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。

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。

一种新型的PWM变换器LCL滤波器有源阻尼控制策略

本文提出了一种新型的PWM变换器LCL滤波器有源阻尼控制方法。针对LCL滤波器的谐振问题,传统的方法是在滤波电容上串联电阻来抑制谐振,但这种方法会带来功率损耗。通过有源阻尼控制,可以有效地抑制LCL可能带来的谐振。在有源阻尼方法基础上提出了滤波电容电流反馈的设计方法,同时结合滤波电容电流估算的方法,实现了无附加电流传感器的LCL滤波器的有源阻尼控制。这种方法可以有效地抑制系统谐振,改善变换器输出电流波形,同时不需要增加额外的传感器。实验结果验证了这种方法的有效性和实用性。

一种改进的PWM整流器间接电流控制方案仿真

对PWM整流器的模型分析表明 ,常规间接电流控制 (亦称幅相控制 )方式在本质上是静态解耦控制 ,过渡过程中超调电流过大 ,直流电流偏移 ,及动态响应慢是其内在缺点。本文提出了一种动态解耦的串联补偿控制方案 ,适当配置补偿器的极点可达到任意期望速度且无过冲的电流响应。仿真表明 ,新型控制方案无需检测交流输出电流 ,又能达到采用电流反馈的直接电流控制方式所具有的动态性能。

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。

单相PWM整流器改进无差拍电流预测控制方法

脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)整流器的无差拍电流控制能够快速准确地跟踪给定电流信号,但由于电感参数与控制延时的影响,会导致交流电流畸变,电流谐波含量增大甚至系统不稳定。针对该问题,该文提出一种改进无差拍电流预测算法,推导了单相PWM整流器改进算法的离散传递函数,分析电感参数和采样时间对控制系统稳定性能和动态性能的影响。将改进的无差拍电流控制方法应用于双闭环系统中,能够有效减小电网电流的3次谐波及总谐波失真(total harmonic distortion,THD),消除了电流畸变。整个系统在直流母线电压外环的控制下,实现了直流母线电压的精确控制。仿真结果和实验结果都证明了改进电流控制方法理论分析的正确性和可行性。

PWM逆变器相电流重构研究与误差分析

为了降低系统成本和体积,研究了脉宽调制(PWM)逆变器供电的电动机变频调速系统仅采用一个直流电流传感器获得交流相电流时存在的问题,通过修改逆变器开关状态的相电流重构方法满足了直流电流的采样要求,根据逆变器的开关状态实现了交流侧电动机相电流的重构。针对在该方法作用下重构相电流与实际相电流之间的误差,详细分析其产生的原因,并提出了一些解决措施。在PWM逆变器供电的永磁同步电动机矢量控制系统上进行了仿真和实验验证。结果表明,采用本文方法不仅实现了PWM逆变器-交流电动机调速系统的单电流传感器运行,而且由直流母线电流重构出的交流电流值具有很高的精度,与实际交流电流值之间的误差很小,为改善交流电动机变频调速系统的性能提供了一种重要的解决方案。

电压型PWM整流器的开关器件断路故障特征

深入研究了在主回路开关管发生断路故障后,电压型PWM整流器的故障特征:交流网侧故障电流和电压的波形畸变现象,并将之与常规的SVPWM逆变器进行了对比分析。文中通过对PWM整流器发生故障后的工作过程的分析,深入研究了电压型PWM整流器的双闭环控制方法对其上述故障特征的影响,继而对PWM整流器的直流输出功率以及交流电感量对其电流畸变的影响情况进行了分析研究。最后分析了PWM整流器特有的故障特征对其故障诊断过程的影响,并介绍了一种应用于大功率PWM整流器的主回路断路元件定位方法。

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。

基于反步法的电流型PWM整流器控制策略

电流型PWM整流器的状态空间平均模型具有非线性、强耦合特性,使得控制器的设计较为困难。通过前馈解耦方法,将电流型PWM整流器在同步坐标系下的多输入多输出非线性模型分解为两个单输入单输出的非线性模型,对每个单输入单输出模型,分别采用反步法设计了全局渐进稳定的非线性控制器,实现了对直流电流和功率因数的稳定控制。仿真和实验结果验证了该控制策略的有效性。

三相电压源型PWM整流器控制方法的发展综述

控制技术对提高三相电压源型PWM整流器性能非常重要。介绍了三相电压源型PWM整流器的双闭环直接电流控制方式,全面地概述了三相电压源型PWM整流器控制方法的发展历史与现状,按控制理论发展规律把这些方法进行了科学分类,这些控制方法可分为传统线性/非线性控制、现代非线性控制及智能控制等三个发展阶段,分析了这些方法的工作原理及优、缺点。展望了PWM整流器控制策略的发展趋势。

PWM整流器的一种快速电流控制方法

在电压型PWM整流器的控制中,广泛采用在同步旋转坐标系下的直接电流控制方法和双闭环控制结构。在这种控制方法中,由于有功电流和无功电流是分别进行控制的,只对每个变量单独进行了分析,没有对两个变量进行综合统筹的考虑,结果使电流不能快速地跟踪参考电流,没有达到更优的控制。该文艺界通过对影响电流动态响应速度的因素进行深入的分析,提出了利用动态过程中的无功电流来提高有功电流动态响应速度的一种新的控制方法。仿真结果表明,这种控制方法具有优良的稳态性能和快速的动态响应。由于实现简单,这种控制方法具有一定的实用价值。

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。

并网LCL滤波的PWM整流器输入阻抗分析

对并网LCL滤波的PWM整流器进行了深入研究,在电流环中通过引入滤波电容电流反馈控制来改变系统极点分布,抑制LCL滤波器自身的谐振和增加系统稳定性,以代替阻尼电阻的作用。将控制器参数和物理模型结合建立了LCL滤波整流器的闭环高频输入阻抗模型,详细地分析了整流模式、有源逆变模式下阻抗特性,并研究了两种模式下公共耦合端(PCC)电压前馈的影响,为LCL滤波整流器的并网控制提供理论指导。仿真和实验结果表明,LCL滤波整流器并网时可以有效减少注入电网中高次谐波含量,而引入滤波电容反馈控制策略是一种简单、可行抑制LCL谐振的方法,带PCC电压前馈有利于并网整流器小功率能量回馈的正常运行。

能量回馈式PWM整流器并网的工程设计方法

论述了能量回馈式PWM整流器并网时的同步电流PI控制技术,提出改善馈网电流质量的几种关键的工程设计方法,包括软件滤波、防积分饱和PI控制、简单死区补偿和单位功率因数控制等。基于DSP和CPLD设计了控制系统,实现了上述设计方法,并应用于2.5kW的能量回馈式电子负载。实验结果表明,所提出的工程设计方法有效地改善了馈网的电流质量,使电流波形近似为正弦波且功率因数接近?1。

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。

基于内模控制的三相电压型PWM整流器不平衡控制策略研究

该文提出了在αβ静止坐标系中采用内模控制的三相VSR不平衡控制方案,不仅实现了正负序电流的无差跟踪控制,而且使系统获得了强鲁棒性;另外,该文还提出了一种不平衡指令电流算法,实现了电网不平衡时三相VSR平均有功、无功功率的独立控制,解决了以往不平衡指令电流算法只能实现三相VSR单位功率因数运行的局限性。样机试验论证了理论分析的正确性。

滞后电流控制的PWM电压型高频整流电源研制

从滞后电流控制的角度阐述了ＰＷＭ电压型高频整流器的基本工作原理，较详细地介绍了控制系统的设计思想。理论和实验证明了ＰＷＭ电压型高频整流器具有功率因数为１。

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。