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。

双闭环控制的三相电压型PWM整流器的研究

针对传统的不控整流电路中网侧电流谐波很大、晶闸管相控整流电路中深控时网侧功率因数低和闭环控制时动态响应慢等问题,设计出一种引入脉冲宽度调制技术的三相电压型整流器。在完成三相电压型整流器的电压外环电流内环的双闭环控制系统设计的基础上,对其进行了仿真实验。仿真结果表明,与不控或相控整流电路相比,该三相电压型PWM整流电路中,不仅输入电流的谐波大大减小,电能可双向流动,能够实现整流和逆变状态下的单位功率因数运行,还可较好地抑制负载突变时直流侧电压的波动,从而显著提高系统的抗扰能力,真正实现绿色环保和高效节能的高度结合。

基于改进PWM的低开关频率SPMSM电流纹波抑制

传统SVPWM由于其电压利用率高等优点被广泛应用在电机控制中,然而随着开关频率的降低,输出电流纹波会加剧,其将面临系统损耗增加、输出转矩脉动等问题,对系统稳定性和动态性能带来不利影响。针对这一问题,本文提出了一种基于改进混合PWM的电流纹波抑制策略。通过构建静止坐标系下的电流纹波矢量模型,分析了低开关频率下的纹波加剧的原因。通过分析电压矢量作用时间和顺序与电流纹波之间的关系,选取了两种能够抑制电流纹波的开关序列。通过在线计算不同序列的电流纹波并根据结果切换输出,实现了对低开关频率下电流纹波的有效抑制。搭建了实物实验平台,实践验证了该抑制策略的有效性和可行性。

对称双向多电平逆变器单极性LS-PWM调制策略

针对传统功率开关器件-二极管(power switch-diode,PSD)多电平逆变器拓扑存在反向电流和电压尖峰的问题,提出一种对称双向PSD多电平逆变器拓扑,该拓扑通过增加反向电流回流路径的方式,不仅能够解决传统PSD拓扑存在的反向电流和电压尖峰问题,而且在使用功率器件数量、总阻塞电压以及开关损耗等方面均具备优势。为了控制逆变器运行时反向电流的流向,通过对对称双向级联型多电平逆变器的开关状态进行分析,提出一种适用的单极性LS-PWM调制策略,该调制策略可降低逆变器开关损耗,同时防止功率倒灌。最后通过仿真和实验结果验证了该拓扑及调制策略的有效性。

三相PWM整流器离散空间矢量无模型预测电流控制策略

针对PWM整流器模型预测控制对系数参数准确性高度依赖的问题,提出一种基于离散空间矢量的无模型预测电流控制(MFPCC)策略。该策略通过矢量合成,在每个控制周期应用两个基本矢量,提高了预测电流的准确性;通过峰谷采样,分别测量并存储上一控制周期两个基本矢量作用下的电流梯度;并建立电流梯度方程,从而根据应用矢量的电流梯度进一步更新剩余6个未应用矢量的电流梯度,结合当前时刻的电流采样值,实现未来时刻的电流预测,得到下一时刻最优的虚拟矢量。该方法不依赖于任何系统参数,且消除了传统MFPCC策略中电流梯度更新停滞现象,降低了输出电流谐波。最后,通过实验和仿真验证了所提方法的有效性和优越性。

基于DPC-MPC策略的潮流能永磁发电机PWM整流装置

为了改善潮流能发电系统的输出质量,使潮流能得到充分利用,深入分析了三相PWM整流系统的模型预测功率控制原理,推导了其中性能优化指标的计算方法。建立了该控制策略的Simulink仿真模型,搭建了潮流能永磁发电PWM整流系统实验平台,针对海流和负载这两类影响进行了充分的仿真与实验。实验结果证明了基于DPC-MPC控制策略的PWM整流装置的可行性。

基于PWM控制的低功耗继电器或低功耗电磁阀应用

本文主要探讨继电器与电磁阀的PWM(脉宽调制)控制方案设计。通过对继电器和电磁阀的工作原理、PWM控制技术的基本概念,提出一种PWM控制的继电器与电磁阀控制方案。此方案具有提高系统控制精度、降低能耗优点,同时也降低继电器与电磁阀自身发热,延长继电器、电磁阀、供电系统的使用寿命。本文将从理论分析、方案设计、实验验证等方面进行详细阐述。

单相PWM整流器谐波电流抑制算法研究

单相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器广泛应用于交流传动领域,是交流传动电力机车主牵引和辅助供电系统的重要组成部分,同时也是牵引网的主要谐波源。详细分析牵引网谐波电压和直流电压脉动对单相PWM整流器网侧电流的影响,提出采用嵌入式重复控制和N次陷波器相结合的控制算法,对网侧谐波电流进行抑制。详细讨论电流环嵌入式重复控制器的设计方法,理论分析重复控制算法对牵引网谐波电压的抑制效果,给出电流环控制参数的选取原则。针对直流电压脉动,提出采用N次陷波器抑制其对网侧电流的影响,给出与电压环PI调节器相结合的设计方法,并讨论电压环的跟随性。最后,搭建单相PWM整流器的实验装置,对该算法进行实验验证。实验结果证明了该算法的正确性和有效性。

一种消除PWM逆变器驱动系统中电动机端轴电压和轴承电流的前馈有源滤波器

为抑制由PWM逆变器输出的共模电压而导致电机轴承的损坏,提出了前馈有源滤波器。滤波器包括无源共模电压检测网络,推挽电路以及四绕组共模变压器。滤波器输出与共模电压幅值相同极性相反的补偿电压,将其叠加到逆变器输出上,从而达到消除共模电压进而消除轴电压和轴承电流的目的。文中还给出了部分滤波器参数的确定方法。仿真和实验结果验证了该滤波器可以显著地抑制电机端共模电压,从而减小了变频器输出的负面影响如轴电压,轴承电流等, 延长了轴承的寿命,提高了PWM驱动系统的可靠性。

静止坐标系下电流型PWM整流器电流环控制策略研究及其参数设计

通过分析三相脉宽调制电流型整流器(current source rectifier,CSR)在两相静止坐标系中的数学模型,利用瞬时功率理论建立电压定向的CSR功率控制策略。为了有效抑制整流器输入侧LC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。采用频域法对电流内环开环传递函数进行研究,针对静置坐标系下电流内环在动态响应和稳定性方面的限制,提出电流内环级联滞后补偿控制方法。详细研究电流内环比例谐振控制器及各参数对其性能的影响,并根据性能指标要求确定系统参数。利用根轨迹分析滤波电感变化对电流内环稳定性影响,并明确有源阻尼反馈增益与系统鲁棒性的关联性,最后对控制器进行离散化处理以实现数字控制。仿真和在60 kVA三相CSR样机实验结果表明,所提出的控制方法能够实现良好的动、静态性能,单位功率因数以及有效抑制网侧电流畸变。

混合动力中无刷直流电机反接制动PWM调制方式的研究

对无刷直流电机中采用的反接制动方式进行了比较研究,将目前采用的5种PWM调制方法归为两类。同时,针对反接制动时电流无法控制的问题,该文指出反电动势短接回路的存在是造成再生电流无法控制的主要原因。从而提出采用双管调制的方法可以对制动电流进行有效的控制。另外,通过对不同PWM调制方法下换相转矩的分析,提出在换相时根据转速来相应调节占空比的方法可以抑制换相转矩脉动。实验结果表明,采用双管调制的反接制动可以有效的控制制动电流,并且具有很好的换相效果。

基于间接电流控制的电流型PWM整流器

针对电力电子装置给电力系统带来谐波污染和功率因数下降的问题,建立了三相电流型PWM整流器在abc坐标系下的数学模型,并在该坐标系下通过控制三相电流型PWM整流器交流侧电流的基波和相位,进而间接控制网侧电流的间接电流。通过仿真和实验验证,该控制策略完全可以实现网侧电压电流单位功率因数,且直流侧电流趋于稳定。

间接电流控制可调功率因数电流型PWM变流器

电流型PWM变流器(PWM-CSC)因其良好的功率因数和直流电流源特性,可望在某些场合取代产生大量谐波的二极管或晶闸管相控整流装置,但是,PWM-CSC本身的强耦合非线性特性,使得变流器常采用复杂的直接电流控制策略,实现功率因数可调和能量回馈非常困难。提出一种基于dq坐标系的间接电流控制方法,该方法将变流器的直流输出作为网侧电流有功分量的给定值,通过此给定值和tg?的乘积调节无功电流的大小,然后利用PWM-CSC交流侧电流的离散方程,求出当前变流器的控制量,间接控制变流器的网侧电流,从而控制了变流器的有功功率和无功功率,实现了变流器的可调功率因数和能量回馈。论文最后对变流器的稳定运行范围进行了讨论,得出变流器提供的无功功率受有功功率限制的结论。

针对OLED衰退补偿的电流PWM像素驱动电路研究

有机发光二极管(OLED)微显示器在长时间显示高亮、高对比度的静态画面之后会产生像素衰退不同,发光亮度衰减存在较大差异,更新画面后存在残影现象。为此,提出了一种电流PWM像素驱动电路对OLED像素衰退做出一定的补偿。文章介绍了电流PWM像素驱动电路的结构及其工作原理,分析了电流PWM像素驱动电路对OLED像素衰退补偿原理。通过实验得出该电路结构中提高OLED衰退补偿效果的几个主要因素。在像素衰退差异在30 MΩ以下时,电流PWM驱动电路的像素衰退率只有传统驱动电路的50%。

基于复矢量调节器的低开关频率PWM整流器研究

为了提高中压大功率PWM整流器出力,需要降低PWM开关频率,但将造成PWM整流器id、iq电流分量耦合严重的现象。为解决这一问题,在对两电平PWM整流器进行复矢量信号建模的基础上,设计新颖的基于复矢量的电流调节器,该调节器能在低开关频率下实现对网侧电流d、q分量的有效解耦。Matlab仿真及DSP实验结果验证了本设计方法的可行性。

电流型PWM整流器的非线性控制

电流型PWM整流器在同步坐标系下的数学模型呈现非线性、强耦合的特性,使其控制器的设计较为困难。该文首先基于非线性微分几何理论,分析了三相电流型PWM整流器实现输入/输出精确线性化的条件,指出线性化后的系统存在一阶零动态,然后提出了三相电流型PWM整流器的非线性控制策略,实现了交流电流d轴分量和q轴分量的解耦控制。最后该文分析了非线性系统一阶零动态的稳定性,并设计了状态反馈控制器以改善其动态响应特性。仿真和试验结果验证了所提出方法的有效性。

电流型PWM整流器的不平衡控制

在电网电压不平衡的条件下,以电压平衡为约束条件设计的三相电流型PWM整流器(CSR)会在其直流侧和交流侧分别产生偶数次和奇数次非特征谐波,该非特征谐波严重影响了CSR的性能。本文基于瞬时功率理论,首先推导了电网电压不平衡情况下三相CSR交流侧的瞬时有功功率平衡的表达式,进而以消除整流器直流侧脉动功率和实现网侧可控的功率因数为目标,提出了网侧指令电流的控制算法。另外,在αβ静止坐标系中,提出了基于滑模控制的交流电流控制策略,实现了电流的无差跟踪。仿真结果验证了理论分析的正确性。

电流谐波最小PWM开关角的计算及谐波特性分析

在电力机车牵引传动系统中,受到最高开关频率以及输出电压、电流谐波性能的限制,通常需要采用特殊的优化脉宽调制策略。其中,电流谐波最小PWM(current harmonic minimum PWM,CHMPWM)可以使电机电流谐波分量总体最小,从而有助于提高电机控制性能,减小系统损耗,降低开关管的电流应力,而受到越来越多的关注。对不同开关角个数下CHMPWM的开关角随调制比的分布进行计算,之后以异步电机为例,以加权总谐波畸变(weighted total harmonic distortion,WTHD)和单次电流谐波幅值为指标对CHMPWM的电流谐波性能进行了理论分析,并与特定次谐波消除PWM(selected harmonic elimination PWM,SHEPWM)的相应特性进行了对比,最后对CHMPWM下电机的转矩脉动特性进行了研究。仿真和实验结果都证明了理论分析的正确性和CHMPWM的优异性能。