三相电压型PWM逆变器无电感参数控制策略研究

三相电压型PWM逆变器常采用基于电流前馈解耦的电压电流双闭环控制策略。采用该控制策略,电流内环控制器设计时包含交流侧电感值,当电感测量值出现误差时,系统将不能彻底解耦,会影响系统的控制性能。提出一种改进型电压电流双闭环控制策略,其中电流内环基于合成矢量的思想,实现在同步旋转d、q坐标系下三相电压型PWM逆变器无电感参数L的电流解耦控制,采用MATLAB/Simulink仿真验证了该方法的有效性。

三相电压型PWM逆变器电流控制技术的现状和发展

对三相电压源型PWM逆变器电流控制技术进行了研究和分析。根据概念和技术的不同将电流控制技术分为两大类:线性控制和非线性控制。文章对当前出现的新型电流控制技术进行了简单的概括,并给出了电流控制技术的选取标准,同时对各种电流控制技术的优缺点进行了总结,从概念上探讨了不同电流控制技术的运行原理。

三相电压型逆变器SVPWM控制系统设计

三相电压型逆变器是电力电子领域中的重要研究方向,它在各种应用中具有广泛的用途,如可再生能源系统、电机驱动、电网互连等。其本原理包括将直流电源转换为交流电源。它通过控制开关器件的通断来调整输出交流电压的幅值和频率,从而实现电压型逆变。基于此,探讨了如何利用电力变换器来提高电能。重点关注电力变换器的电路,并通过实验来证明它的可靠性。使用DSPIC30F4012控制器来控制电路,并使用电力变换器的电路来实现变换。还分析了如何利用电力变换器的调制技术来提高电源的性能。在软件设计部分结合Matlab中的Simulink工具箱进行仿真,建立了三相半桥式电压源型逆变电路的仿真模型,并对其进行FFT分析。

三相电压型PWM整流器的虚拟转矩冲量平衡控制策略

模型预测控制具有结构简单、鲁棒性强和动静态性能良好等优点,因此其在三相电压型PWM整流器系统中得到了广泛应用。然而,模型预测控制的电压外环采用PI线性调节器进行调节,影响了直流侧电压的动态性能。为此提出了虚拟转矩冲量平衡控制策略,从而使直流侧电压仅经过1次调节即可实现快速收敛。为了实现此策略,首先,根据数学模型推导得到了虚拟转矩的表达式;其次,根据负载突变前、后直流侧输出电压保持不变,同时结合功率守恒原则,分析建立了负载突变时的虚拟转矩冲量平衡控制方程,求得零矢量与前进矢量的作用时间;最后,通过仿真和实验实现了三相电压型PWM整流器系统负载突变时的虚拟转矩冲量平衡控制,验证了所提算法的正确性与有效性。

三相电压型逆变器的滑模控制律参数优化设计

针对三相电压型逆变器滑模控制中滑模函数和趋近律参数选取困难的问题,提出一种滑模控制律参数优化设计方法。首先,根据三相电压型逆变器的基本工作原理,建立了三相电压型逆变器的d-q数学模型。其次,将滑模变结构控制应用到三相电压型逆变器系统中,设计合理的滑模函数并采用等速趋近律推导出滑模控制律,再将滑模控制律带到三相电压型逆变器闭环系统,得到偏差的数学模型。根据系统跟随性能的要求,讨论并推导了滑模控制律中参数优化的选择公式。最后,利用PSIM仿真软件,搭建了三相逆变器的滑模变结构控制闭环系统,通过仿真实验验证了所提滑模控制律参数优化设计的合理性和可行性。

基于DSP的三相电压型PWM整流逆变系统设计与应用

现代多领域需大量变流装置,以转换电能频率、幅值和相位,提升经济效益。但这些装置依赖整流模块获取直流电压,传统二极管和晶闸管整流方式易产生谐波和无功功率,增加损耗,降低效率,影响供电质量。传统PWM(Pulse Width Modulation)整流逆变系统模拟控制方式已无法满足复杂高精度需求,提出基于DSP(Digital Signal Processing/Processor)的三相电压型PWM整流逆变系统设计与应用。硬件上采用AMC1304M05QDWRQ1数据采样芯片和TMS320FDSP28335控制芯片;软件上设计双闭环串级控制策略,通过SCPWM算法调制电压空间矢量,驱动功率开关器件实现整流逆变控制。实际应用结果表明,负载突变时系统响应迅速,直流侧电压0.02 s内恢复稳定,验证设计的正确性。

LC滤波型三相逆变器有限集模型预测电压控制

为了降低三相逆变电源的总谐波失真,提高动态响应能力,提出一种LC滤波型三相逆变器并设计有限集模型预测直接电压控制系统。首先,设计LC型滤波器并串接于三相逆变器输出端,以降低正弦电压的总谐波失真;接着,推导LC滤波型三相逆变器离散时间数学模型,预测逆变器系统在可能开关状态作用下的输出电压;然后,开发基于滤波电感电流和输出电压的负载电流估计策略,补偿预测模型中的未知负载电流;最后,构建成本函数作为最优开关状态选择标准。所提方法在MATLAB/Simulink中进行仿真验证,仿真结果证明了方法有效性。

基于输出电压轨迹的三相逆变器开关管开路故障诊断

开关管开路故障会让功率变换器的输出电压与电流产生严重畸变,因而降低了变换器输出的电能质量。开路故障出现后其余功率开关器件的损耗可能增加,所以容易在电路中引发二次故障。文中提出一种针对三相逆变器开关管开路故障的故障诊断方法。故障类型与故障器件的辨识通过分析三相逆变器在αβ平面上的输出电压轨迹实现,仅需要测量滤波后的输出线电压。所提出的方法易于实现,可以诊断三相逆变器的所有开关管开路故障情况。最后,通过仿真和实验验证所提出方法的可行性和准确性。

单电压环构网型并网逆变器暂态稳定性分析

随着电力电子化电力系统的快速发展,构网型并网逆变器作为新型电源得到了广泛关注,其中单电压环构网型并网逆变器因具有更强的小信号稳定性而在新能源并网中具有独特优势。同时,构网型并网逆变器在大扰动下呈现与同步电机不同的暂态响应,容易产生暂态失稳。针对这一问题,以单电压环构网型并网逆变器大扰动模型为基础,采用相平面图的方法分析了大扰动下功率控制环、电压控制环对逆变器的暂态作用,给出了关键控制器参数对暂态稳定性的影响,刻画了功角的暂态响应特性。同时,揭示了有功控制环、无功控制环和单电压环在暂态期间会改变功角超调量、逆变器输出电压幅值和变化率,进而影响并网逆变器的暂态稳定性。基于上述分析,给出了减小有功和无功下垂系数,增大电压积分系数和低通滤波器截止角频率的控制参数优化方法,可增强单电压环构网型并网逆变器暂态稳定性。最后,通过Matlab/Simulink仿真验证了分析的准确性与可行性。

多电平三相电压源逆变器结构优化设计

目前多电平三相电压源逆变器被广泛应用于高压、大功率电子设备中,为解决传统三相电压源逆变器运行中出现的直流侧电容电压失衡问题,基于空间矢量调制开关直流电源对逆变器结构进行优化设计。建立多电平三相电压源逆变器等效模型,利用60°坐标的空间矢量调制算法实现空间矢量调制,利用电容电压平衡算法充分考虑不同矢量间的切换顺序,实现电容电流平衡。实验结果表明,对比传统方法,该方法调制多电平三相电压源逆变器输出线电压波形畸变率为0.18%,电容点电压波动可控制在3 V以内,优于对比方法,具有更好的应用性能。

具有中点电压平衡与零序电流抑制的T型三电平逆变器供电六相PMSM-DTC

在三电平六相电机驱动系统中,存在中点电压不平衡及零序电流导致定子电流畸变等问题。为此,该文针对T型三电平逆变器供电的六相永磁同步电机,提出一种具有中点电压平衡与零序电流抑制功能的直接转矩控制(DTC)策略。为实现DTC的快速构建,该策略基于两电平三相电机DTC结构,利用精简后的开关状态,在六相绕组轴线上分别合成满足控制要求的4个电压矢量,然后通过两个滞环比较器结合简单的扇区划分,确定最优电压矢量所在轴线,同时构建中点电压与零序电流控制平面,并对系统在控制平面所处扇区进行判断。在此基础上,根据最优电压矢量所在绕组的相电流iy的极性,实现最优电压矢量的选择,并进一步构建DTC最优开关矢量表。最后,通过实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。

三相电压型逆变器的电流前馈控制算法

为了提高三相电压型逆变器对负载变化的鲁棒性,提出一种电压单环的电流前馈控制算法。首先,给出了逆变器系统电流前馈控制算法的设计思想来源,讨论了多输入多输出非线性系统的中间变量的前馈控制律;其次,根据三相电压型逆变器的d-q数学模型,将多输入多输出非线性系统的中间变量的前馈控制律应用到三相电压型逆变器系统中,建立了其电流前馈控制数学模型,并利用李雅普诺夫第二判别法分析了闭环系统的稳定性,同时讨论了闭环控制系统的跟随性;最后,通过仿真实验验证了所提出的算法的合理性和有效性。

基于三相逆变器变开关频率和变直流母线电压的PMSM控制

针对三相电压源逆变器应用固定开关频率和额定直流母线电压的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)驱动方式时存在直流电压利用率低、绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar tran⁃sistors,IGBT)损耗较高的缺点,建立永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)和基于输出周期的IGBT损耗控制模型,在此基础上以输出电流质量为约束条件,以开关频率和直流母线电压为约束变量,应用猫鼬优化算法获得基于输出周期的IGBT损耗最优的开关频率和直流母线电压。对所提出的策略进行仿真和实验,通过比较输出电流总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)、电流波形、IGBT损耗和结温等验证所提策略在保证控制系统性能的条件下降低三相电压源逆变器损耗,增加三相电压源逆变器的可靠性。

考虑功率解耦的构网型逆变器的低电压穿越控制策略

构网型控制是提高新型电力系统稳定性的重要手段。构网型逆变器的功率耦合会导致功率、输出电压和电流波动,从而影响新能源的低电压穿越能力。针对该问题,提出了基于功率解耦的构网型逆变器低电压穿越控制策略。首先,分析构网型控制下的功率耦合机理。通过建立动态功率耦合模型,研究功率耦合对低电压穿越的影响。接着,提出一种基于串联补偿矩阵的功率解耦方法,并基于并网标准提出一种考虑功率解耦的构网型逆变器的低电压穿越控制策略。最后,利用StarSimHiL平台搭建了硬件在环实验平台。通过实验验证了串联补偿解耦控制策略在不同阻抗比下的鲁棒性,以及在不同电压跌落程度下所提控制策略的有效性。

三相电压源逆变器功率管开路故障诊断方法

本文全面探讨了三相电压源逆变器(VSI)的基本工作原理、开路故障的特征及其影响,以及这种故障的诊断方法。首先,介绍了三相逆变器的概念和工作原理,接着分析了逆变器在正常工作状态下的性能,如输出波形的质量、效率和散热情况。通过具体案例研究,展示了如何应用这些理论和技术来诊断和解决实际中的开路故障。案例分析突出了综合运用多种诊断工具和策略的重要性,以及进行定期维护和监测的必要性。本文的研究不仅为三相逆变器的故障诊断提供了实用指南,也为电力电子领域的工程师和研究人员提供了宝贵的理论和实践知识。

基于扰动观测器的电压源型逆变器负载电流前馈控制方法研究

传统的电压源型逆变器负载电流前馈控制方法主要依赖前馈控制环路,虽然逆变器电流局部控制效果更佳,但很难满足前馈控制的需求。为此,设计了一种基于扰动观测器的电压源型逆变器负载电流前馈控制方法。该方法通过提取逆变器负载扰动电流的前馈特征,引入扰动电流作为前馈信号,将前馈点作为输出电压,得到了逆变器负载电流的动态变化规律。同时,基于扰动观测器控制电压源型逆变器的电流偏差量,将负载电流作为外部扰动信号来抑制非线性负载的干扰,以满足对负载电流的前馈控制需求。通过仿真实验验证了该方法具有较好的前馈控制效果。

电压源型逆变器对弱电网系统稳定性和风电场输出有功功率相关性的影响

电压源型逆变器的应用可能会在风电场并网系统中引起次同步振荡事故,严重影响电力系统安全稳定运行。为了研究电压源型逆变器和风电场输出有功功率对电网稳定性的影响,本文建立了一个基于阻抗的并网系统模型,分析了影响输出有功功率与系统稳定性相关性的主要因素。结合PSCAD/EMTDC时域仿真实验,分析了影响风电场与弱交流电网稳定性的相关性主要因素。结果表明,影响风电场与弱交流电网稳定性的相关性主要因素包括:电压源型逆变器的内环、外环和锁相环参数。而且在不同的风电场输出有功功率下,电压源型逆变器控制回路参数与系统稳定性之间的相关性是不同的。

面向残差评价的中点钳位型逆变器开路故障诊断方法

在基于解析模型的故障诊断系统中,为了显化残差信号所包含故障信息的能力,提出一种面向残差评价的中点钳位型三电平三相逆变器快速开路故障诊断方法。首先,构建诊断观测器获取三相电流观测值并通过观测矩阵计算电流残差;其次,通过引入基于范数的标准评价函数,计算残差性能指标与阈值,将残差转换为可用的特征信号并与阈值相比较实现高效实时的故障检测;再次,推导不同功率开关器件开路故障状态下的电流残差特性,并依据此特性实现精准的故障隔离;最后,在仿真平台及半实物实验平台上验证了该文所提算法的有效性与可行性。仿真与实验平台结果表明,相较于传统基于信号与知识的诊断方法,残差性能评价的引入使得诊断速度提高80%以上。针对NPC型三电平三相逆变器常见的四种开路故障情况,均可实现快速且精准的故障检测及定位。

三相PWM电压型逆变器的积分滑模控制

提出一种三相PWM电压型逆变器的积分型滑模控制方案。首先分析并建立了三相逆变器的dq模型,针对dq模型设计控制器,控制器分为内外两个环,外环为伺服补偿控制器,保证系统具有期望的动态特性并补偿负荷扰动;内环为滑模控制器,消除系统参数摄动产生的影响。在内外环共同作用下,系统对参数摄动以及时变的负荷干扰具有良好的动静态性能。仿真结果表明,当系统参数摄动和负荷突变时,系统输出电压能够很好的跟踪参考电压。

一种新型三相电压型PWM整流器启动冲击电流抑制方法

针对三相电压型PWM整流器启动瞬间产生较大的冲击电流,致使系统稳定性、可靠性降低的问题,在整流器前端加入预充电电路,对预充电电路软启动过程和整流器启动过流的原因进行了详细分析,再对2种无预充电电路的母线电压缓给定方法和2种预充电电路结合母线电压缓给定方法抑制启动冲击电流的作用机理进行了对比分析,最终提出了预充电-分段二阶抛物线母线电压缓给定混合控制的最优抑制方法,最后通过搭建4种母线电压缓给定方法的仿真模型和30 kW整流器实验样机进行了验证。结果表明,采用预充电-分段二阶抛物线母线电压缓给定混合控制启动的整流器有效地抑制了冲击电流,网侧电流启动无过冲现象,直流侧母线电压无超调。