基于非线性扰动观测器的三相PWM整流器滑模控制

针对交流微电网中三相PWM整流器的运行状态易受负载扰动、滤波电容参数摄动影响的问题,本文提出一种基于非线性扰动观测器的三相PWM整流器滑模控制方法。首先,将负载扰动、滤波电容参数摄动等视为集总扰动,构建电压环非线性模型。其次,设计非线性扰动观测器,实现集总扰动的在线估计。为实现主动抗干扰控制和滑模抖振抑制,将估计的集总扰动引入到滑模面中,得到了一种含有扰动估计的新型滑模面。最后,基于滑模控制理论设计电压外环滑模控制器,并采用Lyapunov稳定性理论对其进行了稳定性证明。动态性能测试结果表明,非线性扰动观测器能够快速、准确地对集总扰动进行估计;与双环PI控制相比,所提控制的过渡过程时间减少了60%,电压跌落量减少了54%;滤波电容参数变化时,所提控制的动态性能保持良好。稳态性能测试结果表明,与传统滑模控制和双环PI控制相比,所提控制的电流总谐波畸变率分别减少了70%和44%,同时滑模抖振得到了有效地抑制。测试结果证明了所提控制方法的强抗负载扰动能力和良好的滤波电容参数鲁棒性。

一种新型三相PWM整流器控制策略

在高精度要求的场合下,基于传统电压电流的双闭环控制三相PWM整流器并网时会存在动态响应慢以及抗干扰能力差等问题。为了能够有效地解决这种问题,提出一种基于三相PWM整流器的新型电压电流双闭环控制策略。传统的三相整流器控制策略多为双闭环PI控制器,在此基础之上,电压外环引入线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC),电流环引入重复控制(repetitive control)。线性自抗扰控制器对于非线性系统有着较强的抗干扰能力,并且有着较快的动态响应速度;重复控制器能够有效地抑制交流侧电流谐波,对于周期性的信号能够实现无静差跟踪。首先对三相PWM整流器电路拓扑进行分析,为了便于控制器的设计,在旋转坐标系d、q轴下建立其数学模型;然后对其传统的双闭环PI控制策略进行分析,并在此基础上引入了LADRC与RC控制器;最后对各个控制策略的仿真波形分析对比。结果证明,新型控制策略切实改善了系统的动态性能并优化了系统的抗扰动能力。

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PWM整流器模型预测虚拟电压矢量控制

传统的模型预测控制(model predictive control,MPC)在一个控制周期内仅可输出单一的离散电压矢量,考虑到变流器拓扑可提离散电压矢量的局限性,三相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器存在较大的稳态功率脉动。在分析三相PWM整流器离散预测模型的基础上,提出一种模型预测虚拟电压矢量(model predictive virtual voltagevectors,MPV3)控制方法,通过构建6个虚拟的电压矢量代替传统MPC中的8个离散电压矢量,旨在拓展系统的控制集覆盖范围。首先,根据最近三矢量原则确定构建虚拟电压矢量所需的离散电压矢量,接着以功率无差拍跟踪控制为指标在线求取各离散电压矢量作用时间。为了保证虚拟电压矢量的可实现性,构建相应的目标函数进行矢量作用时间的可行性判断和动态修正。最后,为验证所提MPV3方法的可行性和有效性,分别与传统MPC和占空比优化进行仿真和实验的对比分析,并进一步归类总结出各方法的优缺点及适用范围。

基于单周控制的三相PWM整流器负序电压补偿型不平衡控制策略

针对三相脉宽调制(PWM)整流器在电网电压不平衡条件下的控制问题,提出一种基于单周控制的三相PWM整流器负序电压前馈补偿型不平衡控制策略。该控制策略在单周控制的基础上采用电网负序电压对三相PWM整流器电网电流反馈量进行前馈补偿,无需实时计算电网电流的正、负序分量,仅使用1个比例积分(PI)直流电压外环控制器即可实现三相PWM整流器恒有功功率控制,简化了系统控制结构。仿真和实验结果表明,该控制策略可从根本上抑制三相PWM整流器在电网电压不平衡条件下直流侧电压2次谐波和电网电流谐波,大大优化了三相PWM整流器不平衡运行性能。

基于多滑模变结构控制的三相PWM整流器非线性控制

针对三相PWM整流器的非线性特点,并进一步改善系统的起动响应、稳态特性及动态特性,提出一种输入、输出反馈线性化控制与滑模变结构控制相结合的多滑模变结构控制策略。电压外环采用基于指数趋近律的滑模变结构控制策略,确保输出电压稳定并给电流内环提供参考指令电流。在建立三相PWM整流器两输入、两输出仿射非线性模型的基础上,对电流内环进行线性化处理,并利用滑模变结构控制理论设计了电流内环控制器。为了验证系统的可行性,在Matlab/Simulink环境中建立仿真模型,并搭建了15k W的实验样机。仿真与实验结果验证了控制方案的正确性,利用所提控制方案设计的整流器具有系统动态特性好、鲁棒性强和抗干扰能力强等优点,同时也克服了输入、输出反馈线性化需要精确数学模型的缺点。

交流励磁用三相PWM整流器的研究

为了改善脉宽调制型整流器(PWM整流器)的动、静态性能,基于三相PWM整流器的矢量控制原理,建立了整流器输入电流控制所需的d-q模型,提出了d、q轴电流的状态解耦和电网电压前馈补偿的综合控制策略,从而对电网波动和负载扰动具有较强的抗干扰能力.样机实验表明,该整流器能获得单位功率因数的正弦输入电流、稳定的直流输出电压和快速的动态响应,能够实现能量的双向流动,是满足交流励磁需要的理想整流电源.

三相PWM整流器新型相位幅值控制数学模型及其控制策略

该文对基于间接电流控制三相电压型整流器的数学模型和控制策略进行研究。提出以整流器前端电压滞后角ξ为控制变量的新型相位幅值控制方案。该方案基本思想是利用滞后角ξ和调制比m_r的耦合关系来减少系统设计的复杂程度。通过建立的系统小信号模型完成闭环设计。该方案控制思想明了,应用方便,有一定的应用前景。通过仿真和实验验证系统有良好的控制性能。

基于滑模变结构控制的三相PWM整流器

在建立三相PWM整流器数学模型的基础上,针对目前三相PWM整流器动态性能较差的特点,设计了电压、电流双闭环控制系统。在内环电流的控制中,采用解耦方法对dq轴电流分别控制,为电流控制器设计了一种滑模变结构控制(SMVSC)方法。仿真实验表明:该控制方法设计简单,提高了PWM整流器的动态性能,而且较好地实现了电流的解耦控制,且使系统鲁棒性增强。

基于逆系统方法的三相PWM整流器控制

针对三相脉宽调制(PWM)整流器控制采用非线性反馈方法使控制器设计复杂化的问题,提出一种基于逆系统方法的三相PWM整流器的反馈线性化控制方法。利用三相PWM整流器数学模型,以直流输出电压、有功和无功电流作为状态反馈变量,推导出三相PWM整流器的逆系统,并构造出伪线性系统。通过对该伪线性系统的综合,设计出三相PWM整流器的闭环控制系统,实现了无功电流分量和直流电压的解耦,然后对该闭环控制系统进行了计算机仿真。结果表明,所采用的控制策略能够实现三相PWM整流器直流电压和无功电流的解耦控制,且性能良好。

两并联三相PWM整流器零序环流抑制与均流控制

以两并联三相脉宽调制(PWM)整流器为研究对象,建立了系统的数学模型,详细分析了系统参数对零序环流的影响,设计了两并联三相PWM整流器的环流、均流双闭环控制系统,提出了一种调零矢量空间矢量脉宽调制(SVPWM)环流抑制策略,并设计了一种基于最小拍算法的零序环流抑制器,通过对零矢量的实时调节实现系统环流的抑制。电流内环采用电流解耦前馈控制策略,实现了单位功率因数,电压外环采用公共电压PI调节器实现均流控制,并联模块间不需要通信,控制简单、可靠。仿真与实验结果表明:最小拍环流抑制器能有效地抑制环流,所设计的控制方案消除了电感参数不一致对两并联三相PWM整流器的影响,实现了环流、均流控制。

基于三相PWM整流器的无死区空间矢量调制策略

与常规的连续空间矢量调制 (SVM )相比 ,不连续空间矢量调制可使器件的平均频率低于采样频率 ,因而可降低变换器的开关损耗。该文分析了不连续SVM二种形式———单一零矢量SVM和分区零矢量的工作原理、实现方式及开关损耗的计算方法。这种不连续SVM可使平均开关频率降低约 1/ 3。通常电压型PWM变换器上下桥臂间的换流死区不仅增加谐波含量 ,并降低了电压利用率和可靠性。该文在分析了电压型整流器换流过程的基础上提出了电压型整流器的无死区控制策略 ,改善了这类变换器的工作性能。并与分区零矢量SVM的调制方式相结合 ,提出了无死区的分区零矢量不连续SVM控制策略。实验结果证实了所提控制策略的可行性及其在改善相应PWM变换效率方面的优越性。

三相PWM整流器及其控制策略的现状及展望

三相电压型PWM整流器具有输入电流正弦性好、可获得单位功率因数、能量可实现双向流动等特性,消除了传统意义上的整流电路中存在谐波含量大、功率因数低和能量不能回馈等问题。目前其已被广泛用于改造电网污染和提高电能利用率。首先介绍了三相电压型PWM整流器的拓扑结构,在此基础上对其控制技术做详细论述,重点介绍了4种控制策略:电压定向控制、虚拟磁链定向控制、基于电压的直接功率控制和基于虚拟磁链的直接功率控制,最后对PWM整流器及其控制技术进行展望。

三相PWM整流器电压外环PI调节过程分析

目前将PI调节器用于三相PWM整流器外环控制的方法已经非常成熟。为了简化PI参数的整定过程,实质性地分析其调节原理、PI参数影响指令电流进而影响直流侧电压的过程后给出了PI参数的取值范围并说明PI参数增大则网侧谐波增加,PI参数减小则可能会使直流侧电压无法达到给定。最后实验验证了上述分析。

谐振直流环对三相PWM整流器空间矢量PWM波形的影响

分析了谐振直流环三相PWM整流器工作原理,基于工作波形和占空比的分析,从电压和电流两方面分析了谐振直流环对SVPWM波形的影响,得出了加入谐振直流环使主矢量、付矢量占空比减小和零矢量占空比增加以及前端线电压基波分量幅值减小的结论。对有谐振直流环和无谐振直流环变流器的前端线电压进行了谐波对比研究,仿真结果验证了理论分析的正确性。

一种三相PWM整流器控制方法研究

在三相PWM整流器d q轴数学模型的基础上 ,研究了其网侧电流控制策略 ,讨论了基于电网电压前馈控制和网侧电流补偿控制的解耦控制方法 ,提出了一种结合间接电流控制和直接电流控制方法的矢量控制策略 ,并通过仿真验证了控制策略的正确性和有效性。

一种有效的三相PWM整流控制方案

提出一种采用电压前馈复合控制与谐波消除相结合的控制方案 ,并应用于三相单管Boost型PWM整流电路。分析了其原理 ,给出了实验结果。

一种具备友好网荷交互功能的三相PWM整流器控制方法

在智能电网的构建过程中,越发强调用户与电网互动的重要性。当电网发生频率和电压波动时,传统的变换器控制方法无法较好地进行网荷交互以实现对电网的支撑。本文在三相PWM整流器中运用虚拟同步机技术,结合下垂控制方法,当电网发生频率和电压波动时,能够主动调节三相PWM整流器的有功功率和无功功率,从而在负荷侧实现与电网的友好交互功能。建立了虚拟同步机控制在三相PWM整流器中的应用模型,提出了采用虚拟同步机控制的有功功率和无功功率下垂机制及其控制框图,仿真和实验结果证明了该方法的有效性。

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。

三相PWM整流器在风力发电系统中的应用研究

采用三相PWM整流器取代二极管不控整流和Boost升压斩波电路。着重分析和研究了三相PWM整流器的工作原理和控制方法,采用高性能数字信号处理器作为控制核心产生PWM调制信号,最后应用Matlab/Simulink对系统进行了建模和仿真分析,结果验证了方案的优越性和可行性。