率因数。同时,针对三电平PWM整流器所固有的直流侧电容中点电压平衡问题,提出根据每相输入电流方向和中点电压波动方向来优化选取冗余的正小矢量和负小矢量,实现中点电压平衡控制的方法。最后通过实验验证了双环控制器和控制中点电压方法的可行性和有效性。

三电平PWM整流器直接功率控制

在给出了三电平电压型PWM整流器数学模型的基础上,结合瞬时功率理论,推导了输入有功、无功和整流器矢量的关系,提出了一种应用于三电平PWM整流器的直接功率控制(DPC)方法。该方法不仅能够实现系统对有功、无功的直接控制,而且能够避免矢量切换时相电压、线电压幅值的过高跳变,同时有效地控制了中点电位的平衡。仿真和实验结果表明此方法算法简单,实现了单位功率因数控制,电流谐波小,具有良好的动态和稳态性能。

固定开关频率三电平PWM整流器直接功率控制

以三电平电压型PWM整流器的数学模型为基础,结合瞬时无功理论,推导了瞬时功率和三电平整流桥开关矢量之间的关系,提出了一种固定开关频率的三电平PWM整流器的直接功率控制方法。该方法基于空间电压矢量调制,实现了动态过程中有功功率和无功功率的解耦控制。相对于传统的开关表bang-bang控制方式的直接功率控制,该方法不仅能够实现系统对有功功率和无功功率的直接控制,而且能保证固定的开关频率,简化了滤波器的设计。实验结果表明该控制策略实现了单位功率因数控制,电流谐波小,具有良好的动态和稳态性能。

基于电压空间矢量的三电平PWM整流器研究

针对三相二极管箝位型三电平PWM整流器的拓扑结构,建立了基于d-q同步旋转坐标系统的解耦状态空间方程。采用双闭环控制策略,电压环跟踪负载有功功率,电流环实现指令电流跟踪控制。给出了电压环和电流环PI参数设计方法,采用电压空间矢量调制方式(SVPWM)进行了基于MATLAB/Simulink的仿真分析。结果表明,该三电平PWM整流器能实现良好的动态性能和稳态性能,并且使得电网侧电流波形为正弦、功率因数为1。

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。

基于零序分量注入的三电平PWM整流器目标优化控制

三电平PWM整流器具有功率因数可控、能量双向流动等优点,适合于中压大容量的应用场合。通过分析PWM整流器的数学模型建立了三电平PWM整流器矢量控制系统,根据空间矢量PWM和载波PWM的本质联系,以及选择冗余矢量的本质含义,提出了一套基于零序分量注入的多电平变换器PWM算法。根据所选择控制目标的不同,注入最优零序分量,该算法避开了寻找合成矢量和作用时间的复杂计算,对多电平系统具有通用性。本文将其应用于三电平PWM整流器控制系统中,实验结果验证了该算法的可行性,整流器在单位功率因数运行的同时,实现电容中点电压平衡,降低了开关损耗。

一种单相三电平中点钳位整流器的SVPWM控制方法

针对单相电压型三电平中点钳位(NPC)整流器,首先分析其工作原理,建立其基于开关函数的数学模型。针对单相三电平整流器直流侧两电容电压调节不平衡问题,探讨了一种基于空间电压矢量调制(SVPWM)控制方法和电压前馈的中点电位控制方法,并在Matlab环境下进行了计算机仿真。仿真结果表明,在机车运行的两种典型工况即牵引和再生制动下,SVPWM调制使得牵引变压器一次侧功率因数接近于1,在电网侧可获得近似正弦的电流波形,而且该调制方法易于离散数字化实现。该电压平衡方法能够有效地平衡直流侧电容电压。

采用三电平电压型PWM整流器的地铁牵引供电系统

提出了一种基于三电平电压型PWM整流器的新型地铁牵引供电系统(1500VDC),具有节能效果好、功率因数高、谐波含量小等优点,且易于采用模块化和冗余设计。论文重点介绍了变流系统的主电路拓扑、并联控制策略和三电平整流器控制策略,最后给出仿真及实验结果。

一种新型两桥臂非对称三电平PWM整流器的研究

该文提出一种新型的两桥臂非对称三电平中性点箝位开关模式PWM整流电路拓扑,详细分析了其数学模型,深入研究了该PWM整流器的工作模式及其恒频PWM控制方法。该PWM整流器不仅在开关元件数量上减少4个开关管和6个二极管,成本较低,而且采用恒频PWM控制方法,数字实现简单。实验结果表明,该PWM整流器不仅能够有效地抑制注入电网的谐波,实现单位功率因数,而且还可以实现能量双向流动。

一种具有双非零电压矢量输出的三电平PWM整流器直接功率控制方法

针对已有的三电平PWM整流器直接功率控制(direct power control,DPC)每次只输出一个非零电压矢量,容易导致功率脉动的问题,提出了在一个开关周期内具有双非零电压矢量输出的三电平PWM整流器DPC算法。该算法通过对有功和无功进行预测,每次选择作用相反的两个非零电压矢量进行输出,并利用矢量时间作用分配因子对两个矢量的作用时间进行分配,对功率进行精细控制。该算法完全保留了传统DPC的优点,将功率控制性能与电压矢量直接联系起来,控制非常直接有效。同时以功率脉动最小化为目标进行预测控制,使得DPC稳态性能得到显著提高。仿真和实验结果证实了该方法的正确性和有效性。

三电平PWM整流器网侧LCL滤波器设计

采用LCL滤波器代替L滤波器对入网电流进行滤波已成为变换器并网的趋势,相对于L滤波器,LCL滤波器具有成本低,体积小,整流器动态响应快等优点。然而,目前关于LCL滤波器的研究都是针对两电平变换器进行的,对多电平变换器鲜有涉及。本文以三电平PWM整流器为研究对象,提出了适用于三电平PWM整流器LCL滤波器的设计方法,并通过Simulink仿真和实验验证了滤波器的优良性能。

单相三电平整流器的SVPWM与中点电位控制方法

通过分析单相电压型三电平中点钳位(NPC)整流器的工作原理、传统单相三电平空间电压矢量调制(SVPWM)和中点电位控制方法的缺点,提出了一种改进的SVPWM算法和中点电位控制方法,并进行了计算机仿真和小功率实验样机试验.理论分析、计算机仿真和试验结果表明:在保证开关频率恒定的情况下,该SVPWM算法开关损耗小,输出PWM脉冲具有对称性,可使交流侧电流的高次谐波分布在2倍开关频率附近,且易于用DSP(数字化处理器)实现;无论负载是否变化,该中点电位控制方法均能有效解决中点电位不平衡的问题,具有较强的抗干扰能力,且易于实现.

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。

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。