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。

采用分段式自适应PWM/PFM调制的Buck型DC-DC转换器设计

为了在轻重负载条件下获得更高的转换效率,采用分段式结构和导通电阻更小的NMOS作为输入级,并采用PWM/PFM双调制方式,设计了一种Buck型DC-DC转换器。为解决PWM/PFM调制信号切换问题,采用零电流检测方式进行切换。利用断续导通模式(DCM)和连续导通模式(CCM)下端NMOS管导通时电感电压的不同,检测下端NMOS在导通时电感电压大于零的周期。当电感电压大于零的周期大于2时,则处于DCM模式并自动采用PFM调制模式,关闭一部分功率管以减小开关频率和功率管寄生电容,优化轻载效率;反之则处于CCM模式并采用PWM调制。仿真结果表明,在负载电流10~1000 mA范围内,该电路可以在两种调制模式平稳切换,在800 mA时峰值效率可提升到96%以上。

Novel control scheme for 3-phase PWM current-source converters under unbalanced source voltage conditions

Under unbalanced source voltage supply, considerable output second harmonics and input low-order harmonics in 3-phase PWM current-source converters (PWM-CSC) are generated. This paper proposes a new deadbeat controller based on compensation for unbalanced source voltage and current. With the proposed scheme, the second harmonics of the output current are eliminated and low-order harmonics of the source current are reduced effectively. Simulation and experimental results con- firmed the feasibility of the proposed method.

基于区间信号提取的Ⅱ型不对称级联逆变器新型PWM调制策略

与传统对称级联逆变电桥(cascaded H-inverter bridge,CHB)逆变器拓扑相比,Ⅱ型不对称CHB多电平逆变器的直流电压按2i的指数规律分配,具有以更少级联单元输出更多电平的优势。但在传统调制策略下,会出现电流倒灌问题,为此提出一种基于区间信号提取的新型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)策略,通过原始脉冲信号与提取的区间信号逻辑组合的方式彻底解决所有Ⅱ型不对称拓扑电流倒灌的问题,同时还能保证输出电压的波形质量。最后以直流侧电压比为1:2:4和1:2:4:8两种不同的Ⅱ型级联拓扑为例,通过搭建仿真模型和实验平台验证了所提方案的正确性和可行性。

STM32控制的PWM调光驱动电源设计

调光技术在照明行业非常重要,保证调光过程平稳并在100%范围内调光是当前研究的热点。提出一种有源功率因数校正(APFC)且具有恒流稳压功能的PWM调光驱动电源,对功率因数校正电路,恒流限压电路和调光电路进行详细设计分析。针对单一调光芯片控制电路存在输出不稳,无法实现全范围调光的问题,采用STM32单片机和调光控制芯片HV9910相结合进行控制。最后制作样机并进行测试分析,该调光电源输出电流精度控制在2%以内,功率因数在0.93以上,在额定输入电压下效率达到85%以上,在0~100%范围内调光且调光过程平滑无闪烁。

一种新型三相电压型PWM整流器启动冲击电流抑制方法

针对三相电压型PWM整流器启动瞬间产生较大的冲击电流,致使系统稳定性、可靠性降低的问题,在整流器前端加入预充电电路,对预充电电路软启动过程和整流器启动过流的原因进行了详细分析,再对2种无预充电电路的母线电压缓给定方法和2种预充电电路结合母线电压缓给定方法抑制启动冲击电流的作用机理进行了对比分析,最终提出了预充电-分段二阶抛物线母线电压缓给定混合控制的最优抑制方法,最后通过搭建4种母线电压缓给定方法的仿真模型和30 kW整流器实验样机进行了验证。结果表明,采用预充电-分段二阶抛物线母线电压缓给定混合控制启动的整流器有效地抑制了冲击电流,网侧电流启动无过冲现象,直流侧母线电压无超调。

基于总线同步的多驱动系统漏电流分析与抑制

多驱动系统中漏电流的大量存在是影响数控加工装备长期稳定运行的重要因素,提出了一种邻消抑制措施,能够有效减少多驱动系统中漏电流,避免漏电保护装置频繁触发。该措施采用PWM调制策略,将空间位置相邻的两个驱动单元的共模电压矢量方向反向,以抵消它们之间的高频共模电压分量,从而有效地抑制了多驱动系统的漏电流。主要创新之处采用了一种软件控制的方式实现了对多驱动系统漏电流的抑制,该措施不但可以有效地抑制漏电流,而且实现成本低。实际测试平台的结果表明,邻消抑制措施在多驱动系统中能够有效降低70%~80%的漏电流,保证了多驱动系统的稳定运行。

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。

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。

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。

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%。