空间矢量调制三相PWM变流器仿真研究

PWM变流器直接功率控制因具有更高的功率因数、高效率、控制算法简单等优点得到广泛的应用。综合比较各种传统直接功率,控制算法大都采用开关表控制,存在开关频率不固定,需要较高的AD采样频率等缺点。基于瞬时功率理论,采用空间矢量算法取代开关表控制,解决了开关频率不固定这个问题。并且在Matlab/Simulink下进行仿真,结果表明,空间矢量方案能满足PWM变流器交流侧电流可控、高功率因数、低电流THD的要求,且具有良好的动、静态性能。

三相电压型PWM整流器准定频直接功率控制

建立三相电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器在不同坐标系下的数学模型,分析直接功率控制(direct power control,DPC)的工作原理。针对直接功率控制中开关频率变化问题,通过对PWM整流器瞬时功率分析推导,提出一种内环直接采用电流控制的新型准定频直接功率控制策略。仿真验证了算法的可行性。采用PM300DVA120智能功率模块,设计50 kVA的三相电压型PWM整流器控制实验,在10 kHz、5μs的开关频率下获得良好的实验结果。实验结果表明,所提方法实现单位功率因数运行,与现行的DPC-SVM定频控制方法相比,具有更好的动静态响应性能。

固定开关频率三电平PWM整流器直接功率控制

以三电平电压型PWM整流器的数学模型为基础,结合瞬时无功理论,推导了瞬时功率和三电平整流桥开关矢量之间的关系,提出了一种固定开关频率的三电平PWM整流器的直接功率控制方法。该方法基于空间电压矢量调制,实现了动态过程中有功功率和无功功率的解耦控制。相对于传统的开关表bang-bang控制方式的直接功率控制,该方法不仅能够实现系统对有功功率和无功功率的直接控制,而且能保证固定的开关频率,简化了滤波器的设计。实验结果表明该控制策略实现了单位功率因数控制,电流谐波小,具有良好的动态和稳态性能。

带有源滤波功能的PWM整流器预测直接功率控制研究

针对三相电压型PWM整流器和有源电力滤波器具有相同的拓扑结构,提出了一种预测直接功率控制(P-DPC)策略。以整流器交流侧输出电压为控制对象,使整流器不仅能够为负载提供能量,并兼具有源电力滤波器抑制电网谐波的功能,提高了设备的利用率。该控制策略与空间矢量脉宽调制相结合,与传统直接功率控制相比,不使用开关表和锁相环且开关频率固定,算法更为简单。李雅普诺夫稳定性分析证明了控制算法能够使系统全局渐进稳定。最后通过仿真验证了所提出的控制策略的正确性和可行性,仿真结果表明控制系统具有良好的动态性能和鲁棒性。

基于直接功率控制的AFE变换器研究

研究了一种基于直接功率控制(DPC)的有源前端(AFE)变换器,该变换器具有网侧电流正弦、功率因数高、直流电压恒定、动态和稳态性能好、能量可双向流动等优点。首先,建立两相同步旋转坐标系下AFE变换器的功率控制模型,在此基础上外环采用电压平方控制,并采用电压给定值斜率限制,改善启动性能;内环采用功率前馈解耦控制,结合瞬时功率理论,用空间矢量算法取代开关表控制,解决传统DPC中开关频率不固定的问题,实现了对有功功率和无功功率的无耦合独立控制。仿真和实验均验证了该控制策略正确可行。

三相电压型PWM整流器直接功率控制仿真研究

分析了三相PWM整流器的工作原理,介绍了基于定频电压空间矢量调制的直接功率控制方法,建立Matlab/Simulink环境下的仿真模型,对系统进行了仿真分析。仿真结果表明该方法实现了输入电流正弦化,单位功率因数整流,具有良好的动态和稳态性能。

滑模变结构在PWM整流器直接功率控制中的应用

基于瞬时功率理论,推导出三相PWM整流器有功功率和无功功率在两相静止坐标系下的数学模型;提出采用滑模变结构控制(Sliding Mode Variable Structure Control,SMVSC)策略实现PWM整流器的直接功率控制(Direct Power Control,DPC)。这种控制方式既能消除传统查表方式的直接功率控制中开关频率不固定而引起的整流器谐波的弊端,还可减小电流闭环控制方式下进行旋转坐标变换时引起的瞬时功率误差,提高了系统的瞬态响应性能。仿真结果表明:该控制方式具有较好的鲁棒性和静、动态性能。

海上风电柔性直流输电变流器P-DPC控制研究

基于预测控制原理,根据瞬时功率理论计算出每个开关周期开始时变流器侧输入电压矢量平均值,结合空间矢量调制和直流母线电压外环控制,消除在开关周期结束时产生的有功、无功功率跟踪误差,从而直接控制变流器的有功、无功功率,达到稳态无静差控制。同时,对外环控制器进行理论分析与设计。与传统直接功率控制方法相比,预测直接功率控制(P-DPC)的特点为无需检测电网电压相位信息(如锁相环等)、实施同步旋转坐标变化和电流环解耦控制;开关频率固定,减少了跟踪误差带来的干扰以及参数不准确造成的解耦不彻底等问题,提高了系统的稳定性;在两相静止坐标系下即可实现网侧单位功率因数运行。采用Matlab/Simulink构建PWM-VSC系统仿真模型进行仿真,结果证明了该控制方法的可行性和有效性,为海上风电场柔性直流输电变流器数字控制系统提供了一种可行的控制方案。

并联型有源电力滤波器功率平坦控制策略

随着地铁配电系统谐波含量不断增多,并联型有源电力滤波器(shunt active power filter,SAPF)也逐渐取代传统谐波处理装置。建立了αβ坐标系下SAPF中PWM变流器交流侧输出电压与功率之间的数学模型,为了使SAPF在无需精确数学模型条件下仍具有良好谐波抑制效果,通过选取变流器交流侧输出功率作为状态变量及系统输出量,交流输出电压为输入控制变量,提出了一种基于微分平坦理论的功率平坦控制策略。控制器设计通过参考轨迹前馈控制和误差反馈补偿等两部分实现,前馈控制根据期望平坦输出及输入控制量与输出变量间的数学关系规划系统控制状态量参考轨迹,误差反馈补偿消除输出实际值与期望值之间误差值。仿真结果表明所提出控制策略的有效性,谐波补偿效果明显,为SAPF功率控制器设计提供了一种新的思路。

三相电压型PWM整流器预测功率控制研究

提出一种基于功率预测的三相电压型PWM整流器(VSR)直接功率控制。对三相VSR进行分析,建立两相静止坐标系下的数学模型,在瞬时功率理论的基础上建立功率的预测模型,以功率跟踪误差为目标函数来选择合适的交流电压矢量,针对功率跟踪存在的稳态偏差采取误差反馈校正以优化模型、提高精度,然后采用空间矢量调制实现恒定的开关频率,并通过估算电网电压实现无电压传感器,可以有效节省系统成本、提高系统鲁棒性。进行了详细的理论推导和仿真分析,其仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。