Predictive direct power control of three-phase PWM rectifier based on TOGI grid voltage sensor free algorithm

In predictive direct power control(PDPC)system of three-phase pulse width modulation(PWM)rectifier,grid voltage sensor makes the whole system more complex and costly.Therefore,third-order generalized integrator(TOGI)is used to generate orthogonal signals with the same frequency to estimate the grid voltage.In addition,in view of the deviation between actual and reference power in the three-phase PWM rectifier traditional PDPC strategy,a power correction link is designed to correct the power reference value.The grid voltage sensor free algorithm based on TOGI and the corrected PDPC strategy are applied to three-phase PWM rectifier and simulated on the simulation platform.Simulation results show that the proposed method can effectively eliminate the power tracking deviation and the grid voltage.The effectiveness of the proposed method is verified by comparing the simulation results.

基于三矢量的PWM整流器改进模型预测直接功率控制方法

为解决传统模型预测直接功率控制存在的开关频率不恒定、计算量大、共模电压大问题,设计了一种三矢量模型预测直接功率控制方法。该方法通过在单个控制周期内输出三个不同电压矢量,克服了传统方法因连续多个周期输出相同电压矢量造成的开关频率不恒定问题;同时,在两相静止坐标系中,通过优化空间电压矢量图划分方法,采用两个代价函数确定电网电压矢量所在扇区,将算法的遍历次数从27次降至10次,克服了传统方法计算量大的问题;此外,通过去除两个冗余零矢量PPP与NNN,将共模电压抑制在Udc/3以内。最后搭建了5kW实验样机进行实验验证,仿真与实验结果表明,该方法可以有效降低计算量,输出谐波和共模电压抑制效果优于传统方法。

深海洋流发电系统的PWM整流策略设计

洋流能是一种环保的清洁可再生能源,要实现洋流能的开发利用,离不开发电设备的研究。同时也能解决深海各种传感器水下长期供电的问题,优化当前采用的锂电池供电方式,减少锂电池的更换,节省人力物力,所以,设计一种利用深海洋流能发电的系统具有十分重要的意义。在深海洋流发电系统中,这里针对洋流发电机脉宽调制(PWM)整流器提出使用模型预测直接功率控制策略替代传统电压电流双闭环的控制策略,实现发电机的单位功率因数运行,不仅提高了深海发电系统的稳定性,而且提高了发电机的运行效率,从而提高了洋流能的转换效率。

基于整流器无功功率控制的暂态电压抑制策略

针对高压直流输电系统换相失败引起送端换流母线电压波动的问题,首先推导送端换流母线电压与整流侧直流电压、直流电流之间的数学关系,分析得出换相失败及恢复期间直流电压与直流电流变化不协调是引起送端换流母线电压波动的主要原因。为抑制换流母线电压波动,基于整流器无功消耗与电压间定量分析,以换流母线耐压水平为约束,确定整流器无功消耗的期望值,并结合整流器无功特性分析,确定换相失败及恢复期间直流电流指令值补偿量,提出基于整流器无功功率控制的电压波动抑制策略。最后基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证了电压波动机理的正确性以及抑制策略的有效性。

双重化PWM整流器自抗扰模型预测直接功率控制

针对车载双重化脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器控制性能易受到模型不确定性和列车运行条件(输入电压、功率等级、电路参数等)变化影响的问题,提出一种基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)和模型预测直接功率控制(model predictive direct power control,MPDPC)的双闭环控制算法。其中,外环基于自抗扰控制理论,构建了基于误差驱动的ADRC(error-based ADRC,EADRC)控制器调节直流侧电压;内环结合基于内模原理的功率补偿方案使用两步MPDPC算法实现电流信号的控制。仿真和实验将所提自抗扰模型预测直接功率控制(ADRC-MPDPC)算法与传统基于比例积分的直接功率控制(proportional integral-based direct power control,PI-DPC)算法和PI-MPDPC方法进行对比,结果表明所提策略在系统启动、负载变化及工况切换等场景表现出更优的动态特性和鲁棒性能。

基于无电网电压传感器的Vienna整流器滑模模型预测控制

Vienna整流器的控制系统设计与电网电压参数密不可分,然而,传统的电压传感器增加了系统的成本和复杂性.针对此问题,提出一种Vienna整流器无电网电压传感器模型预测控制策略.通过建立Vienna整流器虚拟磁通数学模型来估计电网电压,利用二阶低通滤波器消除了积分初值和直流偏置问题,进而提高观测效果.其次,结合模型预测直接功率控制(DPMPC),以功率跟踪误差最小为目标得到三桥臂的开关序列.实验结果表明,所提出的控制策略谐波含量低,电压能准确跟踪给定值,具有良好的稳态和动态性能.

用于海上风电的DRU-MMC混合换流器控制策略和容量选取

在众多海上风电送出方案中,基于二极管整流单元(DRU)和模块化多电平换流器(MMC)并联的方案具有显著的经济效益,受到了广泛关注。相比于纯柔性直流送出方案,DRU-MMC并联送出方案的海上换流平台具有更小的体积、重量和成本。在此方案中,DRU传输绝大部分功率,小容量MMC则提供风机启动所需功率、电压和频率支撑以及补偿由DRU引入的谐波电流。针对DRU-MMC并联送出拓扑,提出有功功率分配策略和谐波补偿策略,使功率在DRU和MMC之间合理分配。在MMC主要功能实现的前提下,分析了MMC最小容量的选取。从投资和运营两个方面,对比了MMC和DRU-MMC并联两种送出方案海上换流平台的成本差异。最后,在PSCAD/EMTDC平台上进行了仿真,验证了所述策略的有效性。

基于自抗扰解耦的电力电子牵引变压器整流级直接功率控制

【目的】为改善电力电子牵引变压器(PETT)整流级在传统dq电流解耦双闭环控制下抗干扰能力差、对参数变化敏感、谐波含量高等问题。【方法】通过对直接功率控制(DPC)的解耦方式进行改进,提出了一种无需系统角频率和电感参数基于自抗扰控制(ADRC)的功率解耦控制器。最后,在Matlab/Simulink中搭建模型进行不同工况的仿真分析。【结果】仿真结果表明新型控制策略较传统控制策略网侧电流THD值减少5.38%,等效电感突变时电压跌落值减少48 V,电压频率偏移时电压跌落值减少14 V,新型控制策略在负载突变和负载不平衡工况下具有较好的平衡控制效果。【结论】该控制器通过解耦实现了有功功率和无功功率精确且独立的控制。仿真结果验证了所提控制策略的合理性与有效性。

基于参数辨识的三相电压型整流器VF-DPC策略

三相电压型整流器(VSR)虚拟磁链定向的直接功率控制(VF-DPC)对电感参数的变化较敏感。为此,提出了一种基于电感参数在线辨识的三相VSR的VF-DPC策略。首先,此处介绍了三相VSR的数学模型及最小二乘法参数辨识原理。然后,提出了一种基于最小二乘法的电感参数在线辨识策略。其次,针对常规虚拟磁链计算方法受纯积分运算影响的问题,提出了一种最小阶虚拟磁链观测器。最后,通过将辨识的电感参数输入到所设计的最小阶虚拟磁链观测器,可以大大提高虚拟磁链的观测精度,进而可提高三相VSR的功率控制精度。仿真和实验结果证明了所提方法的有效性。

船舶电力电子变压器整流级新型直接功率自动控制

为了改善船舶电力电子变压器整流级的功率因数,提升船舶电力系统性能,确保其能够正常运行,提出一种船舶电力电子变压器整流级新型直接功率自动控制方法。构建船舶PET整流级等效电路及数学模型,在静止坐标系下,获取网侧电压、电流的正交虚拟分量,依据虚拟分量求取船舶PET整流级有功和无功分量。将直接功率控制思想与滑模变原理相结合,提出基于滑模变结构双闭环的新型直接功率控制方法,设计功率内环滑模控制器和电压外环滑模控制器,利用这2个控制器实现对船舶电力电子变压器整流级的自动控制。实验结果表明,该方法能够保证船舶电力系统保持稳定的运行状态,使船舶PET电压平稳输出。

基于高频开关电源的通信设备整流模块设计与性能优化

文章基于高频开关电源的通信设备整流模块设计与性能优化展开研究,旨在提出一种高效稳定的电源解决方案。设计直流/直流(Direct Current/Direct Current,DC/DC)变换电路,实现对直流电压的变换和稳定输出,并设计多种监控电路,包括配电监控电路、绝缘监控电路、主监控电路,以全面监测和管理整流模块的工作状态,保障系统的安全稳定运行。通过优化调整脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)频率和占空比,确定最佳参数配置,获得稳定且低纹波的输出电压。这些研究成果为通信设备提供一种可靠的电源解决方案,具有重要的实际应用价值。

双向DC/DC变换器的拓扑研究

首先分类介绍了几种典型的隔离式双向DC/DC变换器电路,并对其主要特点和应用领域进行了比较和分析。在此基础上,提出了一种新颖的隔离式双向DC/DC变换器拓扑,该拓扑结构简洁,并可应用同步整流技术,使得整个设计具有高效率、高控制性能、低成本等特点。该文介绍了电路结构、详细分析了工作原理和设计要点,最后给出了实验波形,验证了这种电路拓扑的优越性。

PWM整流器在静止坐标系下的准直接功率控制

关于三相电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器的控制方法一般采用两相旋转坐标系实施控制。一个主要原因是在同步旋转坐标系中电压、电流等变量在稳态时表现为直流信号,可以采用获得广泛应用的PI调节器达到稳态无静差控制。通过分析电压型PWM整流器的瞬时功率,在两相静止坐标系下提出一种新型的准直接功率控制策略。与传统的方法相比,省去了电网电压相位信息检测(如锁相环等)、电流环解耦控制以及旋转坐标变换,减少了检测环节误差带来的干扰以及参数不准确造成的解耦不彻底问题,提高了系统的稳定性,在两相静止坐标系下即可实现PWM整流器在电网侧单位功率因数运行。同时,对采用谐振控制器时,内外环控制器参数的设计进行理论分析并提出参数设计方法。计算机仿真与30kVA三相PWM整流器上的实验结果表明,本文提出方法性能优良、动态响应迅速。

直接功率控制的三相空间矢量脉宽调制整流器离散域建模

为了在常规的电压定向控制基础上省去电流内环和交流电压传感器,提高系统的动态响应,将空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)与直接功率控制相结合,在推导系统数学模型的基础上,对电压外环调节器、功率内环调节器、SVPWM调制模块、系统时钟、采样频率、数据位数、坐标变换模块等参数进行了设计,在Simulink和基于现场可编程门阵列的高速数字信号处理平台上分别搭建了连续域和离散域模型,并进行了仿真和实验验证。仿真和实验结果表明,该方法提高了系统的动态响应速度,实现了高功率因数运行。

三相电压型PWM整流器直接功率控制调制机制

根据三相电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器的瞬时功率数学模型,在矢量空间中分别研究每个开关矢量对瞬时功率的不同影响,给出相应的作用图,并由此将整个空间重新划分为18个非固定扇区,提出一种新的具有通用性的开关矢量表,在此过程中探究直接功率(direct power control,DPC)控制的调制机制。这种新的开关矢量表不仅可以克服传统开关表对无功功率控制上的缺陷,获得更好的稳态和动态控制效果,而且可以对其他开关表的不足进行一定的解释。文中通过不同开关表的控制系统对比仿真与实验,验证了各项结论的正确性和实用性。

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。

电压型PWM整流器直接功率控制技术

本文介绍了目前三相电压型PWM整流器电压定向功率直接控制(VO DPC)系统及基于输出调节子空间的功率直接控制(ORS DPC)系统的原理,分析了直接功率控制系统的性能;并进行了仿真研究。研究和分析表明,三相电压型PWM整流器直接功率控制系统具有结构和算法简单、无PWM调制模块、高功率因数、低谐波、动态性能良好等优点;值得进一步研究。

PWM整流器预测无差拍直接功率控制

针对PWM整流器采用直接功率控制时存在的稳态纹波大、采样率高和开关频率低等问题,结合占空比调制和无差拍控制的概念提出一种改进的直接功率控制方法。通过分析不同电压矢量对功率变化的影响,提出在每个控制周期内同时作用一个非零矢量和一个零矢量,其中非零矢量从传统的矢量表直接功率控制获得。该非零矢量的优化作用时间通过对有功功率实行预测无差拍控制而解析得到。搭建了两电平PWM整流器平台对传统直接功率控制和预测无差拍直接功率控制进行对比研究。仿真和实验结果表明,相比传统基于矢量表的直接功率控制,预测无差拍直接功率控制能够显著减小功率脉动和电流谐波,而且动态响应迅速,简单易实现,是一种性能优良的功率控制方法。

电压型PWM整流器模糊逻辑功率预测控制策略

根据PWM整流器在两相静止坐标系中的数学模型及瞬时功率理论,提出了一种瞬时功率预测方法,并结合模糊逻辑,改进了直接功率控制策略。该策略具有更好的动态性能,更快的响应速度。同时建立了基于MATLAB的PWM整流器仿真平台及研制了实验样机,通过仿真和实验结果验证了所提出的方法的可行性和有效性。

Vienna整流器滑模直接功率及中点电位平衡控制策略

根据Vienna整流器的工作原理,建立基于开关函数的功率数学模型,在此基础上设计新型滑模直接功率控制策略,详细推导该控制算法,并给出具体设计过程;另外针对Vienna整流器存在中点电位波动和传统空间矢量调制计算繁琐等问题,提出基于载波调制的等效空间矢量调制算法,通过在载波调制中加入零序分量来等效空间矢量调制策略,同时在零序分量中加入平衡因子来控制中点电位平衡。滑模直接功率算法与等效空间矢量调制技术相结合可以实现开关定频和中点电位平衡,同时降低开关损耗,使Vienna整流器工作在近似单位功率因数下。最后搭建实验平台进行实验验证,结果表明:基于新型滑模直接功率控制策略和等效空间矢量调制算法相结合的Vienna整流器具有较好的鲁棒性和动态性能。