三相电压型逆变器的滑模控制律参数优化设计

针对三相电压型逆变器滑模控制中滑模函数和趋近律参数选取困难的问题,提出一种滑模控制律参数优化设计方法。首先,根据三相电压型逆变器的基本工作原理,建立了三相电压型逆变器的d-q数学模型。其次,将滑模变结构控制应用到三相电压型逆变器系统中,设计合理的滑模函数并采用等速趋近律推导出滑模控制律,再将滑模控制律带到三相电压型逆变器闭环系统,得到偏差的数学模型。根据系统跟随性能的要求,讨论并推导了滑模控制律中参数优化的选择公式。最后,利用PSIM仿真软件,搭建了三相逆变器的滑模变结构控制闭环系统,通过仿真实验验证了所提滑模控制律参数优化设计的合理性和可行性。

三相电压型逆变器的电流前馈控制算法

为了提高三相电压型逆变器对负载变化的鲁棒性,提出一种电压单环的电流前馈控制算法。首先,给出了逆变器系统电流前馈控制算法的设计思想来源,讨论了多输入多输出非线性系统的中间变量的前馈控制律;其次,根据三相电压型逆变器的d-q数学模型,将多输入多输出非线性系统的中间变量的前馈控制律应用到三相电压型逆变器系统中,建立了其电流前馈控制数学模型,并利用李雅普诺夫第二判别法分析了闭环系统的稳定性,同时讨论了闭环控制系统的跟随性;最后,通过仿真实验验证了所提出的算法的合理性和有效性。

电压型逆变器软启动方法和装置研究

电压型逆变器因储能密度高及所需功率半导体器件少等优势而在大功率特种变频电源领域所占比重越来越大,其可靠、无冲击的软启动过程是变频电源长期稳定运行的关键。针对传统电压型逆变器软启动方法的优点和不足,提出了电压型逆变器软启动方法和装置,以400 kVA电压型电磁搅拌专用变频电源为例设计了主电路和控制电路,并进行了试验。试验结果表明,该电压型逆变器软启动方法满足大功率电磁搅拌电源系统对软启动各项性能的需求。

PWM电压型逆变器的数学模型分析

介绍了PWM波的生成原理 ,建立了基于PWM交 直 交电压型逆变器的动态数学模型 ,利用它分析了电压型PWM逆变器正常工作时的 8种基本开关模式 ,考虑了影响逆变器工作的各种因素 。

三相电压型逆变器模型预测控制

针对三相三线制电压型逆变器,提出了一种模型预测控制(MPC)方法。在dqo旋转坐标系下构建了三相三线制电压型逆变器的直流增量模型,以该模型为基础构建了控制系统预测模型;依据系统控制要求设计预测控制器的优化性能指标,求解优化性能指标得出控制时域内最优控制增量表达式;采用根轨迹法分析了预测控制器参数对系统控制性能的影响,并确定了预测控制器参数。仿真及实验结果表明:所构建的模型预测控制器在三相三线制电压型逆变器空载、带阻感负载、带非线性负载及负载投入过程中均具有良好的控制性能,且其输出电压质量优于传统的电流内环-电压外环双环控制方法。

电压型逆变器非线性的分析及补偿

为提高异步电机无速度传感器控制系统中磁链估算的精度,本文分析了死区时间和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)非理想特性对电压型逆变器输出误差的影响,得出在母线电压不变的情况下,IGBT关断过程中,输出电压上升下降时间与电流值成反比的结论。结合实验数据,讨论了占空比、开关频率、相电流与误差电压的关系。在此基础上,本文提出了一种新颖的逆变器非线性补偿方法,电流较小时,该方法补偿的误差电压随电流值变化明显。实验证明该补偿方法能够很好地抑制因逆变器误差电压产生的扰动,准确估算电机转子磁链的幅值和相位。

基于电压型逆变器的可连续运行的动态电压恢复器(UDVR)的研究

介绍了基于电压型逆变器的可连续运行的动态电压恢复器结构及工作模式 ,详细分析了其串联和并联侧的工作原理 ,采用了实时性好易于实现的检测方法。仿真及实验验证了采用的检测方法和控制策略的有效性。可连续运行的动态电压恢复器可以有效地抑制电网中各种电压的干扰对敏感负荷产生的不利影响 ,是解决电能质量问题的有效手段之一 。

三电平电压型逆变器空间矢量调制算法的研究

本文提出一种三电平逆变电路空间矢量调制的算法。在每个控制周期中加入固定作用时间的输出矢量 111,避免了在参考矢量切换扇区时可能出现的矢量突变问题。由于输出矢量的选择和作用时间的计算都是在静止的α β坐标系下完成 ,这种算法避免了常规空间矢量调试算法中复杂的三角函数的运算 ,只需要简单的算术运算即可实现空间矢量的调制。此外 ,还提出一种简单易行的中点电位控制方法实现了中点电位稳定。仿真和实验结果证明了所提出算法的有效性。

电压型逆变器分段死区补偿调制策略

针对电压源型逆变器中死区效应引起的电流谐波畸变问题,提出了一种分段混合式PWM死区抑制策略。一方面在电机定子电流的非过零区域根据电流方向仅动作一个桥臂,实现了死区消除,并针对由器件导通压降与开关延时产生的电压误差进行了修正;另一方面在过零区域采用脉冲等效时间补偿法抑制零电流钳位效应产生的非线性误差。此外在整个区域补偿开关管的开通关断延时及器件的导通压降造成的非线性误差。为了最大限度增加死区消除时间的占比,设计了上述两种调制策略之间的最优切换方法。仿真和实验结果表明,死区分段消除与补偿混合调制策略能够显著减小定子电流的谐波畸变率,并有效抑制死区效应对系统的影响,证明了该方法的有效性和实用性。

电压型逆变器的无差拍控制技术研究

在阐明了无差拍控制电压型逆变器基本原理的基础上 ,研究了该控制方案的特点 .通过对闭环系统极点、零点分布的分析 ,得出了系统鲁棒性较差等结论 ,对可以提高系统鲁棒性的方案的仿真结果进行了分析 .

基于电压型逆变器的串联型电能质量补偿器与电力系统相互作用的研究

建立了基于电压型逆变器的串联型电能质量补偿器与系统相互作用的模型 ;在此模型的基础上 ,研究了系统和补偿器之间的相互影响 ,得出了结论 ;并用Matlab和Pspice进行了仿真验证。所得结论可为串联型补偿器参数确定提供理论依据。结论也适用于包含串联部分的统一电能质量调节器。

三相PWM电压型逆变器的积分滑模控制

提出一种三相PWM电压型逆变器的积分型滑模控制方案。首先分析并建立了三相逆变器的dq模型,针对dq模型设计控制器,控制器分为内外两个环,外环为伺服补偿控制器,保证系统具有期望的动态特性并补偿负荷扰动;内环为滑模控制器,消除系统参数摄动产生的影响。在内外环共同作用下,系统对参数摄动以及时变的负荷干扰具有良好的动静态性能。仿真结果表明,当系统参数摄动和负荷突变时,系统输出电压能够很好的跟踪参考电压。

三电平中点钳位电压型逆变器带不平衡负载时的复合控制策略

为了改善不平衡负载条件下三电平中点钳位型(NPC)电压型逆变器的输出电压波形,采用了延迟信号撤销法(DSC)分离出正序和负序电压分量分别进行控制。但此方法在修正了电压波形的同时,会进一步增加输出电流的不对称性,导致在空间矢量脉宽调制算法(SVPWM)下三电平NPC电压型逆变器中点电位的波动加剧。针对这个问题,计算了负序电流分量对中点电位波动的影响。结果显示随着负序不平衡度增加,中点电位等效控制能力有可能增大或者减小,主要取决于输出功率因素。而当调制比>0.5时,由于功率因数和负序不平衡因数不匹配,在该开关周期内无法对中点电位进行补偿。同时也找出了1个开关周期内控制冗余小矢量的作用时间对中点电位调整能力的边界,从而建立了中点电位控制的空间矢量调制算法。另外,提出了基于DSC算法对电压正负序分量进行分离,分别在正向负向旋转坐标系下进行电压控制,并结合中点电位控制的复合控制方案。仿真计算表明该控制方案下,负序电压分量在负方向旋转的坐标系下得到控制,同时负序电流作用使得中点电位的波动加剧,但是在空间矢量中点电位调制下,中点电压波动得到抑制。仿真结果验证了该复合控制策略下三电平中点钳位型电压型逆变器具有较好的带不平衡负载的能力。

基于预测控制的三相电压型逆变器并联系统

研究了基于预测控制的三相电压型逆变器并联系统。采用开关周期平均建模法,在dq0旋转坐标系下建立了三相电压型逆变器并联系统的状态空间模型,并以此为基础构建了三相电压型逆变器并联控制系统的预测模型;选定并联系统输出电压与参考电压的差值及各逆变器输出电流之间的差值构建控制系统的优化性能指标,通过滚动优化操作,实现了三相电压型逆变器并联系统的预测控制。仿真及实验结果表明,所构建的基于预测控制的三相电压型逆变器并联系统能够在不同负载条件及逆变器投切等工况下实现系统输出电压的跟踪及负载电流的均分,同时也具有良好的鲁棒性及自适应性。

三相电压型逆变器的延时补偿模型预测控制

模型预测控制广泛应用于三相电压型逆变器,但该方法在控制过程中存在大量计算,导致系统延时,严重阻碍系统应用。为克服上述难点,提出了一种改进的控制算法,对负载电流进行预测,并结合拉格朗日外推法,得到具有延时补偿的控制策略。以带阻感负载的三相电压型逆变器为控制对象,建立了三相电压型逆变器有限集模型预测控制仿真模型,分析了输出电流的稳态与动态性能,讨论了不同目标函数对系统性能所产生的影响。仿真结果表明:该算法能够准确地跟踪参考电流,解决了传统方法中存在的延时问题,验证了所提补偿方法的有效性。

感应加热电压型逆变器负载匹配的研究

对感应加热电压型逆变器LLC谐振回路特点进行了简要分析,为了解决MOSFET构成的单向全桥逆变器在LLC负载品质因数Q值较低时,开关器件工作角度较大,损耗增加的问题,提出了一种适用于高频感应加热电压型逆变器的新型LCLC负载谐振匹配方案。该方案通过加入附加电容Cs,减小了逆变器输出电压和输出电流间的相位角,从而降低开关损耗,提高电源输出功率。对该拓扑结构的谐振特性和负载输出功率进行了理论分析,最后通过实验验证了理论分析的正确性。

三相电压型逆变器的精确线性化控制

为了提高三相电压型逆变器非线性系统的静态动态性能,本文将精确线性化方法应用到逆变器控制中。首先应用开关函数、开关周期平均算子建立了系统的仿射非线性数学模型,再根据非线性微分几何理论,从理论上证明了该模型满足多输入、多输出系统精确线性化的条件,推导出非线性状态反馈控制律。对非线性坐标变换后得到的线性系统,利用二次型最优控制策略时,为提高闭环系统快速性,使系统受到干扰后系统的状态变量尽快收敛到期望值,构造出二次型性能指标积分变量第一项函数,并推导出权矩阵的参数形式。将最优化得到的控制律进行逆变换来实现原系统的优化控制设计。最后通过仿真和实验表明了所提出控制策略的正确性。

电压型逆变器供电六相双Y移30°绕组同步电动机的动态数字仿真

分别建立六相电压型逆变器和六相双丫移30°绕组同步电动机的动态仿真数学模型.为了便于考虑变频器和电动机之间的接口,以及深入分析转子阻尼绕组对系统动态性能的影响,定子采用基于线电压的静止a—b—c模型,转子采用多回路模型,并对电动机的空载软起动过程进行了仿真和分析。数字仿真的结果表明,六相双丫移30°绕组同步电动机转矩脉动小,有利于系统的稳定运行,在电力推进等领域将得到重要应用。

电压型逆变器驱动的多套Y绕组电动机空间矢量电压研究

研究了电压型逆变器(VSI)驱动的多套Y绕组结构电动机的空间矢量电压(SVV)。根据SVV和磁链矢量之间存在着近似的积分关系,提出用该量替代磁场量进行谐波分析,以用于评估多相交流电动机运行性能;根据伏秒平衡原理,求取了中点不相连的多套Y绕组合成SVV;总结了各Y绕组之间的空间相移与绕组电压相移的一般性规律;以4Y(十二相)绕组结构为例,理论分析了当一组三相逆变桥故障时绕组的空间矢量电压谐波,并通过仿真对分析结果进行了验证。

模糊自适应PID控制电压型逆变器的研究

电压型逆变器在各个领域中广泛应用,而高质量的输出波形要求稳态精度高和动态响应快。一般逆变器传递函数不易得到,电压输出经常波动,常规PID控制器难以达到控制要求。为了得到更高质量的输出波形,采用模糊自适应控制与PID控制相结合的控制方法,对其进行实时控制。对模糊自适应PID的算法进行了介绍和数学推导,借助Matlab系统仿真工具进行仿真优化,得出模糊自适应PID参数的模糊推理规则和控制器算法结构,仿真结果表明系统的动态性能得到了提高。