三相四臂对逆变电源控制方法的研究

电力作为人类三次科技革命最重要的成果之一,不仅是现代社会发展所必需的能源,也是人们日常生活中不可缺少的能源形式之一,它在人们的生活中扮演着非常重要的角色。然而,电力作为一种能源形式,其危险性也相当高,尤其是配电设备维修人员,具有非常巨大的生命安全隐患。因此,为了保证电力作业人员的生命安全,有必要设计逆变电源控制方法,以保证电力维护得安全。逆变电源是现代电气化产品的重要设备,随着我国现代科学技术的发展,逆变电源的安全运行也受到了社会的广泛关注。文章对已有的逆变电源控制故障诊断方法进行研究、分析和总结,从检测变量的角度深化逆变电源存在的问题,深化基于电流和电压的诊断研究。文章对V / F型感应电动机控制系统和永磁同步电动机矢量系统进行了研究,分析了开路故障问题,并在此基础上对电流和电压进行了整流。最后,结合三相四臂对逆变电源控制的故障和运行进行了研究。

基于三相四桥臂电机系统架构的车载锂电池自加热系统

为解决锂电池在低温环境下输出功率降低与放电容量衰减的问题,提出了一种基于三相四桥臂电机系统架构的车载锂电池自加热系统,通过加热电池使其脱离低温状态。在逆变器中引入第四桥臂,并与车载驱动电机三相星型绕组中性点连接,形成三相四桥臂电机系统架构。结合上述电机系统架构,建立电池、电机系统及电池自加热系统等效数学模型。分析电池发热机理及开关频率对电池温升速率的影响,并结合零序电压矢量设计高频电流滞环控制策略。实验结果证明,该系统能够实现锂电池在低温环境下的快速自加热功能,脱离低温状态。

离网型三相四桥臂逆变器在不平衡负载下的控制策略研究

针对离网工况下带不平衡负载时引起的波动,利用三相四桥臂拓扑结构在不平衡系统应用中的优势,结合虚拟同步机控制策略,采用基于全通滤波器的正负序分离方法进行控制。针对真实输出的有功功率对功频调节器产生波动及多逆变器并联时功率均分及环流抑制效果较差的问题,引入虚拟阻抗,改进了基于正负序分离的虚拟同步机并联预同步控制策略。结果表明,所提控制策略器能够在负载不平衡的情况下维持输出电压的平衡,提高了功率均分精度,使环流得到抑制,增强离网条件下的运行性能。

三相四桥臂逆变器控制技术研究

三相四桥臂逆变器可以解决不平衡负载引起输出电压不平衡的问题。采用开环控制或传统同步旋转坐标系PI控制时,三相四桥臂逆变器输出电压仍存在不平衡现象。为了揭示其原因,首先建立了三相四桥臂逆变器数学模型,在此基础上分析了三相四桥臂逆变器输出电压不平衡的根本原因,并提出相应的解决方案。该方案有效地抑制了不平衡负载电流扰动对输出电压的影响,保证了三相四桥臂逆变器在不平衡负载情况下输出三相对称正弦电压。最后在Matlab/Simulink环境下对空载、平衡负载、不平衡负载三种情况下系统开环和闭环控制进行了仿真研究,仿真结果验证了该解决方案的正确性。

三相四桥臂PWM整流器的研究

三相电压型PWM整流器可以减小输入电流谐波含量,提高系统功率因数,因而广泛应用于人们的生产生活中。在传统的三相三桥臂整流器拓扑基础上,引入第四桥臂可构成三相四桥臂整流器拓扑。作为3P4W系统拓扑中的一种,三相四桥臂整流电路的提出丰富了三相电压型PWM整流器的拓扑结构,如果选用合适的控制方法,相比较传统的三相三桥臂PWM整流器,三相四桥臂整流电路可具有更优良的工作性能。本文首先通过开关平均周期法对三相四桥臂整流电路建立开关平均模型,指出了三相四桥臂整流器可以分解成三个相互解耦的单相整流电路。分析了三相四桥臂整流器在SPWM控制策略下的不足,研究了系统SAPWM控制策略及其实现方法。基于SAPWM控制策略下的三相四桥臂整流器降低了输出直流电压,提高了直流母线电压利用率,进而降低元器件耐压等级。最后通过系统仿真与实验验证了理论分析的正确性。

采用三相四桥臂抑制逆变器共模干扰的SPWM控制策略

为了减少三相三桥臂逆变器因电路不对称而产生的共模电压和电流,提出了一种基于三相四桥臂结构的正弦波脉宽调制(SPWM)控制策略。该策略是在SPWM载波移相控制技术基础上,采用跳变后移控制方法,确保任何情况下逆变器四个桥臂的输出都能达到平衡,从而抑制共模干扰的产生。与原来的三相四桥臂SPWM载波移相控制策略相比,该策略突破了SPWM调制指数必须小于0.666的限制,避免了直流电压利用率低下的缺陷,适用于在任意调制指数情况下的工作。仿真和实验证明了该方法的有效性。

一种新的三相四桥臂逆变器控制方法

针对现有三相四桥臂逆变器控制方法比较复杂的缺点,提出一种新的第四桥臂与前三桥臂分别独立控制的控制方法,该方法与传统的三桥臂逆变器控制方法相兼容,简单易行,且方便对老产品进行改造。文中对四桥臂逆变器的三维空间矢量进行了分析,得出第四桥臂可独立控制的结论;建立了四桥臂逆变器的大信号模型,并在此基础上给出了相应的理论依据。仿真和实验结果进一步验证了该控制方案的正确性与可行性。

一种高性能三相四桥臂逆变器控制器的设计

三相四桥臂逆变器能有效地处理不平衡和非线性负载,然而其控制方法通常非常复杂。该文提出了一种性能优异、设计简单的控制器及其设计方法,该方法基于极点配置的PID电压单环控制。为了得到三相四桥臂逆变器的数学模型,采用开关周期平均法和旋转坐标变换建立连续定常系统模型,在此模型的基础上设计简单明了的PID控制器。根据三相四桥臂逆变系统的控制传递函数、期望的极点分布和性能指标,计算出最佳的PID控制参数。对该系统工作于不平衡负载时输出电压的不平衡程度分析,和非线性负载时输出电压的谐波含量对比分析,结果证明该文提出的方法具有很好的动静态特性,该方法与诸多其他控制方法相比具有原理简洁、应用方便、参数整定灵活等杰出优点。详细的仿真结果和实验结果验证了该方法的正确性。

一种新颖的三相四桥臂逆变器解耦控制的建模与仿真

三相四桥臂逆变器是针对三相不平衡或非线性负载的供电提出来的。该文提出了1种采用内环空间矢量电流调节器和外环同步坐标比例积分控制器相级联的三相四桥臂逆变器的控制方案,实现了对三相四桥臂逆变器的解耦控制。建立了三相四桥臂逆变器在abg空间的电路模型,分析了其在abg空间的三维电压矢量分布并由此提出了1种采用2个三电平滞环比较器和1个两电平滞环比较器相结合的内环电流调节方案。外环采用了同步坐标电压控制器,使用1个简单的比例调节器就可实现输出电压跟踪的零稳态误差,保证了良好的稳态性能。建立了整个系统在dqo 坐标系下的控制模型,实现了对d,q,o3个分量的独立解耦控制。仿真结果验证了该控制方案的正确性与可行性。

αβ0坐标系下带不平衡负载的三相四桥臂变流器控制策略

传统的基于同步旋转坐标系下的三相四桥臂变流器控制复杂,尤其在负载不平衡工况下。为简化四桥臂控制,提出一种αβ0坐标系下的四桥臂变流器控制策略。该控制策略采用准比例谐振调节器控制输出电压,并加入参考电压前馈改善系统控制精度与动态性能,在此基础上采用基于电感电流的有源阻尼控制方法进一步增强系统的稳定性。针对准比例谐振调节器在基波频率处有限增益导致的静差问题,分析调节器参数以及滤波器参数对增益系数选取的影响,给出控制器参数设计以及实际参数调试的依据。最后,对所提控制策略进行实验验证。实验结果表明,在不平衡负载条件下,采用该控制策略的四桥臂变流器能够实现输出电压的平衡控制,动态性能良好。

基于三次谐波注入法的三相四桥臂逆变电源

三相四桥臂逆变电源的三相负载可以是任意的,但由于第四桥臂的加入,使控制变得非常复杂。本文介绍了国内外对三相四桥臂逆变电源各种控制方法的优缺点,分析了三相四桥臂逆变电源的调制信号与输入直流电压的关系,提出了一种三次谐波注入法的新的PWM控制方案,同时谐波的注入不会影响输出电流,并能带任意负载。仿真和实验结果证实了该方案的可行性。

一种基于3次谐波注入的并联三相四桥臂逆变器均流控制策略

三相四桥臂逆变器(3p4l)在三相三桥臂逆变器的基础上引入第四桥臂,使得三相能够解耦控制并具备带不对称负载能力,在此基础上采用3次谐波注入可以提高逆变器的直流电压利用率。若将多个三相四桥臂逆变器单元共直流母线并联,能够实现扩容。但是并联单元的电感电流若不采取控制,会导致环流问题,严重时会损坏逆变器。在基于平均电流均流控制策略的基础上,采用一种适用于模拟电路实现的3次谐波注入方式。由于主电路元器件参数的不对称性,并联单元各自生成的3次谐波不对称,增大了并联单元之间的零序环流。针对该问题,提出一种基于各并联单元3次谐波信号平均值法的三相四桥臂逆变器并联均流控制策略。在保留3次谐波注入的同时使得并联模块四个桥臂电感电流得到控制,消除环流,实现了并联桥臂均流。最后通过仿真和实验验证了控制策略的正确性。

非隔离型三相四桥臂光伏逆变器漏电流抑制研究

针对非隔离型三相三桥臂光伏逆变器无法有效抑制漏电流的问题,提出基于三相四桥臂拓扑的漏电流解决方案。建立非隔离型三相四桥臂光伏逆变器系统共模模型,分析了影响系统漏电流的主要因素和变量,提出一种基于布尔函数逻辑运算的新型载波调制策略。该调制可以实现共模电压恒定,从而有效抑制漏电流。最后搭建了TMS320F28335DSP+XC3S400FPGA数字控制硬件实验平台,对提出的新型载波调制进行了实验研究,并与传统调制方案进行了对比分析,实验结果验证了提出方案的有效性。

三相四桥臂动态无功补偿器仿真研究

提出采用三相四桥臂结构的逆变器实现三相四线制系统中的无功补偿。实现方法是:应用瞬时无功功率理论,在三相三线制系统中应用的电流检测法基础上,提取零线电流后用于三相四线制系统,并给出了理论推导和实现方法;再给出利用空间矢量法产生触发脉冲的方法;最后用PSCAD仿真软件搭建了系统仿真图,设计了控制策略,在三相四线制下对容性、感性及整流桥等负载情况进行了无功补偿仿真,仿真结果验证了控制算法的可行性。

三相四桥臂并网逆变器的无差拍重复控制

为提高三相四桥臂并网逆变器的动、静态特性,采用改进无差拍控制内置重复控制器的复合控制方法对并网电流进行控制。无差拍电流控制能够快速准确地跟踪给定信号,基于内模原理的重复控制通过在基频及其整数倍频处提供高增益可快速消除每一周期的稳态误差。根据电压型三相四桥臂并网逆变器的数学模型,推导了无差拍控制算法,并分析了无差拍控制中的控制延时对系统稳定性的影响;内置的重复控制器能改善无差拍控制对电感参数敏感的缺陷并降低算法对模型精确度的依赖,从而消除周期性稳态误差,通过对模型传递函数的分析,得到重复控制器的最佳补偿拍数。仿真和实验结果表明,所提出的控制策略能实现对参考电流的快速准确跟踪。

带不平衡负载的三相四桥臂逆变器的研究

文章对三相四桥臂逆变器的控制系统进行设计,建立了基于对称分量法和双同步旋转d-q坐标系的双环控制结构,电压外环和电流内环均采用前馈解耦的控制策略,使三相四桥臂逆变器具有带不平衡负载的能力。最后,以1.5 kW三相四桥臂逆变器装置进行实验,实验结果验证了上述方案的正确性和有效性。

一种新颖的三相四桥臂逆变器电流调节方案研究

针对三相四桥臂逆变器现有电流调节方案存在的某些问题,提出了一种改进的基于三雏空间电压矢量的电流调节方案.整个方案仅需三个最高开关频率受限的三电平比较器和相应的电压矢量选择表,实现简单,参数调整方便.文中对其原理进行了理论分析,给出了三相四桥臂逆变器带不平衡负载和作为三相四线有源电力滤波器应用时的仿真结果,验证了其正确性和可行性。

一种新颖的三相四桥臂逆变器SAPWM控制实现方法

三相四桥臂逆变器因其具有优秀的带不平衡负载的能力受到各国学者们的广泛重视和研究。SAPWM控制与数字控制中常采用的空间矢量调制在本质上是相同的,因此在模拟电路中对三相四桥臂逆变器采用SAPWM控制方法可以取得在数字电路中采用空间矢量调制相等效的控制效果。本文提出一种易于电路实现的3次谐波构成函数,并将其注入到正弦调制波中,从而方便地对中频输出的三相四桥臂逆变器采用SAPWM控制。相对于空间矢量调制,三相四桥臂逆变器SAPWM控制简化了控制算法且取得了与空间矢量调制相等效的控制效果。最后通过仿真和实验表明了所提出的3次谐波函数构造方法和电路实现以及三相四桥臂逆变器SAPWM控制的正确性。

基于模型预测控制的三相四桥臂有源电力滤波器

针对现有有源电力滤波器数字化控制方法对模型依赖性较强的缺点,基于正负序系统和零序系统解耦控制提出了一种三相四桥臂有源电力滤波器的模型预测控制(MPC)方法,以差分方程作为预测模型,保留了常规MPC中的反馈校正和滚动优化环节,推导出了最优控制律.将该方法与常用的预测电流控制方法做了对比,得出了"带电源电压观测器的预测电流控制只是模型预测控制的一个特例"的结论;详细分析了参数对稳定性的影响,通过修改MPC的参数,可以在省略带通滤波器的情况下,允许更大的连接电抗参数建模误差,鲁棒性比预测电流控制更高.此外,MPC和重复控制相结合消除了MPC所固有的稳态误差.仿真结果验证了所提方法的有效性和正确性.

不平衡工况下基于虚拟阻抗法的并联三相四桥臂逆变器的桥臂控制

不平衡工况下,三相四桥臂逆变器并联系统不仅可以输出平衡的三相电压波形,而且还可以拓展系统的容量。与传统的三桥臂逆变器并联系统相比,三相四桥臂逆变器并联系统需要对正序、负序和零序电流进行控制,因此三相四桥臂逆变器的并联控制系统更为复杂。该文对三相四桥臂逆变器并联运行时,各序电流的分配进行了分析。为了使逆变器输出的正序、负序和零序电流能够按并联逆变器的容量分配,提出了正序电流使用下垂控制、负序电流与第四桥臂电流使用虚拟阻抗法分别控制正序、负序和零序电流的分配,并且对三相四桥臂逆变器的前三桥臂与第四桥臂分别进行控制,最终在不平衡工况下使并联三相四桥臂逆变器系统输出电压平衡且输出电流和输出功率按并联逆变器的容量分配,减小系统的环流。仿真和实验验证了该方法的有效性。