基于SVPWM调制的单相三电平PWM整流器研究

针对单相电压型三电平 PWM 整流器,探讨了一种新的调制方法——空间电压矢量 SVPWM 控制法。针对三电平变流器直流侧电压调节和平衡问题,引入了一种新的电压平衡方法。建立了变流器系统的数学模型,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下,SVPWM 调制使得牵引变压器一次侧的功率因数接近于1,在电网侧可获得近似正弦波的电流,而且可以在以上两种典型工况间实现平滑的转换。该电压平衡方法能够有效地平衡直流侧电容电压。

基于DQ坐标系的单相三电平PWM整流器研究

为了实现牵引传动系统网侧电流正弦化、高功率因数和开关器件承受低电压,一种单相电压型三电平 PWM 整流器被采用。论文在分析其工作原理的基础上,将三相整流器中使用的 DQ 坐标系引入单相整流器,并建立了该 PWM 整流器在 DQ 坐标系下的数学模型。探讨了一种适用于单相两电平和三电平 PWM 整流器的 DQ 坐标系下的预测电流控制方法,通过计算仿真验证了该算法的可行性。

单相三电平PWM整流器3次谐波改善方法

由于三电平整流器功率器件承受电压应力小、输入电流谐波少、正弦度好。因此,文中选取单相三电平PWM整流器为研究对象。分析了各个工作状态下的开关组合及整流器的工作原理,同时选取瞬态直接电流控制作为电流内环控制方法对系统进行了仿真。同时分析了单相PWM整流器网侧电流的3次谐波产生原因,且采用了一种新型谐波抑制方法来消除此3次谐波。通过仿真验证了该新型控制算法对抑制网侧电流3次谐波的有效性,并降低了网侧电流的总谐波畸变率。

一种新型单相三电平PWM整流器的研究

提出了一种新型单相三电平PWM整流器电路拓扑,详细分析了该电路的工作状态,推导了其数学模型,引入滞环电流控制来实现该电路单位功率因数和低谐波等特性。仿真结果表明:该三电平PWM整流器能有效地抑制注入电网的谐波,实现交流输入端单位功率因数和能量的双向流动,并且系统具有很好的动态特性。

一种新型单相三电平PWM整流器模型预测控制

针对传统的直接功率控制有功率跟踪不精确,且开关频率不固定等缺点,提出了一种新型单相三电平PWM整流器模型预测功率控制。控制外环采用PI控制,内环采用改进的模型预测功率控制。通过延时环节得到虚拟αβ坐标系下的分量,以实现对系统功率的计算,然后通过最优化价值函数得到最优控制向量。根据最优控制向量所在区间和中性点电压平衡策略实现对开关状态的选取。进一步地,在每个周期通过选择控制开关和特定开关序列实现对称PWM控制信号的输出。仿真和实验证明,该方法具有良好的性能,且开关频率集中,易于采用FPGA和DSP控制器实现。

LCL滤波的单相三电平PWM整流器比例谐振控制

鉴于电流环传统PI控制存在稳态误差等缺点,在网侧电流外环中采用准比例谐振(PR)控制器,减小稳态误差及实现网侧单位功率因数的同时,可针对特定次谐波进行补偿;采用电网电压前馈策略以减小电网电压对电流环的干扰;使用单相三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,在进一步抑制谐波的同时易于数字化实现。仿真分析验证了所提方法的正确性和可行性。

基于自适应滑模观测器的高铁牵引系统单相三电平整流器开路故障诊断

为了提升高速列车牵引系统的稳定性和可靠性,本文针对其单相三电平整流器,提出了一种基于自适应滑模观测器的开关管开路故障诊断方法.本文首先建立了单相三电平整流器开路故障下的状态空间模型,然后设计了收敛速度快且显著抑制高频抖振的自适应滑模观测器准确估计网侧电流,其次利用整流器网侧电流与观测器输出电流提出了基于电流绝对值均方根的开关管开路故障检测方法,在此基础上采用电流残差构造初次故障定位量进行开关管初步定位,最后利用开路故障开关函数建立故障状态下的自适应滑模观测器实现故障开关管精确定位.本文提出的方法能够实现单相三电平整流器所有开关管故障检测与定位,诊断速度快,鲁棒性强,且不需要额外注入脉冲控制信号.实验结果验证了本文所提诊断方法的准确性和鲁棒性.

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。

单相三电平整流器d-q坐标系下的控制与SVPWM方法

为了减弱高速动车组与牵引供电网压之间的相互耦合关系,以电力牵引变流器中的单相三电平中点钳位(NPC)整流器为对象,分析了其工作原理,建立了其在d-q坐标系下基于开关函数的数学模型;然后给出了一种基于d-q变换的有功无功电流控制算法。并在此基础上,提出了一种单相三电平空间矢量调制(SVPWM)方法。与传统的正弦脉宽调制方法相比,该调制方法不但能够有效地降低牵引变压器的绝缘等级和电压突变的耐受能力,并且还具备中点电位控制能力。最后,计算机仿真和小功率样机实验验证了该控制方法和调制方法的有效性和可行性。

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.

单相三电平整流器双滞环SVPWM电流控制方法

基于电压空间矢量分析原理,提出了一种适用于开关管钳位混合单相三电平整流器的双滞环SVPWM电流控制方法。分析了单相三电平整流器的工作模式,提出了一种四态双滞环比较器来控制电流内环。根据输入比较器的误差电流大小,输出四种状态值,结合由电动势与预测电流离散化计算得到的指令电压矢量的所在区域,选择最佳开关输出矢量,使得电流误差控制在系统要求范围内。通过Matlab仿真,比较了跟踪电压矢量、两态单滞环、四态双滞环SVPWM电流三种控制方法,仿真结果验证了四态双滞环电流控制的优越性,通过小功率样机实验验证了双滞环控制算法的可靠性。

单相混合三电平PWM整流器的研究

分析研究了单相混合三电平PWM整流器的拓扑结构和工作原理,建立了其基于开关函数的数学模型。提出一种适用于该拓扑结构的三电平SVPWM调制策略和中点电压平衡控制算法,并采用带网侧电压前馈的双闭环PI控制对整个系统进行控制。MATLAB仿真结果验证了理论研究的正确性和可行性。

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。

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。

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。

单相三电平脉冲整流器无锁相环直接功率控制

以单相三电平脉冲整流器为研究对象,以取消网侧电压锁相环,实现有功和无功功率解耦控制为目的,首先,建立单相三电平脉冲整流器数学模型。其次,根据有功和无功功率定义,提出一种单相无锁相环(phase-locked loop,PLL)瞬时功率计算方法,并给出详细证明过程,在此基础上,提出一种频率补偿算法,以实现无锁相环非同步旋转坐标系坐标变换。然后,分析了基于功率前馈解耦的PI控制与内嵌中点电位平衡的单相三电平空间矢量调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)相结合的单相三电平脉冲整流器控制策略。最后,对所提出的无锁相环直接功率控制与SVPWM算法进行了计算机仿真和半实物实验验证,仿真和实验结果都验证了该算法的正确性和有效性。

单相三电平脉冲整流器无差拍预测直接功率控制

以我国CRH2(China railways highspeed 2)型高速动车组的单相三电平脉冲整流器为研究对象,以提高其动态响应速度及控制精度为目的,该文首先建立单相三电平脉冲整流器数学模型,分析传统基于比例积分(proportional-integral,PI)控制器的定频直接功率控制(direct power control,DPC)的工作原理,在此基础上,提出一种基于自回归算法的单相无差拍功率预测DPC算法。与传统PI定频DPC算法相比,该DPC算法无需网压相位检测装置,如锁相环(phase locked loop,PLL),降低了硬件设计及软件编程的复杂度;而且由于采用自回归算法,实现了有功和无功功率的无差拍预测,提高了整流器负载动态变化时的响应速度。然后,结合内嵌中点电位平衡功能的单相三电平空间矢量调制算法(space vector pulse width modulation,SVPWM),构建了完整的单相三电平脉冲整流器DPC与SVPWM控制系统。最后,对该功率预测DPC和传统PI定频DPC算法分别进行了计算机仿真和半实物实验对比研究。仿真与实验对比分析结果证明了该无差拍功率预测DPC算法的正确性和有效性。