基于改进型幅相控制的单位功率因数电梯能量回馈器研究

本文针对普通电梯变频器不能回馈再生能量的缺点,研制了一台基于幅相控制的15kW外挂式电梯能量回馈器样机,实现了单位功率因数能量回馈和直流母线电压可控。在此基础上,根据电梯起停频繁的特点,利用直流母线电压变化率推导出起动时刻理想初始参数和在输入功率变化时的前馈调节量,提高了系统的快速性。通过在上海三菱电梯有限公司现场实测表明,该回馈器工作稳定可靠,具有良好的动、静态性能。

基于电压功率角前馈的永磁同步电机单位功率因数控制策略研究

传统的基于电压矢量定向的单位功率因数控制策略仅适用于永磁同步电机(permanentmagnetsynchronousmachine,PMSM)/变流器系统交流侧接入电网、频率相对固定条件下的应用,而适用于变频控制的策略存在系统参数依赖性强的问题。该文从PMSM/变流器系统变速、变频发电运行的实际需求出发,在分析系统单位功率因数发电运行状态下的电流、电压特性基础上,提出一种不依赖于电机及变流器参数的单位功率因数电流控制策略,所提方案基于电压功率角前馈思想,通过对内功率因数角的预测来实现对PMSM/整流器系统单位功率因数运行的控制。在实验室搭建策略仿真以及系统性能测试小功率实验台,进行策略仿真和实验验证工作。在此基础上,将所提控制策略在工程项目中进行实际应用,完成额定功率380kW的"交–直–交"级联系统满功率工况实验,并对系统进行13h不间断运行耐久性考核。实验室研究及工程应用结果表明:所提出的单位功率因数电流控制策略不依赖于系统的参数,在不影响直流电压控制精度的前提下,可以满足PMSM/整流器系统变频变速运行工况下的单位功率因数控制需求,系统具有良好的动静态性能。

一种基于单位功率因数控制的有源电力滤波器

为解决谐波污染、改善电能质量,采用基于单位功率因数的控制方法,提出了一种只需检测系统侧电流及逆变器直流电容电压,而无需实时检测、计算负载谐波电流,直接控制系统侧电流为与电网电压同相的标准正弦波的控制方法,其补偿电流的控制策略采用比例积分控制和三角波调制。按照H桥逆变器的单极性脉宽调制的主电路研制了一台高性能的5kVA单相有源电力滤波器实验样机。理论分析、仿真及实验结果证明该有源电力滤波器可同时实现补偿负载无功及谐波电流,控制简单且具有良好的动态性能。

一种电流前馈控制的单位功率因数三相SAPWM变流器

本文提出一种基于幅相控制方式、具有电流前馈的单位功率因数三相电压型SAPWM变流器。根据相量间的直角三角形关系和能量平衡原则,建立了该系统的低频数学模型,分析了系统的相量调节方式。在此基础上,将直流侧负载电压的变化率转化为到达下一个平衡状态时相位与调制深度的附加控制量,以提高系统的快速性。实验证明:控制系统实现了单位功率因数和能量的双向流动,且输出直流电压恒定可调,相电流的谐波含量非常小,系统动态性能较好。

三相单位功率因数整流器的电流控制方法研究

在三相单位功率因数整流器中 ,实际电流能否跟踪参考电流将影响整个系统的控制性能。文章提出了一种适合数字化控制的电流控制方法 ,以李雅普诺夫直接法为基础 ,引入了反馈增益 ,用来抑制系统参数变化的影响 ,并比较了变反馈增益和定反馈增益的效果。仿真结果表明了该方法将有效地克服系统参数变化对控制性能的不利影响。

永磁同步电机单位功率因数控制

为了实现永磁同步电机调速系统的高性能控制,提出了一种基于定子磁场定向的内埋式永磁同步电机单位功率因数控制方法。在对内埋式永磁同步电机数学模型进行分析的基础上,推导得到单位功率因数控制的电机功角表达式。设定定子电流矢量与定子电压矢量相位相同,通过计算得到的功角和转子位置角进行坐标变换,保证电机按照单位功率因数运行。稳态分析表明该控制方法具有效率高,动态性能好等特点。利用Matlab/Simulink仿真软件搭建系统仿真模型,仿真实验结果验证了该控制方法的有效性与可行性。

基于单位功率因数控制的四桥臂三相四线制APF

随着非线性负载在配电系统中的大量使用,低压配电网的三相不平衡、无功功率和谐波污染问题日益严重,有源电力滤波器以其优良的性能成为电力谐波抑制和无功补偿的重要手段,因而基于单位功率因数的控制方法,研制了一种高性能的四桥臂三相四线制有源电力滤波器。同时提出了一种只需检测电源输入电流及逆变器直流电容电压,而无需实时检测、计算负载谐波电流,直接控制电源电流为与电网电压同相的标准正弦波的控制方法,并对其稳态及动态行为进行了详尽分析;补偿电流的控制策略采用比例积分控制和三角波调制。以此研制了一台10kVA四桥臂三相四线制有源电力滤波器实验样机,理论分析、仿真及实验结果均证明了该有源电力滤波器可有效地补偿三相四线制系统中的谐波、无功功率和三相不平衡,系统控制简单,动态响应快,补偿效果好。

永磁直驱风电系统永磁同步发电机单位功率因数控制

使用永磁同步发电机(PMSG)的直驱风电系统目前发展得很快,选择合适的PMSG控制策略对系统性能非常重要。采用单位功率因数(UPF)控制方法对PMSG进行控制,可以降低永磁直驱风电系统变流器的功率等级,节省变流器容量;同时使用高精度增量式编码器对电机转速和相位进行测量。仿真和试验结果证明了UPF控制策略的有效性。

永磁同步电动机无位置传感器单位功率因数矢量控制方法研究

提出了一种永磁同步电动机无位置传感器单位功率因数矢量控制的方法;在额定转速范围内可实现永磁同步电机功率因数为1的控制;通过弱磁控制可实现更高转速的运行。与常用的定子磁势和转子永磁体磁势正交的矢量控制方法相比,优点是:不需要电机的任何参数,仅需检测定子绕组电流,因而控制系统简单可靠;可近似实现恒定子磁链的控制,不存在磁路饱和问题,且进入弱磁控制区更晚。介绍了系统的构成和参数,给出了实验结果。实验结果证明了理论分析的正确性。

一种数字模拟混合控制的单位功率因数整流器

在三相电压型脉宽调制 (PWM)整流器数学模型的基础上 ,以传递函数形式建立了电流环和电压环的数学模型 ,分析了输出电压的限制条件 ,设计了以单片微处理器 80 C552为核心的实验系统 .该系统采用数字模拟混合控制方式 ,无乘法器 ,仅需两个电流传感器 ,从而使系统得以简化 .实验结果表明 ,采用文中所述控制策略的 PWM整流器能使输入电流为正弦且与电压同相 。

使用无速度传感器的PMSG单位功率因数控制

使用永磁同步发电机(PMSG)的直驱风电系统目前发展很快,PMSG的控制对系统性能非常重要,其中无速度传感器控制也受到了广泛关注。为推进此一技术,采用单位功率因数控制方法控制永磁同步发电机以降低永磁直驱风电系统变流器的功率等级;采用基于锁相环的无速度传感器控制策略对电机转速和相位进行观测。实验结果表明在永磁直驱风电系统中,单位因数控制可以有效降低变流器容量,无速度传感器控制可以替代常规编码器参与控制并获得良好效果,从而证实了所采用的单位因数控制和无速度传感器控制策略的有效性。

三相电压型单位功率因数整流器的新型间接电流控制方案

基于三相电压型PWM整流器主电路参数和控制参数间的稳态关系,提出一种新的间接电流控制方案,该方案不需检测电源电压,因而使得硬件和成本都得到减少。

升压型功率因数校正变换器的改进线性自抗扰电压环控制

为进一步提高升压型功率因数校正变换器的抗干扰能力和动态响应性能,提出了一种基于线性自抗扰(linear active disturbance rejection control,LADRC)的改进控制策略。在线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)的基础上引入广义扰动补偿算子(generalized disturbance compensation operator,GDCO)使观测器快速预估补偿扩张状态,在不引入高频噪声的前提下提高了观测器的灵敏度,为电压外环控制器增加了自由度。详细分析了不同GDCO参数对系统抗扰性能和动稳特性影响,并给出了参数选择方法。搭建了1kW的升压型功率因数校正变换器样机,并进行了仿真和实验验证,结果表明相比于电压外环采用传统PI控制或线性自抗扰控制,所提LADRC-GDCO控制可在同样网侧电流谐波下,进一步提升了变换器的动态响应和抗干扰能力。

电励磁同步电机惯性储能直流馈电系统新型单位功率因数控制

电励磁同步电机惯性储能直流馈电系统中,同步电机存在定子磁链幅值、功率因数和直流母线电压3个控制自由度。为减少系统的无功功率,并提高系统的效率,需控制直流母线电压基本恒定以及提高系统的功率因数。该文从上述两个控制需求出发,提出一种电励磁同步电机新型单位功率因数控制方法,该方法采用转子磁场定向,对功率因数和直流母线电压进行闭环控制,将三自由度降为二自由度。仿真计算和在电励磁同步电机惯性储能系统平台上的实验结果表明,与传统的电机直轴电流为零的控制方法相比,该文提出的方法在保证直流母线电压基本恒定的同时,使同步电机的功率因数提高至0.97,视在功率减少28%,可有效减少系统无功功率。

基于PMSMDTC的单位功率因数控制方法的研究

针对内置式永磁同步电机(IPMSM,Interior Permanent Magnet Synchronous Motor),为充分利用逆变器的容量,提出了一种新型单位功率因数(cosφ=1)控制方法,无需进行复杂的坐标变换,实现起来更简单。在转子同步旋转坐标系下,对永磁同步电机的数学模型进行分析,推导得出单位功率因数控制的电磁转矩、定子电流以及电机转矩角的表达式,并详细阐明具体实现方法。同时采用SVPWM算法以减小转矩脉动,最后用MATLAB/Simulink软件搭建单位功率因数控制系统的仿真模型,仿真结果验证了该方法的有效性。

离网型同步风力发电机单位功率因数新型控制策略

针对离网型直驱永磁风电系统机侧变换器无功容量过大问题,提出了一种永磁同步风力发电机单位功率因数新型控制策略。该控制策略首先是将同步旋转坐标系基于永磁同步电机转子磁场定向,其次求解出无功为零时的d轴电流i_(sd),通过分析i_(sd)和永磁同步电机的空间矢量,设计出永磁同步电机矢量控制下的一种新型的i_(sd)直接给定方案。为了减小谐波电流、降低电机损耗,引入了比例积分谐振(PI-RES)电流内环控制,并给出了其参数设计。最后,为了适应离网控制需求,设计了PI电压外环控制,并给出了其参数设计。仿真结果显示:运用PI-RES控制后电机输出电流谐波得到了明显改善,并且相比于传统控制方式,新型控制虽然控制结构简单,但响应速度更快并且无功波动更小,验证了设计控制策略的可行性以及参数设计的正确性。

新型双定子无刷双馈风力发电机直接功率控制

新型双定子无刷双馈发电机包括内外功率绕组和内外控制绕组,二者分别通过中间带隔磁环的背靠背笼障转子进行磁场耦合。针对该新型双定子无刷双馈风力发电机提出一种直接功率控制方法,内外功率绕组及内外控制绕组分别串联以保持各自同相绕组的电磁一致性,将功率绕组有功和无功功率滞环比较器输出值及控制绕组磁链扇区号综合,采用查找表得到控制绕组机侧变流器所需输出的电压空间矢量。通过定量对比研究12/8极50 kW样机控制系统阶跃信号作用下的特性仿真与实验结果,验证了所提双定子无刷双馈风力发电机直接功率控制在亚同步~超同步速度变化范围内变速恒频发电、最大功率跟踪、无功功率与单位功率因数控制等方面的正确性、可行性和有效性。

具有高功率因数的三相光伏并网逆变器控制算法

对单级式三相光伏并网逆变器的数学模型进行了分析。在此基础上,将系统中的并网变压器作为无功负载引入控制系统,提出了基于电压定向矢量控制的对变压器吸收的无功功率进行补偿的控制算法,提高了系统输出电能的功率因数。另外,针对传统滑模频率偏移法在电网运行于非额定频率时输出功率因数下降的缺点,将滑模频率偏移算法曲线设计为二次曲线,提高了系统在非额定频率运行时的功率因数。最后通过仿真和实验,验证了上述算法的可行性和正确性。

基于空间电压矢量脉宽调制的单位功率因数整流器

文章对文献 [1]中提出的 SVPWM控制方案进行了改进 ,并详细分析了系统在整流状态下的工作模式及控制算法的推导 ,从理论上验证了改进后的简单控制算法具有可行性。同时 ,这种控制算法亦能使整流系统的能量双向流动 。

基于DSP的高性能单位功率因数整流器

在建立三相PWM整流器dq模型的基础上,提出了一种电压PI控制和基于输入输出线性化电流控制的PWM整流器混合控制策略,来实现整流器的高性能特性,并构建了基于DSP的PWM整流器实验装置,介绍了整流器的硬件和软件设计。实验结果验证了控制策略的有效性,PWM整流器的动态性能较好,直流输出电压稳定,网侧输入电流正弦化,且功率因数接近于1。