三电平脉冲宽度调制整流器定频直接功率控制

在传统的直接功率控制和电压定向控制的基础上,给出了三电平脉冲宽度调制整流器的数学模型,提出了一种固定开关频率的三电平脉冲宽度调制整流器直接功率控制方法。该控制结构为直流电压外环、功率控制内环,实现了有功功率和无功功率的动态解耦,且采用空间电压矢量调制,开关频率固定,简化了滤波器的设计。仿真结果表明,该控制方法能保证中点电位平衡、网侧电流谐波小,具有良好的动、静态性能,实现了单位功率因数运行。

三相电压型脉冲宽度调制整流器的状态反馈线性化控制系统设计

建立了三相电压型PWM整流器在d-q坐标系下的非线性数学模型,通过非线性输入变换和引入交、直流侧的功率平衡方程,推得三相电压型PWM整流器的线性化数学模型;由此提出了一种电流内环基于状态反馈解耦、电压平方外环基于功率平衡理论的双闭环矢量控制策略,并进行了Matlab/Simulink仿真验证。最后,对基于6MBP20RH060和TMS320F2812设计制作的样机进行了试验,达到了较好的效果。

新型脉冲宽度调制整流器控制策略的研究

为减少开关损耗和提高系统动态性能,提出了一种新的脉冲宽度调制整流器的控制策略,将滞环空间矢量法、功率器件最小切换原则与负载电流矢量前馈控制方法相结合,使系统在保证动态性能的情况下减少了功率器件的开关频率,又使系统对PI参数的依赖性大大降低,且能克服网侧电压的畸变与不平衡。利用Matlab/Simulink仿真验证,方案的可行性。结果证明,该方法确实能获得期望的性能。

基于脉冲宽度调制整流的电流互感器取电策略

针对母线低电流时取能不足、启动电流大的问题,提出基于脉冲宽度调制整流电路的大功率在线取能方法。利用控制回路调节整流输入阻抗,使其在母线低电流时与电流互感器内阻匹配以输出最大功率,在母线大电流时改变阻抗稳定输出功率。文中建立了CT取电装置的等效模型,分析了电源最大功率输出条件,搭建了整流电路输入阻抗控制回路,为取电装置的制作提供了理论基础。利用Simulink搭建取电装置的模型进行仿真,结果表明,在母线电流较低时,利用该方法可以取得更大的功率且可以在母线电流宽范围波动时稳定运行。

基于调制电压椭圆轨迹优化的单相脉冲整流器模型预测电流控制

该文首先建立单相两电平脉冲宽度调制整流器数学模型,分析传统基于比例积分（proportional-integral,PI）控制器直接电流控制（direct current control,DCC）的工作原理,揭示其调制电压矢量端点在dq坐标系下的椭圆轨迹,在此基础上,提出一种基于调制电压椭圆轨迹优化的模型预测电流控制（model predictive current control,MPCC）算法。与传统基于PI控制器DCC算法相比,该算法利用评价函数预测最优椭圆半径,提高了内环动态响应速度及控制精度。然后,定量分析电感参数不匹配时预测电流与其参考值之间的关系,给出一种电感参数在线识别算法。最后,对传统有限集模型预测电流控制、基于PI控制器DCC和所提MPCC算法分别进行实验对比研究。实验对比分析结果证明了所提算法的正确性与有效性。

制氢整流电源背靠背对拖实验方案的研究

针对传统的能量消耗型制氢电源测试平台存在效率低下和成本高昂的问题,提出一种新型的制氢整流电源背靠背对拖实验方案。该方案通过两组制氢电源背靠背的方式进行带载运行,制定详细的电源侧和负载侧控制策略,旨在提升动态响应性能,并解决负载侧电源功率等级、工作电压和电流范围不匹配的问题。通过对单机和四单元并联整机的对拖实验验证,证实所提出实验方案的有效性和可行性,为制氢整流电源的优化设计和性能评估提供新的思路与技术支持。该研究对于提高制氢系统的整体性能和降低运行成本具有重要意义。

单相五电平脉冲整流器滑模比例积分谐振控制

以基于耦合电感的新型单相五电平脉冲宽度调制(PWM)整流器为研究对象,为了提升系统动态响应、维持单位功率因数、减少网侧电流谐波含量,提出滑模比例积分谐振(PIR)控制算法.通过对新型单相五电平PWM整流器的电路拓扑和工作原理分析,构建整流器d-q同步旋转坐标系下的数学模型,推导整流器电压外环滑模和电流内环PIR控制算法,给出具体设计过程.与d-q坐标系传统比例积分(PI)电流控制算法相比,所提滑模PIR控制算法动态响应速度更快,网侧电流谐波含量更低.搭建基于MATLAB/Simulink的仿真模型和基于RTlab的半实物实时仿真平台,对滑模PIR控制算法与d-q坐标系传统PI电流控制算法分别进行计算机仿真和半实物实验对比研究,仿真和实验结果验证了所提滑模PIR控制算法的正确性和可行性.

电压型PWM整流器直接功率控制系统

根据三相电压型PWM整流器在dq两相同步旋转坐标系中的数学模型,建立整流器功率控制数学模型。根据功率控制数学模型,结合整流器直接功率控制(DPC)系统的特点,提出新的电压型PWM整流器直接功率控制系统的主电路交流侧滤波电感值、直流侧电压和直流侧电容值设计方法。根据整流器的数学模型,得到整流器DPC控制系统结构和控制器设计方法。同时,讨论了桥路损失和直流侧电容器的等效串联电阻(ESR)对整流器的影响。计算机仿真和实验表明,提出设计方法是可行的,具有应用参考价值。

基于模型预测控制的单位功率因数电流型PWM整流器

传统的模型预测控制(model predictive control,MPC)采用基于脉冲响应的非参数模型作为预测控制模型,计算复杂,很难直接应用到快速的实时控制系统领域。该文提出了一种改进的MPC,并将此改进的MPC技术成功地引入到电流型PWM整流器(current source PWM rectifiers,PWM-CSR)的功率因数校正系统中。改进的方法从PWM-CSR控制量与被控制量的传递函数入手,得出整流器的一阶差分方程作为预测控制模型,同时省略传统模型预测控制(MPC)中参考轨迹这一不确定因素,因而克服了传统MPC计算量大,实现困难的缺点,并保留了传统MPC反馈校正、滚动优化的优点。在用DSPTMS320LF2407A为开发平台的实验样机结果表明:改进的MPC用于PWM-CSR的功率因数校正系统中,具有优良的稳定控制性能和快速的动态响应性能。

三相电压型PWM整流器双开关表直接功率控制策略研究

针对传统的三相电压型PWM整流器直接功率控制存在无功功率失控区和直流侧输出电压波动大等缺点,提出了一种双开关表控制的直接功率控制策略。根据各个扇区内不同开关矢量对有功功率与无功功率作用的大小,设计了快速、慢速两种开关表。有功功率滞环比较器采用三电平控制,系统根据当前滞环输出结果和控制幅度的值选择快速或慢速开关表,产生开关信号驱动主开关进行直接功率控制。仿真和实验结果表明双开关表直接功率控制策略消除了无功功率的失控区,改善了系统的动态特性。

单周期控制的三相SPWM整流器

传统三相PWM(pulse width modulation)整流器需要乘法器、DQ坐标变换和网侧电压检测,控制算法复杂。为此,采用单周期算法控制PWM整流器,可以简化设计;推导了单周期控制OOC(one cycle control)三相PWM整流器的控制规律,证明了其与SPWM(sinusoidal pulse width modulation)的等价关系,并探讨了系统的稳定性,提出了控制环节参数的设计方法。建立了10 kW三相PWM整流器的仿真模型,该仿真模型比传统的SPWM控制方法具有动态响应快、控制方法简单、稳定性高等优点,并实现了单位功率因数;最后通过实验验证了单周期控制三相PWM整流器的可行性和高效性。

基于负荷虚拟同步机的三相电压型PWM整流器

随着清洁能源和可控负荷及其变流装置大量接入电网,虚拟同步机技术逐渐成为当前研究热点。虚拟同步机技术是指通过模拟同步机组的机电暂态特性,使采用变流器的电源或负荷具有同步机组的惯量、阻尼、频率和电压调整等运行外特性的技术。在新能源、可控负荷及其并网变流器大量接入电网的条件下,提出了负荷虚拟同步机双模控制方式,应用虚拟同步电动机技术的可控负荷可感知电网的状态,自动调整吸收功率的快慢,变"切负荷"为降功率运行,从而达到辅助电网故障穿越的目的。在火电机组仍为调频主力机组的背景下,虚拟同步机技术实际上加强了电网与新能源和可控负荷的联系,有助于提高新能源/可控负荷的生存能力,有助于共同维持系统的稳定运行。搭建了基于EMTDC/PSCAD的仿真模型,设计了样机,仿真和实验结果验证了所提方法及控制策略的正确性和有效性。

基于DSP的PWM整流器自适应控制策略研究

为了提高脉冲宽度调制(PWM)整流器的动态响应性能及可靠性,在分析了PWM整流器双闭环控制策略的基础上,提出了一种基于自适应比例积分(PI)控制的控制策略,保证了PWM整流器静态性能优良的同时提高了PWM整流器动态响应性能及可靠性。搭建了一台以数字信号处理器(DSP)(TI-DSP2808)为控制器的实验样机,对PWM整流器的自适应控制策略进行了验证,实验结果验证了控制策略的有效性。

基于Caputo定义的单相PWM整流器建模分析

基于实际电感和电容是分数阶的事实,该文以分数阶微积分Caputo定义为数学理论基础,以单相脉冲宽度调制(PWM)整流器为研究对象,建立了分数阶数学模型。采用瞬时功率理论,针对直流侧电容电压的直流分量、交流分量、动态响应时间等问题,得出分数阶理论建模和整数阶理论建模的异同点。搭建了基于Matlab/Simulink的仿真模型,仿真结果表明,当电容阶数变化时,直流分量的大小不变化,交流分量峰值变化明显,动态响应时间也有所改变。通过RT-lab的半实物实时仿真实验,验证了分数阶建模与理论分析的有效性和必要性。

基于二自由度PID的三相PWM整流器调压改进策略

基于前端电压源型整流器(voltage source rectifier,VSR)与后端电压源型逆变器(voltage source inverter,VSI)级联的VSR-VSI双三相脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)变换器已在电梯能量回馈系统中得到广泛应用,但前端三相VSR采用传统比例积分(proportional integral,PI)双闭环控制结构通常存在中端直流母线电压无法兼顾抗干扰性和跟踪性的问题。为此,文中提出一种基于二自由度比例积分微分(proportional integral differential,PID)的三相PWM整流器调压改进策略。首先,阐述基于VSR-VSI双三相PWM变换器级联系统的结构和工作原理,并给出前端三相VSR的传统PI双闭环控制方案及其参数设计过程,分析该方案不能兼具良好的抗干扰性与跟踪性的原因。在此基础上,给出基于二自由度PID的前端三相VSR直流调压优化策略及其参数设计方法。最后,利用软件仿真与实验测试对比结果共同验证了所述三相PWM-VSR直流调压改进策略的有效性与优越性。

三相电压型PWM整流器LCL滤波器优化设计

LCL滤波器传统的参数设计方法很复杂,需要通过反复的试探性计算,并且参数达不到最佳的滤波效果。提出了应用遗传算法来设计LCL滤波器的参数。仿真结果表明,网侧电流的THD值明显减小,遗传算法是一种更为有效、更为简单的设计方法。

一款单相三电平整流电源研究

建立了单相三电平整流器的统一数学模型,介绍了一种桥臂组合的多电平变换器拓扑变换方法,推导了一种七开关三电平桥式整流器,分析了其工作原理和控制方法,同时对三电平变换器的控制方式进行了探讨,仿真和实验结果验证了拓扑变换和控制方案的正确性。

基于改进虚拟正交信号的单相PWM整流器模型预测功率控制

针对单相整流器内环动态响应性能受限于虚拟正交分量的重构速度,提出一种基于改进虚拟正交信号的模型预测功率控制算法。针对控制系统中电感设定值与实际值存在偏差,导致单相脉冲宽度调制(PWM)整流器的控制电感参数和系统实际电感参数失配,从而影响模型预测控制的鲁棒性问题,提出一种解决电感失配的补偿算法,该算法通过比例积分环节实时补偿无功功率,消除了电感失配对功率因数的影响。实验结果表明,所提算法不仅明显地提高了单相PWM整流器模型预测的内环动态响应速度,而且能实现模型预测单位功率因数的要求,在一定程度上解决了模型预测电感敏感性问题。

PWM整流器中IGBT结温特性的研究

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是风电系统中PWM整流器的核心器件,而结温是影响IGBT使用寿命的主要因素,因此有必要对PWM整流器中IGBT工作状态下的结温特性进行研究。文章详细介绍了IGBT模块结构和SVPWM调制策略,设计了PWM整流器中IGBT测温系统的实验电路,搭建了实验平台。使用光纤对IGBT在工作状态下的结温进行了测量,获得了结温工作曲线,并分析了IGBT结温温升的曲线特征以及变化规律,为整流器中IGBT的可靠性研究提供了依据。

单相PWM整流器模型预测电流控制算法

该文将单相电压型脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)整流器作为研究对象,以提升系统动态响应、维持单位功率因数、减小网侧电流谐波含量为研究目标,提出了一种基于最小电流误差的模型预测电流控制。为了在每个控制周期最小化电流误差,该文构建了虚拟d-q同步旋转坐标系,通过求解该坐标系下电流瞬时变化率,预测下一个控制周期的d-q轴电流分量,并结合最小电流误差评价函数求解出系统的最优调制函数。与传统瞬态电流比例积分(proportional integral,PI)控制算法相比,该文提出的方法不但具备了模型预测控制的快速动态响应,而且可实现零稳态电流误差。仿真和实验结果都证明了该方法的正确性和有效性。