基于自抗扰的单相PWM整流器直接功率控制

为改善单相两电平PWM整流器的动态性能,本文在传统外环采用PI控制,内环采用功率前馈解耦直接功率控制的双闭环控制方法基础上,提出一种改进控制策略,即引入基于线性自抗扰(LADRC)的电压外环,以减小直流侧电压的超调量,提高系统的响应速度,并增强其抗负载扰动能力。进一步在功率前馈解耦控制的基础上,引入二阶广义积分(SOGI)构建虚拟正交分量,以提高网侧电流对电压的追踪能力,提升系统的动态性能。最后,通过MATLAB/Simulink建立系统仿真模型并进行仿真,对所提出改进控制策略的可行性和有效性进行了验证。

单相PWM整流器改进无差拍电流预测控制方法

脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)整流器的无差拍电流控制能够快速准确地跟踪给定电流信号,但由于电感参数与控制延时的影响,会导致交流电流畸变,电流谐波含量增大甚至系统不稳定。针对该问题,该文提出一种改进无差拍电流预测算法,推导了单相PWM整流器改进算法的离散传递函数,分析电感参数和采样时间对控制系统稳定性能和动态性能的影响。将改进的无差拍电流控制方法应用于双闭环系统中,能够有效减小电网电流的3次谐波及总谐波失真(total harmonic distortion,THD),消除了电流畸变。整个系统在直流母线电压外环的控制下,实现了直流母线电压的精确控制。仿真结果和实验结果都证明了改进电流控制方法理论分析的正确性和可行性。

一种基于电源周期平均模型的单相PWM逆变器准PID控制器

提出了一种基于电源周期平均模型的单相PWM逆变器准PID控制器,其来源于对三角波比较控制方法的深入分析,从而为常用PI控制器的参数整定提供了比较严谨的理论公式,使参数整定变得快捷。由于准PID控制器自身已具备比较优越的性能,因此可为中低档逆变器直接采用,或用作高精度智能PID控制逆变器的初始状态,以保证系统启动的稳定性和安全性,并且使智能控制算法能更好地发挥其优势。准PID控制器的提出同时也说明了单相PWM逆变器不适宜使用严格的PID控制器的原因。

一种基于虚拟电路闭环的单相PWM整流器控制新方法

基于dq旋转坐标系的前馈解耦控制策略广泛应用于三相PWM整流器场合。然而,在单相PWM整流器场合,由于主电路缺少一个自由度,为进行坐标变换需构造虚拟自由度。本文通过在控制系统构造离散的正交虚拟电路,实时计算得到与实际电压电流正交的虚拟分量,并对虚拟量进行反馈构成闭环控制。与传统通过实际物理量延时1/4个电网周期构造虚拟量的方法相比,该方法无需引入延迟环节,且对虚拟量进行了虚拟闭环控制,动态性能大大提高。另外,探讨了虚拟参数差异对控制性能的影响,仿真与实验对比验证了本文提出方法的正确性与有效性。

基于根轨迹法的单相PWM整流器比例谐振电流调节器设计

比例-谐振(PR)调节器可以实现单相PWM整流器的电流环无静差控制。传统的PR调节器整定方法是分别调整比例和谐振系数,在开关频率\采样频率很低时,电流环不容易稳定。本文在离散域中直接进行设计,用根轨迹法配置电流控制器的零点和增益,保证了电流环的稳定性,并且使电流控制具有良好的稳态和动态性能。仿真和实验结果验证了设计方法的有效性。

单相PWM逆变器的滤波器的一种设计方法

文章介绍了一种单相电压型 PWM逆变器的滤波器设计方法 ,该方法综合考虑了频率特性、功率因数和体积等要素 。

单相PWM整流器前馈解耦控制策略研究

考虑到单相电压型PWM整流器只有一相的特殊性,提出了一种基于旋转坐标变换的前馈解耦控制策略,通过构建正交虚拟电流完成网侧电流的单相旋转坐标变换和采用前馈解耦控制,实现网侧电流的矢量控制和稳定直流母线电压。在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型和基于RT-LAB的半实物仿真实验平台,结果表明该控制策略能够满足系统要求,验证了所提出的控制策略的正确性和有效性。

单相PWM整流器高品质网侧电流控制

单相PWM整流器网侧电流控制是整流器控制系统的核心,目前常用的PI电流调节器无法实现正弦量的无差跟踪,且需要电网电压前馈以减小电网电压扰动的影响。本文分析了基于PR(Proportional-Resonant)调节器的电流控制系统的动态模型,由于PR调节器的幅频增益在基波处为无穷大,使得该系统能够实现正弦电流的无差跟踪,且不再需要电网电压前馈,简化了控制系统结构;在此基础上,利用根轨迹法对调节器参数进行了理论设计;直流输出电压存在固有的二次谐波,为了减少了网侧电流三次谐波的含量,本文在网侧电流给定条件下进行了动态补偿。仿真和实验结果表明所设计的电流控制系统能够实现网侧电流的高品质控制。

单相PWM整流器抗扰动控制策略研究

针对单相电压型PWM整流器易受到负载扰动和电网电压波动的影响问题,为了提高系统稳定性,提出了一种基于旋转坐标变换的前馈解耦和负载电流前馈补偿的控制策略。通过构建正交虚拟电流完成网侧电流的单相旋转坐标变换和采用前馈解耦控制,实现网侧电流的矢量控制和稳定直流母线电压;并根据输入输出功率平衡的关系引入负载电流和网侧电压前馈补偿相结合的方法,降低扰动对单相PWM系统的影响。仿真结果表明,利用改进的控制策略能够提高系统的抗扰动性能,验证了本文所提出的控制策略的正确性和有效性。

基于谐波补偿的单相PWM整流器虚拟磁链模型预测算法

为了降低PWM整流器的硬件成本、提高系统可靠性,取消交流侧电压传感器是发展方向之一。无网压传感器的PWM整流器大多采用虚拟磁链观测网侧电压,其观测的准确性是实现PWM整流器高性能控制的关键。针对基于一阶低通滤波器的传统磁链观测器会产生相位偏移问题,提出了基于二阶低通滤波器的改进磁链观测方法,可以有效地消除磁链观测中的积分初始值和相位偏移问题,提高了磁链观测器的精度。其次,为了解决单相PWM整流器模型预测控制无法抑制网侧电流中的低次谐波问题,提出了一种多重谐波补偿的模型预测控制策略,降低了网侧电流中的低次谐波含量。实验结果表明,所提算法不仅能够有效地解决传统磁链观测器相位偏移的问题,而且能有效地抑制网侧电流的低次谐波,改善PWM整流器的电流质量。

以单相PWM整流器为前端的永磁同步电动机背靠背驱动系统

当永磁同步电动机(PMSM)驱动系统采用二极管不控整流器提供直流电源时,能量不能双向流动,同时会给电网带来谐波污染。针对该问题,利用单相PWM整流器作为前端来构成PMSM背靠背驱动系统,并建立了整流器和PMSM的数学模型,确定了固定开关频率的滞环控制策略和基于转子磁场定向的PMSM矢量控制策略。并在此基础之上进行环路设计,以及通过实验验证了整个系统的能量双向流动和电机的四象限运行。

单相PWM整流器定频模型预测功率控制算法

针对传统单相PWM整流器开关表直接功率控制算法的系统功率脉动大、开关频率不固定、网侧谐波高等问题,借鉴三相PWM整流器的模型预测直接功率控制(MP-DPC)算法,提出了一种基于占空比优化的单相PWM整流器MP-DPC算法。首先,依据瞬时功率理论,通过虚拟坐标系构造网侧电压与电流的旋转矢量,给出了一种单相系统功率求解算法;然后,研究不同开关状态对系统功率的影响,给出了单相PWM整流器最优开关状态选择与占空比求解的MP-DPC方法;最后,分别对滞环开关表DPC与MP-DPC算法进行了计算机仿真及半实物实验对比研究,结果表明:与滞环开关表DPC算法相比,该MP-DPC算法具有控制精度高、开关频率恒定、网侧电流谐波含量低等优点,也验证了该算法的有效性和优越性。

基于微分平坦理论的单相PWM整流器直接功率控制

在αβ坐标系下建立了单相PWM整流器交流侧电压和功率的数学模型。根据微分平坦理论,选取了系统的状态变量、输出量和中间变量,提出了单相PWM整流器直接功率平坦控制策略。依据微分平坦设计的控制器分为前馈控制和非线性误差反馈补偿两部分。前馈控制用系统输出量的期望值来规划状态变量的运行轨迹;非线性误差反馈补偿校正控制系统平坦输出,消除了输出量期望值和实际值误差。仿真结果表明,在系统网侧电压的幅值和相位突变时,直流侧电压能保持较好的稳定性,且直流电压跟随有功功率和无功功率参考值的轨迹能快速作出响应,系统抗干扰能力强、鲁棒性好。

单相PWM整流器IGBT及直流侧电容故障诊断方法

单相PWM整流器是列车牵引变流器的重要组成部分,主要由IGBT、直流侧电容两大关键部件组成,其运行状态对列车的安全运行至关重要。针对单相PWM整流器IGBT故障时输入电流畸变特性,提出基于小波变换和D-S证据理论相结合的IGBT故障诊断方法;针对直流侧电容等效电路的阻抗特性,提出基于等效串联电阻(ESR)的直流侧电容故障诊断方法。搭建单相PWM整流器仿真模型和实验平台,分别对所提出的IGBT及直流侧电容故障诊断方法进行仿真和实验研究。仿真和实验结果相符,验证了所提出的IGBT及直流侧电容故障诊断方法的正确性和有效性。

单相PWM整流器比例谐振与阻尼控制研究

比例谐振控制(PR)由于对交流信号可以实现无静差跟踪,被广泛应用于PWM整流器、逆变器并联和有源电力滤波器中。对于单相PWM整流,为实现输入电流谐波含量满足电力谐波要求,大都是通过增大交流滤波电感。较大的电感值不仅造成成本增加,同时体积也会增大,整流器系统的性价比降低。针对这一问题,提出将有源阻尼和虚拟阻尼相结合的方法,来达到控制输入电流谐波含量的目的。仿真结果表明,采用所提输入电流谐波控制方法可有效降低输入电流谐波含量,满足了电力谐波要求标准。

基于调制函数模型预测直接功率控制的单相PWM整流器

有限集模型预测直接功率控制FCS-MP-DPC(finite control set-model predictive-direct power control)算法是利用系统模型来预测下一周期的有功无功功率,通过迭代寻优得到使给定功率与实际功率之间误差最小的电压矢量进行控制,它存在着在线计算量大、开关不固定和谐波畸变率高等问题。基于此,提出一种基于调制函数的MP-DPC算法,该算法是利用整流器输入端电压面积等效的原则,引入调制函数,再根据功率误差最小的评价函数选择最优调制函数,然后结合PWM模块将调制函数转换成开关状态进行控制。与FCS-MP-DPC算法相比,提出的MP-DPC算法有效降低了FCS-MP-DPC逐个迭代寻优的计算量,同时固定了开关频率,降低了电流谐波畸变。最后Matlab/Simulink仿真和半实物实验验证了该算法的正确性。

单相PWM整流器控制策略的研究与应用

在分析单相PWM整流器运行和控制原理的基础上,提出单相电压型PWM整流器的变参数PI控制策略,根据电压偏差的大小对整流器的电压外环PI调节器参数进行实时调整以适应PWM整流器的不同工作状态。采用直接电流控制方法对变参数PI控制策略的控制效果进行了仿真分析和实验验证。仿真和实验结果显示相对于传统PI控制方法,该控制策略在保证网侧电流单位功率因数的前提下能够大大改善网侧电流波形,且有较高的静、动态性能。

基于纹波电压补偿的单相PWM可逆整流器的研究

本文在分析单相PWM整流器工作原理的基础上,采用补偿输出纹波电压的方法改进了传统的电压电流双闭环控制策略,并在Simulink环境中对单相可逆整流器模型进行了仿真,仿真结果表明采用补偿输出纹波电压的方法可以有效降低由输出纹波电压引起的输入电流畸变,从而减少对电网的污染。

单相PWM整流器设计

针对目前非线性化负载大量使用引起电网谐波和无功污染日益严重的问题,设计对电网污染很小的单相PWM整流器。通过建立和分析单相电压型PWM整流器的拓扑结构和数学模型,给出了该系统的电压、电流双闭环控制方法。该方法采用构造虚拟电流的方法进行电流内环的解耦控制,并通过分析系统的瞬时有功、无功功率流以实现电压外环的线性化控制。对系统进行基于Matlab/SIMULINK的仿真分析,并进行硬件设计,搭建整流器实验模型,以进行实验验证。仿真和实验结果验证了该电压、电流双闭环控制方法的可行性,同时表明单相PWM整流器具有网侧单位功率因素运行、网侧电流正弦化、直流输出电压纹波小等优点,对电网的谐波和无功污染很小。

应用Matlab仿真单相PWM整流器的一种简单方法

基于单相PWM整流器的结构和工作原理,建立了一种基于Matlab的仿真模型,具有原理清晰,仿真时间短,占用资源少的优点。