三相电流型整流器的线性自抗扰控制

针对传统电流型整流器采用双闭环比例积分控制器(PI)控制存在输出超调较大,系统抗干扰能力差,响应时间过长的问题,采用线性自抗扰控制策略,利用线性扩张状态观测器(LESO)对电流型整流器的扰动进行观测和补偿。通过对电流型整流器的数学模型以及线性自抗扰控制器(LADRC)结构原理进行分析,设计了电流型脉冲宽度调制(PWM)整流器的LADRC电流外环控制器及电流内环d轴和q轴控制器,通过仿真平台将PI控制和LADRC控制的控制效果进行了比较和验证。仿真结果表明:线性自抗扰控制相较于PI控制抗干扰能力更强,响应时间更短且没有超调。

三相电流型整流器的空间矢量调制技术研究

利用三相电压型整流器 (VSR)的电压空间矢量调制技术 (SVM)实现三相电流型整流器 (CSR)的三逻辑空间矢量调制 ,并实现了电流型整流器交流侧的单位功率因数和直流侧电流的平稳运行。仿真结果证明了该方法的有效性。

三相混合开关电流型整流器的优化方法

针对一种三相混合开关PWM电流型整流器电路拓扑进行改进,并提出一种优化的空间矢量控制方法。该混合开关整流器在大功率领域具有显著的电流特性和成本优势,并能有效地降低对电网造成的谐波污染。使用优化的电流型空间矢量进一步提高该混合开关电流型整流器的工作频率,减小了系统滤波元器件的成本和体积。电路仿真以及实验结果均验证该改进的混合开关整流器使用优化的空间矢量控制可实现高功率因数运行,并有很好的谐波抑制效果。

电流型整流器双闭环多变量反馈控制策略的研究

针对电流型整流器(CSR)交流侧存在LC滤波环节引起的谐振、电流畸变等问题,提出了一种新颖的双闭环控制方案。通过对滤波电感的电压与滤波电容的电流进行负反馈控制,优化了系统性能,提高了系统的抗干扰性与稳定性。此外,详细说明了系统各参数的整定设计过程。仿真结果表明,该控制方法不仅可以实现在单位功率因数下稳定运行,同时有效地消除了电网波动对整流器带来的影响。

基于空间矢量的电流型整流器的功率因数校正技术研究

在分析空间矢量调制技术(SVM)的基础上,实现了电流型整流器的电流空间矢量调制技术,并利用三相电压型整流器的二逻辑电压空间矢量调制实现了电流型整流器的三逻辑空间矢量调制,且获得了电流型整流器的单位功率因数。两种方法进行了仿真对比,得出一些有益的结论。

三相电流型整流器空间矢量调制仿真研究

相对于传统的电压型PWM整流器而言,电流型PWM整流器用于电机驱动具有动态响应快,便于实现再生制动和四象限运行,限流能力强,短路保护可靠性高,能在宽范围内精确控制转矩和速度等优点,在小、中等功率得到广泛的应用。利用三相电压型整流器(VSR)的电压空间矢量调制技术(SVM)实现三相电流型整流器(CSR)的三逻辑空间矢量调制,对其数学模型进行了推导,并利用Matlab建立了系统的仿真模型。仿真结果证明了该方法的有效性,实现了电流型整流器交流侧的单位功率因数和直流侧电流的平稳运行,对电力无功补偿和谐波抑制具有很好的效果。

三相电流型整流器的SPWM调制技术研究

根据三相电流型PWM整流器的运行特性,给出了整流器开关函数的定义。并针对三相电流型整流器的高频数学模型,将电压型整流器SPWM调制的二逻辑信号转化为电流型整流器SPWM调制的三逻辑信号,不但实现了电流型整流器交流侧的单位功率因数,而且获得了直流侧的平稳运行,仿真结果及实验波形证实了上述结论。

适用于400~800 Hz电网的三相电流型整流器研究

为解决传统航空三相功率因数校正(PFC)电路直流母线输出电压高、变化范围窄、不利于后级变换器设计等问题,此处以三相电流型整流器(CSR)为研究对象进行分析,得出CSR具有降压特性、输出电压可以从零开始调节的特点。针对三相CSR开展了适用于不同电网频率场合的输出电压外环、直流侧电感电流内环的双闭环控制策略研究,实现设备在不同电网频率工况下单位功率因数运行。该方法不需要采集电网电流,省去网侧电流传感器,节省成本。搭建一台1.35 kW实验样机,实验结果验证了该控制策略的正确性。

电容电压反馈的电流型整流器有源阻尼控制研究

三相电流型PWM整流器在交流侧采用LC滤波器来滤除谐波,由于二阶LC滤波器的阻尼系数较小,容易引起网侧电流振荡。为此文中提出滤波电容电压反馈的有源阻尼控制,能够在不消耗有功功率的前提下,有效地滤除网侧电流谐波。通过仿真分析可知,提出的电容电压反馈能抑制网侧电流振荡。

三相电流型整流器及其控制策略的研究

分析了用于蓄电池充电的电流型整流器(Current Source Rectifier,CSR)主电路拓扑结构,采用了三值逻辑空间矢量调制,建立了dq坐标系下三相CSR多环路直接电流控制的线性大信号数学模型。针对模型中d、q轴的耦合影响问题,采用了一种前馈解耦控制方法,消除了系统的非线性、耦合特性,从而简化了控制环路的设计。其次,针对LC滤波器的谐振问题,引入了一种基于电容电压反馈的有源阻尼控制策略,Bode图分析结果验证了控制策略的有效性。研究结果表明,三相CSR直流侧输出电流、交流侧输入电流均能保证快速动态响响应,网侧电压电流实现了单位功率因数,同时电流内环引入的前馈有源阻尼控制有效抑制了LC滤波器的谐振,使网侧电流的THD值由4.55%降到了2.17%。

电流型整流器双闭环控制系统设计和仿真

针对三相电流型PWM整流器交流侧引入了LC滤波器而带来的超前功率因数问题,采用三值逻辑PWM信号发生技术进行脉宽调制,控制系统采用双闭环控制方式,在Matlab/Simulink环境下建立了该整流器的仿真模型。仿真结果表明,该调制方法和控制方式能实现电流型整流器的交流侧单位功率因数运行,并获得稳定的输出直流。

面向电流源型PWM整流器的双矢量模型预测直接功率控制

电流源型脉宽调制(Pulse width modulation,PWM)整流器因其网侧存在LC滤波器,系统的控制难度增加。传统直接功率控制策略下的整流器功率波形存在脉动,因模型预测控制具有卓越的动态特性以及直观的控制规律,采用模型预测直接功率控制(Model predictive direct power control,MPDPC)对传统控制策略进行改进。首先建立了三相PWM整流器的数学模型,给出了每个采样周期内的功率变化率,并推导出相邻采样周期之间的功率关系,然后给出基于单矢量的模型预测直接功率控制策略,提出了基于双矢量的模型预测直接功率控制策略,并优选出两个电流矢量,计算在一个采样周期内的作用时间,并对其进行修正。最后,在Matlab/Simulink仿真软件验证了所提控制策略的可行性和有效性。

不平衡电网下电流源型PWM整流器改进型无差拍控制

三相电流源型PWM整流器运行在电网电压不平衡情况下,引起直流侧及网侧电流存在大量低次谐波,势必对后级变换器供电稳定性、安全性等存在不利影响。针对该问题,首先建立整流器数学模型,推导出不平衡电网下直流侧电压和网侧电流表达式,揭示出系统直流侧和网侧电流产生低次谐波的机理。其次,根据瞬时功率理论设计内环电流参考指令,并利用无差拍控制实现网侧电流对参考电流的跟踪。然而传统无差拍控制存在延时问题,将影响网侧电流的跟随性能,造成电能质量下降。为解决该问题,提出了网侧电流内环改进型无差拍控制,利用两步预测法补偿系统延时。最后,基于Matlab/Simulink平台搭建仿真模型,验证所提控制策略的正确性与有效性。结果表明,所提方法能有效抑制直流侧和网侧电流低次谐波,实现网侧电流正弦化和直流侧电压稳定输出。

一种实现电流型PWM整流器直流侧电压波动抑制的控制方法

三相电流源型脉宽调制整流器发生负载突变时,将导致直流侧输出电压波动。针对该问题,提出一种自抗扰控制与无差拍预测控制级联的综合控制策略。首先,建立整流器在两相静止坐标系下离散化数学模型,电流内环引入无差拍控制策略实现对网侧电流的快速跟踪。为降低控制延时带来的影响,将控制算法预测至k+2时刻并利用算术迭代过程消掉k+1时刻电流,从而提高了网侧电流控制精度以及降低了电流谐波含量。此外,外环引入自抗扰控制直流侧输出电压,通过扩张状态观测器实时估计系统扰动量并加以补偿,克服了传统比例积分控制器参数控制裕度不足和抗干扰能力差等问题。最后,通过MATLAB/Simulink软件以及6 kW实验样机对所提控制策略进行验证。结果表明,系统负载在突增、突减变化时,其输出电压波动能有效抑制在22 V以内,同时保证满载运行时网侧电流总谐波畸变率低至1.98%。

电流型PWM整流器多环控制策略及其参数设计

通过对三相脉宽调制电流型整流器(current source rectifier,CSR)的分析,利用前馈解耦控制策略,建立了d-q坐标系下多环控制的线性大信号数学模型。为了有效抑制整流器输入侧电感–电容滤波器产生的并联谐振,文中引入电容电压反馈有源阻尼控制环路。基于频域法对含有源阻尼控制、延迟环节的电流内环进行分析,并辅助Matlab中单输入–单输出设计工具,优化内环控制器零点位置与环路增益,以兼顾系统动态响应与稳定性。由于电流外环与运行工作点有关,针对电池组容性负载,该文提出电流外环开关选择控制器,根据负载电动势并依照所制定的映射法则,选择相应的控制器参数,从而改善系统在宽范围运行时的性能。最后,通过计算机仿真和实验样机测试,验证了该文所提出的控制方法与参数设计,不仅使三相CSR系统表现出良好的动、静态性能,而且在宽输出电压、电流变化范围内,能够保持单位功率因数以及较低的网侧电流畸变。

三相电流型PWM整流器的功率因数控制方法

由于三相电流型PWM整流器需要在交流侧加入LC滤波电路,如果不加入任何功率因数控制,电源电流将超前电源电压。为了有效地控制系统的功率因数,本文提出了一种简单可靠的功率因数控制方法。该方法只需检测网侧电源电压和电源电流,不需要其他任何系统参数,因此具有很高的可靠性。不同于以往的基于静止三相abc坐标系的控制方法,本文将控制算法建立在以电源电压矢量定向的dq同步旋转坐标系上,这使得整个控制系统的实现更加简单。本文提出的功率因数控制算法能够自动调节系统,使其运行在可以达到的最大功率因数运行点。对比分析了采用和未采用功率因数控制时在不同直流侧电流下系统的功率因数特性,证明了该控制能有效提高系统的单位功率因数运行范围。通过仿真并进一步在一台5kVA样机上进行的试验,证明了该方法的有效性和可行性。

三相电流型脉宽调制整流器的功率因数控制新方法

该文建立了三相电流型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器的基于开关函数的abc三相静止坐标系下的一般数学模型和dq同步旋转坐标系下的简化数学模型,详细分析了它的稳态特性,尤其是系统的无功功率及功率因数特性。在此基础上,提出一种三相电流型PWM整流器的功率因数控制新方案。不同于传统的基于静止abc坐标系的控制方法,该文将控制算法建立在dq同步旋转坐标系上,提出了基于交流侧电容电压定向的矢量控制,使得直流侧电流和交流侧功率因数得以解耦控制。该控制方法对系统参数的依赖性小,能够自动调节到其可以达到的最大功率因数运行点。该控制方案的有效性和可行性通过仿真进行了验证,并进一步在一个5kVA的试验样机上进行了验证。

基于FPGA的三相电流型PWM整流器过调制策略的研究

研究了一种适合于三相电流型PWM整流器(CSR)的过调制方法,该过调制方法是对电流型空间矢量调制(SVPWM)线性调制区的连续扩展。该方法通过判断扇区电流矢量作用时间的长短来选择有效矢量并修正其作用时间,不需要预先存储大量的数据,也不需要复杂的控制算法,具有计算简单,消耗软硬件资源少的特点,非常适合于采用现场可编程门阵列(FPGA)作为控制器来完成数字化实现。采用这种简单的过调制策略可以扩大电流型整流器的直流输出电压范围,进而提高整流器的动态响应能力和满足一些特定负载的要求。仿真和实验研究都表明该设计不仅有满意的动、静态性能,而且在较大的直流电压变化范围内都可以保持单位功率因数和较小的交流输入谐波THD。

基于矢量合成原理的三相电流型SVPWM整流器多电平技术

提出一种适用于三相电流型PWM整流器(CSR)的基于矢量合成技术的SVPWM多电平实现方法。对于N个整流单元并联的大功率PWM整流器,该方法将需要生成的参考电流矢量分组为N份,按矢量合成原理分配给不同的整流器并联单元。这样任意整流器单元都具有相同的SVPWM调制特性和相同的开关频率,整个整流器的等效开关频率为每个整流单元的N倍,且通过扇区矢量分组轮换可以使不同的整流单元达到自动均流。该调制方法不仅保持了传统SVPWM技术的所有优点,且实现简单,其控制策略的复杂程度与并联单元的数目无关,仿真和试验验证了方法的正确性和有效性。

基于DSP的电流型空间矢量PWM整流器

传统的电流型PWM整流器 (CSR)一般采用三值逻辑SPWM调制技术 ,通过相间解耦预处理的方法获得实际PWM控制波形 ,过程复杂且直流电流利用率较低。本文基于矢量控制思想 ,充分挖掘DSP芯片二级中断功能 ,使得三值逻辑PWM控制波形的发生和控制方案的实现大为简化。文中建立了近似的电流型PWM整流器传递函数模型 ,为系统的综合提供了依据。实验结果验证了电流空间矢量整流器基本原理。