三相脉冲调制变流器驱动电源电磁兼容性能提升

针对三相脉冲宽度调制(PWM)变流器中开关管驱动电源受到主电路电磁干扰(EMI)的问题进行分析,研究如何提升电磁兼容(EMC)性能.对三相变流器中由于高速开关引起的高频EMI源进行分析与定量的计算,建立三相变流器及驱动电源的高频传导模型.通过建立高频模型,指出EMI源对驱动电源造成的干扰传导通路有3条:主电路与驱动电源间的传导通路Ⅰ和Ⅱ、驱动电源间的传导通路Ⅲ,利用高频模型得到3条传导通路的高频等效电路和相应的传递函数,根据传递函数提出抑制3种干扰、提升驱动电源EMC性能的一般性方法.仿真与实验结果表明,驱动电源间的干扰是主要干扰,通过在驱动电源负载端并联电容的方法可以大大减小干扰.

基于三维空间矢量脉冲宽度调制的三相四线制有源电力滤波器

建立了三相四线制三桥臂有源滤波器的主电路拓扑和数学模型,提出了一种新型三维空间矢量脉冲宽度调制的控制算法,结合直流侧电压控制模型对其进行闭环控制。经试验验证,获得了良好的补偿效果。

I型三电平储能变流器设计

随着新能源发电的快速发展,新能源发电输出功率的间歇性和不确定性问题日益突出,为增强电网对新能源的消纳能力,设计了1台I型三电平储能变流器。在深入分析其工作原理的基础上,构建了数学模型并给出了恒流充放电控制策略。针对三电平储能变流器中点电位不平衡的问题,提出了带可变分配因子的空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)算法以实现对中点电位波动的快速响应。样机实验结果表明,在恒流充放电控制策略下,样机在并网工况下具有良好的稳态和暂态性能,所采用的带可变分配因子的SVPWM算法能快速抑制中点电位波动且抑制效果明显。

三相四桥臂变流器调制方法综述

三相四桥臂变流器拓扑可以为零序电流提供通路,并且可以有效地增加系统处理不对称和非线性工况的能力,广泛应用于三相四线制场合,其调制方法也成为研究热点。本文将针对两电平三相四桥臂变流器几种常见的脉冲宽度调制方法的工作原理以及电压利用率、开关损耗、共模电压大小等特性进行归纳和比较。

基于空间矢量脉冲宽度调制的异步电机直接转矩控制系统

基于直接转矩控制算法的基础上,分析了三相异步电机的数学模型,介绍了直接转矩控制算法各部分的原理,得出利用滞环比较器正确选择电压空间矢量的方法。通过对传统直接转矩控制方法中转矩脉动问题的分析,研究了有效减小转矩脉动的方法。选用基于空间电压矢量脉冲宽度调制的直接转矩控制算法(TDC-SVPWM)减小转矩脉动,并介绍了该算法的原理。通过Matlab中的Simulink模块,分别搭建传统直接转矩控制(TDC)系统和基于电压空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)的直接转矩控制系统的仿真模型,对比两者的仿真结果,进一步验证了改进后的直接转矩控制系统对改善电磁转矩脉动的有效性。

电池储能变流器调制方法综述

电池储能变流器是储能系统的核心部件,电池储能变流器调制方法的选择对输出电能的谐波质量、直流电压利用率和开关损耗有重要的影响。本文总结对比了多种电池储能变流器调制方法,阐述各自工作原理以及优缺点。然后针对某一实际算例,搭建了电池储能变流器模型,提出相应的调制方法及控制策略,并基于Matlab/Simulink仿真平台搭建风储系统仿真模型。通过仿真结果表明,所选择的调制方法能够进行有功功率滞环控制,可以将母线电压维持在允许范围内,同时有效减少谐波,使变流器输出达到并网要求。

双闭环控制的三相电压型PWM整流器的研究

针对传统的不控整流电路中网侧电流谐波很大、晶闸管相控整流电路中深控时网侧功率因数低和闭环控制时动态响应慢等问题,设计出一种引入脉冲宽度调制技术的三相电压型整流器。在完成三相电压型整流器的电压外环电流内环的双闭环控制系统设计的基础上,对其进行了仿真实验。仿真结果表明,与不控或相控整流电路相比,该三相电压型PWM整流电路中,不仅输入电流的谐波大大减小,电能可双向流动,能够实现整流和逆变状态下的单位功率因数运行,还可较好地抑制负载突变时直流侧电压的波动,从而显著提高系统的抗扰能力,真正实现绿色环保和高效节能的高度结合。

基于SVPWM扇区号的三相变流器开路故障诊断

功率变流器是风力发电系统中电能变换传输的重要部件,其开路故障会造成风力发电系统非计划停机,因此对功率变流器开路故障的及时诊断尤为重要。文中分析了空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)在功率开关管发生开路故障前后其扇区受影响状况,以及基本电压空间矢量的变化。根据功率开关管故障前后SVPWM调制时扇区号的对比,提出一种能够对功率开关管开路故障进行判断以及定位的方法。相比于已有的诊断方法,该方法能够实现单管以及双管开路故障诊断,只需采集SVPWM调制时的扇区号单一变量,不需要增加额外的硬件设备,数据存储要求低,计算量小,易于实现。最后通过仿真及实验验证了该开路故障诊断方法的有效性与可行性。

新型三相电压型准Z源AC-AC变换器

提出一种新型三相准Z源AC-AC变换器的电路拓扑,并对电路的基本工作原理和结构进行了研究分析,对输入电压和输出电压的关系进行了推导。这种电路拓扑使用脉冲宽度调制法进行控制,可以达到改变输出电压的效果。运用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,对仿真结果进行分析。最后在仿真模型基础上搭建了实验电路。实验结果验证了电路拓扑的可行性和电路分析的正确性。

基于改进型SVPWM的五电平NPC/H变流器共模电压抑制技术研究

为解决多电平变流器中共模电压随电平数增加幅值增大的问题,以五电平桥式中点箝位变流器为例,分析共模电压的产生机理,并提出一种基于改进型空间矢量脉冲宽度调制的共模电压抑制技术。将五电平桥式中点箝位变流器等效为两个三电平中点箝位变流器的组合,原参考电压矢量可分解为两个小的电压矢量。五电平空间矢量脉冲宽度调制也被分解为两个三电平空间矢量脉冲宽度调制。为抑制其共模电压,其中一个三电平变流器采用零共模电压空间矢量脉冲宽度调制策略,另一个三电平变流器则按传统空间矢量脉冲宽度调制策略进行调制。对比分析并仿真研究现有两种调制策略与改进型空间矢量脉冲宽度调制策略下五电平桥式中点箝位变流器的共模电压和直流电压利用率。理论分析和结果证明变流器的共模电压最大值比传统SVPWM(space vectorpulse width modulation)下降了60%,直流电压利用率比零共模电压策略升高了4%,说明在共模电压得到有效抑制的同时,保持了较高的直流电压利用率。

三相逆变器随机空间矢量脉宽调制选择性电压谐波消除方法

传统随机脉宽调制(RPWM)策略不能选择性消除或降低系统特定次频率谐波。该文提出一种三相电压型逆变器随机SVPWM(RSVPWM)选择性电压谐波消除方法,利用脉宽调制(PWM)脉冲傅里叶级数中的前后项相互抵消,消除特定次频率谐波,并给出两种选择性电压谐波消除思路。在此基础上,利用占空比、随机整数k、开关频率范围和待消除频率,计算开关周期值,推导开关周期、随机整数k以及其对应频率上下限的通用公式。该方法在实现传统RPWM功能的同时,还能选择性降低特定频率及其整数倍频率的噪声功率,仿真和实验结果证明了该方法的有效性。

直驱风电系统双PWM变流器非线性控制策略

在直驱风电系统中,为了提高变流器的性能,该文提出了外环采用PI控制,内环采用无源控制的混合控制策略。根据主电路拓扑结构分别建立了在dq坐标系下的欧格-拉格朗日EL(Euler-Lagrange)模型和端口受控耗散哈密顿PCHD(port control Hamiltonian with dissipation)模型。基于EL模型,采用了注入阻尼的方法,得到无源控制律;而基于PCHD模型,采用能量成形的方法,利用IDA-PBC(injecting dampingpassivity-based contro)控制算法设计无源控制器。仿真结果表明机侧变流器能够实现对转速的控制;网侧变流器实现直流电压跟踪控制、单位功率因数并网。实验验证了所提控制策略的可行性。

直驱风力发电并网变流器的控制策略研究

针对电网电压定向方法易受电网电压畸变的影响,采用虚拟电网磁链获取电网电压角度,省去了电网电压传感器。同时采用一种固定开关频率的直接功率控制方法,实现有功功率和无功功率的单独调节,简单易行。最后在Matlab/Simulink平台上搭建了网侧仿真模型。仿真结果表明,该控制方法可实现有功功率、无功功率的动态解耦以及单位功率因数运行,达到了对系统的控制目标。

三相PWM变换器电流切换预测控制仿真及实验研究

由于功率开关器件的作用,三相脉冲宽度调制(PWM)变换器呈现典型切换系统特征。相较于广泛使用的变换器线性化建模及控制方法,三相PWM变换器切换系统建模及控制方法能够精确描述变换器工作过程,且具有控制参数少和响应速度快的优势。已有成果存在开关频率不固定和需求高采样频率的问题。针对上述问题,提出一种三相PWM变换器电流切换预测控制方法。所提方法降低了系统采样频率需求并实现了变换器定频切换控制。仿真和实验结果证明了所提方法的有效性。

三电平ANPC变流器损耗平衡的SVPWM策略

针对三电平有源中点钳位(active neutral point clamped ,ANPC)变流器开关器件在工作中存在损耗不平衡的问题,给出一种改进的平衡策略。以a相为例,对三电平ANPC变流器损耗不平衡的原因进行分析,采用空间矢量脉冲宽度调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略,通过合理选择相同的过渡状态,从而减少开关管动作实现损耗平衡。相比传统SVPWM策略,该方法使桥臂开关器件的不平衡度从23.12%降到6.37%,钳位开关器件的不平衡度从11.19%降到4.71%。此方法可应用于提升电机变频调速、高压输电等场所下变流器的容量和使用寿命。

基于二自由度PID的三相PWM整流器调压改进策略

基于前端电压源型整流器(voltage source rectifier,VSR)与后端电压源型逆变器(voltage source inverter,VSI)级联的VSR-VSI双三相脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)变换器已在电梯能量回馈系统中得到广泛应用,但前端三相VSR采用传统比例积分(proportional integral,PI)双闭环控制结构通常存在中端直流母线电压无法兼顾抗干扰性和跟踪性的问题。为此,文中提出一种基于二自由度比例积分微分(proportional integral differential,PID)的三相PWM整流器调压改进策略。首先,阐述基于VSR-VSI双三相PWM变换器级联系统的结构和工作原理,并给出前端三相VSR的传统PI双闭环控制方案及其参数设计过程,分析该方案不能兼具良好的抗干扰性与跟踪性的原因。在此基础上,给出基于二自由度PID的前端三相VSR直流调压优化策略及其参数设计方法。最后,利用软件仿真与实验测试对比结果共同验证了所述三相PWM-VSR直流调压改进策略的有效性与优越性。

用于三电平1140V变流器机侧SPD的研究

由于三电平1140V变流器的机侧与电机连接,机侧相线与地之间会出现带有高达2200V的尖峰脉冲宽度调制(PWM)电压波形。基于这一特性,给出了两种用于三电平1140V变流器机侧电涌保护器(SPD)的设计方案,并通过试验对方案一和方案二进行启动电压和电压保护水平的测试对比。对比结果发现,两个方案在2200V的尖峰PWM下都能防止SPD频繁导通;方案二在变流器遭雷电浪涌入侵时,电压保护水平更低,保护效果更好。

基于新型相位幅值控制的三相PWM整流器数学模型

根据所提出的新型相位幅值控制算法,结合三相PWM整流器的状态空间方程,通过坐标变换和小信号分析推导出以变流器前端电压滞后角x 作为输入量同输出直流电压Udc作为输出量的三阶传递函数,并合理简化成为一阶传递函数。揭示了系统的内在关系,为系统设计提供了理论依据。通过仿真和实验证明了理论分析的正确性。

三相电压型PWM整流器双开关表直接功率控制策略

首先,提出了一种直接功率控制改进策略,用以解决三相电压型脉冲宽度调制整流器采用传统直接功率控制时存在的扇区判断算法复杂和无功功率周期性波动问题。该改进策略设置2个开关表,对无功功率误差进行判断,并根据误差大小选择不同的开关表。然后,对所提出的扇区判断方法进行了分析,该方法避免了复杂的坐标变换和反正切函数运算;给出了2个开关表的选择原则,即分别以最大限度地降低开关损耗和提高无功功率响应速度为原则。最后,通过MATLAB/Simulink仿真与传统直接功率控制进行对比。仿真结果表明,该改进策略不仅取得了更低的交流侧电流谐波总畸变率,同时有功功率、无功功率到达稳态的时间也提前近38.5%。

四桥臂三相逆变器的PWM控制

四桥臂三相逆变器的结构 ,其三相负载可以是平衡的或不平衡的、线性的或非线性的。由于第四桥臂的加入 ,控制变得非常复杂。本文分析了三相逆变器的调制信号与输入直流电压的关系 ,讨论了中点电压这个关键量 ,分析了该技术电压利用率不高的缺点 ,提出谐波注入法解决了该缺点 ,谐波注入法可以输出幅值更高的基波 ,同时谐波不会影响输出电流。文中提出了一种新的 PWM控制方案 ,该方案电压利用率高 ,并能带任意负载。仿真和实验结果证实了该方案的可行性。