用于磁场定向矢量控制的空间电压矢量PWM

电流控制是异步电机磁场定向控制的核心问题之一。本文从力矩电流和励磁电流直流调节分析出发,将电流调节器的输出转化为逆变器的电压参考值,并通过空间电压矢量PWM方法实现电压输出和电流的跟踪控制。该方法在13kW电梯专用变频器上得到实现。理论分析和实验研究表明,SVPWM比SPWM具有更好的电流、电压控制效果。

计及采样扰动抑制的电压源逆变器三矢量无模型预测电流控制方法

针对传统电压源逆变器无模型预测电流控制(model-free predictive current control,MFPCC)方法存在电流纹波大、电流梯度更新停滞以及预测性能易受采样扰动影响的问题。该文提出一种计及采样扰动的三矢量MFPCC方法。在一个控制周期应用3个基本矢量,并根据价值函数计算矢量作用时间,降低了输出电流纹波;其次,通过建立不同矢量作用下的电流梯度方程组,实现电流梯度数据的实时更新,消除了停滞现象;再次,分析采样扰动对MFPCC的影响,采用扩张状态观测器估计采样扰动以补偿预测电流控制,抑制其对输出电流的影响。最后,通过仿真和实验,对所提方法的有效性进行了验证。

基于虚拟电压矢量模型预测转矩的船舶推进电机控制研究

针对船舶电力推进系统中六相永磁同步电机所采用传统直接转矩控制技术(DTC)仅采用最外围电压大矢量,会产生较大谐波电流并导致转矩波动大的问题,提出基于虚拟电压矢量合成的模型预测转矩控制策略(V-MPTC),利用α-β子空间中同向的大矢量和中矢量与z_(1)-z_(2)子空间中反向的小矢量和中矢量恰好对应原理,通过适当地调节一个PWM周期内大矢量和中矢量的占空比,可以使z_(1)-z_(2)子空间中的合成电压矢量幅值为0,实现对电机谐波电流和转矩脉动的抑制。同时为了便于硬件系统实现,进行电压矢量中心化以及采取提前2步的预测方法。仿真结果表明,采用V-MPTC控制策略使系统响应速度有所提高,启动转速超调降低,转矩脉动从0.15 N·m降至0.04 N·m,谐波畸变率从68.92%降至10.85%,验证了该方法在船舶电力推进系统中可提高其控制性能。

低电压穿越条件下并网逆变器多矢量模型预测功率控制研究

为了满足光伏电站的低电压穿越要求,需要保障在电网电压跌落时光伏电站依然能够维持并网,快速向电网提供一定的有功功率和无功功率,改善并网质量。为此提出一种多矢量模型预测功率控制方法,该方法避免了对六对基本电压矢量的重复调制,而是在每个周期中始终选择一对基本电压矢量和两个零矢量以对称方式执行调制,有效降低了网侧电流谐波含量,同时减少了计算时间,且具有固定的开关频率。此外,为了避免负责反馈信号的观测器因低电压穿越引起观测误差以及节约硬件成本,在此引入滑模观测器,并在滤波方法上加以改进,避免了对精确角频率的依赖。最后,通过仿真和试验验证了所提方法的正确性及有效性。

有源滤波器的电压空间矢量双滞环电流控制新方法

该文提出了一种有源滤波器的电压空间矢量双滞环电流控制新方法。该方法直接在复平面上实施控制,内环选择的开关状态减少高次谐波分量,外环选择的开关状态电流响应速度快,有效限制误差电流,改善滤波器性能;利用逆变器输出电压及其引起的误差变化来判断有源滤波器参考电压矢量所在的区域,简单可靠。电压空间矢量的引入可以提高直流电压利用率,降低开关频率。仿真结果证明了其可行性。

一种基于电压空间矢量的有源滤波器滞环电流控制新方法

为提高有源滤波器的电流跟踪性能,提出一种基于电压空间矢量的滞环电流控制新方法。该方法利用电流误差矢量与参考电压矢量的空间分布给出最佳的电压矢量切换,使电流误差控制在滞环宽度以内;采用电压空间矢量消除相间影响,并且其实现简单,无需复杂的矢量变换。在降低开关频率条件下,既有较好的电流响应速度,又能有效限制电流误差,改善电流跟踪性能。实验结果证明该方法的正确性和可行性。

基于虚拟空间矢量的三电平NPC逆变器中点电压平衡控制方法

针对三电平中点钳位逆变器在不同的负载条件下,传统的最近三矢量合成方法中点电压存在不能平衡的区域,利用基于虚拟空间矢量的调制方法,当输出三相电流之和为零时,能实现对中点电压的完全控制。为了在扇区切换时输出矢量平稳过渡,提出了在每个大区内全部采用相同首发正小矢量或负小矢量的方法。构建了三电平中点钳位型逆变器实验平台,对基于虚拟空间矢量的三电平NPC逆变器中点电压平衡控制方法的有效性进行了验证。

基于改进电压空间矢量调制的有源滤波器双滞环电流跟踪控制策略

以同时减小开关频率和电流跟踪误差为控制目标,提出一种电力有源滤波器电压空间矢量双滞环电流跟踪控制的新方法。该方法直接在复平面上实施控制,能够准确给出参考电压矢量,并结合误差电流矢量与双滞环选择优化的开关状态输出。双滞环的运用,有效降低高次谐波分量的同时保证了电流响应速度;电压空间矢量脉宽调制精确合成参考电压矢量,在恒定开关频率的同时提高了直流电压利用率。该控制策略简单可靠,鲁棒性强,易于离散化实现。仿真及实验结果均证明了其可行性及良好的暂稳态补偿性能。

基于电压空间矢量的滞环电流控制方法和APF的系统设计

提出了一种基于电压空间矢量的滞环电流控制方法。该方法将相电流误差通过滞环比较器得到3组电流误差矢量,并通过对电流误差矢量和参考电压矢量扇区的判别输出最优电压矢量,从而使电流误差控制在滞环宽度内。该方法能有效地消除相间影响,并且能够在较低的开关频率下有效地限制电流误差,既有较好的电流响应速度,又有较好的电流跟踪性能。设计了基于DSP-FPGA的全数字控制系统,极大提高整个系统的稳定性。仿真和实验结果验证了控制策略的正确性。

基于扩展卡尔曼滤波器和空间电压矢量调制的永磁同步电机直接转矩控制

针对传统直接转矩控制中存在磁链和转矩脉动较大,以及速度传感器的使用降低了系统可靠性、增加了系统成本等问题,分析了空间电压矢量调制的实现方式。根据当前预期电压矢量获得基本电压空间矢量的优化组合,对转矩和磁链偏差进行精确补偿,同时保证逆变器开关频率恒定。基于扩展卡尔曼滤波器同时进行定子磁链和转速观测,提高了磁链观测精度,实现了表面式永磁同步电机空间电压矢量调制直接转矩控制,保持了直接转矩控制转矩响应快和系统鲁棒性强的优点,降低了磁链和转矩脉动。仿真和实验结果验证了所提方法的可行性和有效性。

光伏并网逆变器空间电压矢量双滞环电流控制新策略

提出了一种适用于三相光伏并网逆变器的双滞环电流控制改进算法。根据逆变器线电流与功率器件开关状态的关系,对线电流实行解耦控制,利用双滞环来判断参考空间电压矢量的位置,结合锁相环电路对输出的开关状态进行检测,构成频率闭环控制。最后利用Matlab/Simulink工具箱和3kW实验平台对双滞环控制算法进行验证。结果表明,该算法保留了传统滞环控制电流跟踪响应快、有限流能力的优点,同时也有效地克服了开关频率变化不固定、开关损耗较大等问题。

基于空间矢量调制的星形级联H桥SVG直流侧电压控制方法研究

详细分析了空间矢量调制方法在级联H桥静止无功发生器(SVG)直流侧电压波动控制中的应用,提出基于空间矢量的直流侧电压三层控制结构:第一层为总直流侧电压控制;第二层为层间均压控制,层与层之间采用相移空间矢量调制方法;第三层为层内三相之间直流侧均压控制。通过选择合适空间矢量冗余状态实现直流侧电压稳定和减小直流侧电压波动。实验结果验证了该方法的正确性和有效性。

基于电压空间矢量控制PMSM系统新型死区补偿方法

针对逆变器死区效应产生的扰动误差电压,提出一种简单有效的死区扰动电压观测器。该观测器借助于电机转子机械响应滞后于电磁响应的特性,在一个电流采样周期内转子位置保持不变,简化电机动态电压方程,建立同步旋转坐标系中电流Δied、Δieq的变化量与定子侧电动势变化量的关系,从而确定死区扰动补偿电压,实现对死区效应的校正。该补偿算法不需要检测电流方向,避免了相电流过零钳位造成的电流方向检测不准而引起的误差。仿真与实验结果表明,该观测器对永磁同步电机调速系统的死区补偿效果明显,转矩脉动小,电流波形畸变得到明显改善。

基于空间电压矢量调制的定子双绕组感应发电机系统电压控制技术

将空间电压矢量调制(space vector modulation,SVM)策略应用于定子双绕组感应发电机(dualstator-winding induction generator,DWIG)系统,不仅提高了直流母线利用率、降低了控制绕组侧静止励磁控制器(static excitation controller,SEC)的直流母线电压,而且有效降低了控制绕组电流谐波。该文在分析SEC数学模型的基础上,提出基于SVM的DWIG发电系统电压解耦控制策略,并对DWIG系统建压、突加突卸负载进行了仿真和实验研究,结果证明该控制策略具有良好的动静态性能。该文进一步拓展了SVM控制下的发电机转速运行范围,并用节点导纳法对该变速运行过程中的电压和电流关系进行了定量分析,实验结果验证了该方法的正确性。

PWM可逆变流器空间电压矢量控制技术的研究

为了提高PWM可逆变流器电流跟踪性能 ,提出了以电流偏差微分矢量进行电流跟踪控制的新方案。当电流偏差较大时 ,选择适当的空间电压矢量 ,使其对应的电流偏差微分矢量具有与电流偏差矢量方向相反的最大分量 ,以获得电流的快速响应 ;当电流偏差较小时 ,则选择适当的空间电压矢量 ,使其对应的电流偏差微分矢量具有与电流偏差矢量方向相反的最小分量以抑制电流谐波 ;当电流偏差很小时 ,则不进行空间电压矢量切换 ,以限定开关频率。实验结果表明 :新方案通过简单的空间电压矢量切换 ,在限定开关频率条件下 ,使电流获得快速响应的同时抑制了电流谐波。

用空间电压矢量调制异步电动机的直接转矩控制

为了减小基本直接转矩控制(Basic-DTC)的转矩和磁链脉动,采用空间电压矢量调制(SVM)与直接转矩控制相结合(SVM-DTC)的方法。从直接转矩控制的基本原理出发,引入SVM方法,详细给出了一种改进型基于磁链矢量偏差法的异步电动机SVM-DTC的分析与实现过程,同时给出了修正的应用于SVM-DTC的磁链观测方法。仿真研究表明,与Basic-DTC方法相比,该方法除了能使转矩和磁链脉动大为减小外,还具有与传统直接转矩控制一样好的动态性能。最后,给出了SVM-DTC与Basic-DTC的实验对比结果,证明了该方法的有效性。

单相电压空间矢量无差拍控制Z源并网发电系统

提出一种新型具有直通零矢量的单相电压空间矢量调制方法,研究其工作原理、开关优化模式以及直通零矢量的产生方法,并将其用于直流电容电压、并网电流双闭环的Z源并网发电系统。引入鲁棒预测电流算法用于并网电流的无差拍控制,以提高系统的控制精度和动态响应性能,同时抑制因模型中的电感值与实际值之间的偏差带来的系统不稳定问题。对该系统进行了仿真与实验研究,结果证明了所提出方法及系统的正确性和可行性。

三电平逆变器空间电压矢量控制算法仿真研究

分析了三电平空间电压矢量调制基本原理,提出了一种首发矢量全部采用正小矢量或负小矢量的空间矢量调制(SpaceVectorMdulation,SVM)算法,给出了小三角形区域判断规则、合成参考电压矢量的相应输出电压矢量的作用顺序和(SpaceVectorPulseWidthMdulation,SVPWM)信号的产生方法,探讨了影响三电平逆变器中点电压平衡的主要因素,并推导了各合成电压矢量的作用时间。用归一法将其他5扇区全部划归一扇区计算。仿真实验结果证实了本文提出的空间电压矢量调制算法的有效性。

基于电压空间矢量的STATCOM直接电流控制新方法

为使STATCOM在低开关频率下仍具有较高的补偿精度和较快的响应速度,本文分析了低压STATCOM电压空间矢量调制的基本原理和等效误差电压的约束条件,提出一种改进的双闭环控制策略。电流环采用基于电压空间矢量的双滞环控制方法,滞环外环作用于暂态,以提高STATCOM的补偿精度和响应速度,滞环内环作用于稳态,以降低开关器件的开关频率;主控制器采用对系统参数变化不敏感的内模控制器,进一步提高STATCOM的补偿精度。实验结果表明,该方法在系统稳态时能准确跟踪指令电流的变化,不会造成跟踪松弛,开关频率低;在暂态时,能快速响应系统负载的变化,补偿精度高。

三电平逆变器空间矢量调制及中点电压控制

基于多电平逆变器的中性点电位不平衡问题的研究,对现有的虚拟矢量合成算法进行改进,提出了一种新的分区判断及矢量合成算法。该算法充分利用了新的合成矢量对中性点电压波动的平衡作用,采用十段式对称模式进行调制,有明显的谐波抑制及控制优势,调整小矢量对的作用时间,理论上可以做到最大程度地消除中性点电压的偏移。基于该算法的PSCAD/EMTDC仿真以及实验结果证明其简便易行,有利于计算机数字化实现。