一种低输入电流总谐波畸变率的三相Buck整流器不对称调制策略

传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)三相Buck整流器没有考虑直流链电流纹波对输入电流的影响,且在扇区切换点处输入电流存在严重畸变,导致输入电流总谐波畸变率(THD)升高。该文分析直流链电流纹波对三相Buck整流器输入电流的影响,分析输入电流扇区切换点畸变产生的原因,提出一种新型不对称SVPWM策略,显著降低了三相Buck整流器的输入电流THD。最后,通过仿真和1 kW的实验样机验证了理论分析的正确性以及所提调制策略的有效性。

基于虚拟阻抗的三相Buck整流器输入不平衡控制策略

三相输入电压不平衡时,传统双环控制三相Buck整流器的输出电压存在二倍频脉动,输入电流发生明显畸变,严重影响整流器的性能和可靠性。为抑制输出电压脉动和输入电流畸变,该文通过建立三相Buck整流器在两相静止坐标系下的等效电路模型及功率传输数学模型,分析输出电压二倍频脉动及输入电流畸变产生的机理,在此基础上提出一种基于虚拟阻抗的输入不平衡控制策略,最后通过仿真和1 kW的实验样机验证了理论分析的正确性和所提控制策略的有效性。

VIENNA 整流器并联实现静止无功补偿控制方法研究

针对煤矿供电系统中由于非线性负载大量接入而造成的电能质量问题,以及目前广泛应用的集中式电能质量调节装置成本高、体积大的缺陷,提出了一种基于VIENNA型整流器并联实现静止无功补偿的控制方法,以改善煤矿供电系统的电能质量。所提控制方法使得一部分VIENNA整流器提供无功功率,剩余VIENNA整流器用于补偿系统谐波。该方法有效地抑制了VIENNA整流器在补偿无功功率时存在的输入电流过零畸变问题,进而极大地提高了此类整流器在电能质量治理方面的能力。最后通过仿真验证了所提方法的可行性和有效性。

无电解电容三相永磁同步电机驱动系统控制策略研究

无电解电容三相永磁同步电机驱动系统具有寿命长、功率密度高等优点。本文分析无电解电容三相永磁同步电机驱动系统的基本结构和工作原理;详细分析电网侧输入功率与电机交轴电流关系,提出q轴电流给定控制策略;利用直流母线电压限制电压条件,提出简单有效的d轴电流给定控制策略;为提高电网侧功率因数,提出加入陷波器滤除交直轴给定电压中的特定次谐波分量。仿真结果表明,该控制策略能够有效的降低电网侧输入电流畸变率。

一种带辅助电路的12脉波整流电路

输入电流谐波含量高是多脉波二极管整流电路的一大缺点。该文提出了一种通过辅助电路回馈部分能量的12脉波整流电路,有效减小了输入电流谐波含量,提高功率因数。辅助电路由单相电压逆变器构成,产生交流辅助电压通过变压器耦合到主电路上,从而改善电流波形。此方法结构简单,易于对现有的传统12脉波整流电路进行改造。通过一台6kW,输入相电压150V的实验设备,验证了该方法的可行性。满载时输入电流ηTHD仅为3．8%。

一种有源功率因数校正电流畸变抑制控制技术

为了减少风机驱动系统对电网造成的谐波污染,设计了一种带有功率因数校正功能的风机驱动器。在此项技术中,电流过零点畸变会影响功率因数校正的性能,为此提出了一种新的过零点畸变抑制方法并给出了理论证明和具体实现方式。采用占空比前馈补偿的数字控制,可以减小输入和输出电压对电感电流控制的干扰,从而使得输入电流能理想地跟踪输入电压。为了验证前馈补偿的效果,对输入阻抗进行分析进而说明了前馈补偿对电流相位超前的抑制作用。为得到准确的反馈电流,提出了一种电流采样方法,根据开关的占空比信息在一个PWM周期的两个不同时刻采样两次。文中所提出的方法可以有效抑制电流相位超前,减小电流过零点畸变,优化电流采样算法。仿真和实验结果都证明了所提出方法的正确性和有效性。

基于单周期控制PFC电流过零畸变分析

单相Boost PFC整流器在输入电压频率较高时,输入电流过零将产生畸变。本文分析了单周期控制BoostPFC电路电流环输入导纳模型,指出电流环等效功率级为一阶系统,且其输入导纳在低频段呈纯阻性,在1kHz左右才开始呈现容性,使得输入电流超前于输入电压。因而其在航空400Hz及360～800Hz交流系统中不存在明显过零畸变,合适作为航空电源前级变换器。

不平衡输入条件下矩阵变换器输入性能的改善

研究了不平衡输入电压条件下矩阵变换器（MC）的行为特征．依据功率理论对MC的输入电压与电流的关系进行了分析，阐明了输入电压不平衡情况下输入电流发生畸变的原因．提出了改进的双线电压合成策略，并给出了一种新的指令电流生成方法．结果表明：改进的策略同样适用于输入电压平衡的情况；与经典策略相比，在相同的电压不平衡条件下，改进的调制策略可使输入电流畸变率（THD）减小2％～3％；改进的策略只有在输入电压能够保证输出电压达到期望输出值的条件下才能有效减小输入电流的畸变．

基于DSP双向开关型无桥PFC变换器的研究

对一种新颖前沿的单相双向开关型AC/DC无桥PFC拓扑进行研究,采用数字化前馈补偿,改善传统双环输入电流畸变问题,通过引入该种MCM数字前馈占空比补偿,使得系统在负载全功率范围内,输入电流波形不受电感连断续下模型差异的影响,都能得到一个较好的PFC效果。对于外环电压带宽低,采用输出负载电流前馈,改善其动态性能。最后搭建1k W的无桥PFC样机,并在该平台上验证了该套方案的可行性。

Vienna整流器输入电流畸变与中点电位振荡综合优化调制策略研究

Vienna整流器具有转换效率高、无桥臂直通等优势,在通信电源、电动汽车、风力发电等领域具有广阔的应用前景。然而,Vienna整流器空间矢量调制在扇区切换处由于非理想矢量序列的使用,导致交流侧电流在过零点附近发生畸变。并且当运行在直流侧电压不平衡工况时,将进一步加剧输入电流的畸变。此外,直流侧中点平均电流的波动也将引起中点电位振荡。为了改善输入电流质量,抑制中点电位波动,文中分析电流过零点畸变的原因,通过在改进的钳位区域添加补偿分量,而在非钳位的连续区域添加优化零序分量,提出一种Vienna整流器载波调制优化算法,实现了对交流侧电流畸变与直流侧电压振荡的有效抑制。通过仿真与实验结果验证所提方法的有效性与实用性。

混合式降压型PFC变流器的研究

针对降压型功率因数校正(Buck PFC)变流器输入电流存在固有死区、功率因数低、谐波失真严重的问题,提出了一种Buck PFC变流器与辅助变流器相结合的混合式降压型PFC变流器,通过在输入电压瞬时值低于输出电压时让辅助变流器工作的办法,弥补了输入电流死区,保持Buck PFC变流器输出电压低、低输入电压下仍能保持高效率等优点的同时显著改善了其输入电流波形。研究结果表明,混合式降压型PFC变流器在90 V最低交流输入电压下的功率因数为0.99,相比于Buck PFC变流器提高0.09;115 V交流输入电压下总谐波失真仅为8%,相比于Buck PFC变流器降低20%左右;效率相比于Buck PFC变流器仅下降0.5%。

永磁同步电机的自适应预测比例–积分–谐振电流控制

考虑数字控制系统一个采样周期输入延时和驱动器功率管非线性特性的影响,为增强永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)电流环稳定性和提高电流控制精度,提出一种自适应预测比例–积分–谐振控制(Adaptive predictive proportional-integral-resonant,APPI-RES)策略.该方法能够在电机电阻和电感参数不确定的条件下,预测电流控制误差和未知周期电压扰动,将所得预测量执行反馈控制,实现了对系统输入延时和相电流谐波的有效补偿.最后,通过仿真分析验证了所提控制策略的有效性.

双向开关型PFC变换器数字化控制研究

对一种新颖前沿的单相双向开关型AC/DC维也纳(Vienna)PFC拓扑进行研究,采用数字化前馈补偿,改善传统双环输入电流畸变问题,通过引入MCM数字前馈占空比补偿,使得系统在负载全功率范围内,输入电流波形不受电感连断续下模型差异的影响,得到了较好的PFC效果。通过理论分析,推导出MCM前馈占空比补偿的表达式,最后搭建1 k W的Vienna-PFC样机,并验证了方案的可行性。

一种用于Boost PFC变换器的改进关断时间控制策略

针对Boost PFC变换器的关断时间控制策略在工作模式切换时可能出现的交流输入电流失真的问题,提出了一种改进的关断时间控制策略,该策略在多种工作模式下,不需要任何模式识别和控制算法,即可实现单位功率因数校正,与传统的关断时间控制策略相比,能够减小输入电流失真,提高THD性能。

一种高线性度低失真跨导运算放大器的设计

针对线性跨导输入范围有限的问题,提出了一种具有宽线性输入范围的高线性运算跨导放大器(Operational Transconductance Amplifier,OTA),可有效应用于包括低频连续时间滤波器在内的电流模式电路。该OTA利用源极退化和辅助差分结构,通过减少失真分量来显著增加线性范围。此外,还利用该OTA实现了一种二阶全差分滤波器。采用SCL 180 nm CMOS工艺进行了设计和仿真。实验结果表明,相比于其他设计方法,该OTA和滤波器具有更宽的线性范围和更低的失真。对于频率为1 MHz信号频率、峰间输入电压600 mV的输入,该OTA的三次谐波失真分量和互调失真分量分别为-74.8 dB和-76.1 dB,线性范围为0.9 V(1%跨导变化)。对于峰间输入电压300 mV频率为10 kHz输入,该滤波器的三次谐波失真分量和互调失真分量分别为-69.75 dB和-65.2 dB。

智能接触器充电与控制模块设计

接触器控制模块充电过程通常由整流滤波环节完成,该环节导致输入电流畸变,给电网带来较为严重的谐波污染,但现有接触器控制方案缺少谐波抑制功能.为此,基于模块化思想研究设计智能接触器的充电与控制模块,充电子模块采用电压外环电流内环策略,可抑制输入电流谐波;同时,控制子模块采用线圈电流滞环策略,实现接触器稳定运行.以CJ20-400A为对象进行实验验证,结果表明,在不同电压下,所设计的模块可改善输入电流畸变,获得较好的功率因数校正和谐波抑制效果.

集成双向半导体功率模块矩阵式变频器及其自适应换流(英文)

长期以来,单晶片双向功率开关元件一直处于尚待开发状态,连同电流幅值的大幅度交变所引起的换流电路的困难和系统控制的复杂性,使矩阵式变流器的实验研究限制在很低的功率范围,低于1～3hp.这篇论文提出了一种新的3转1相模块式组合设计方法,和新的中到中高功率级的3合1集成双向半导体元件功率模块(IBPM).这种组合电路分区优化的主电路集成模块设计可减少交-交变频器换流电路的寄生高频电感,使主电路接线终端数最小化,并简化交流总线的结构和配线设计.自适应时序换流的优化设计进一步提高了变流器在高幅度交流负荷下的可靠换流能力.论文给出了该变频器输入输出均获得高于几百Hz基频的满意的实验控制和结果及其双向控制能力,并验证了它的优化设计方法.

Analysis of Capacitive Parasitism in PWM Inverter-Fed Motor

The effects of parasitic capacitance in induction motor system are unnoticed when it is fed from the AC line, but they are obvious when supplied directly from a PWM inverter. Consequently, many parasitic problems occur, such as motor to earth leakage current, bearing current, incoming line current distortion and uneven distribution of electrical stresses along the winding. On the basis of the uniform transmission line principle, a complete equivalent circuit of the PWM inverter fed motor system is presented, based on which all the capacitive parasitic problems mentioned above are analyzed and simulated by means of PSPICE. All the results are consistent with the existing ones.

抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究

分析无桥整流电路因交流侧升压电感而产生的输入电流过零点畸变现象,对基于dq坐标变换的PI双闭环控制策略进行了研究。通过仿真实现基于旋转坐标系dq解耦的抑制输入电流过零点畸变的改良型控制策略、验证控制性能,同时与传统控制系统相比较,验证前者在抑制输入电流过零点畸变的性能。

基于k值调制三电平Boost PFC变换器的变占空比控制

随着国家大力发展城市轨道交通,不间断电源(uninterruptible power supply,UPS)系统作为关键供电装置,具有重要的研究意义和价值。为了满足相关电能质量法规的要求,集成功率因数校正(power factor correction,PFC)输入级是保证轨道交通基础设施设备供电的UPS系统的重要要求。三电平Boost PFC在采用传统载波调制时,在一定的输入电压范围内输入电流始终为零,导致变换器功率因数校正效果较差。因此,提出一种基于k值调制的变占空比控制的方法,不仅可以解决高输入电压下传统载波调制存在的问题,且可进一步抑制输入电流的畸变从而提高输入电流波形质量。首先介绍了这种k值调制方法,分析了其原理以及k值对变换器功率因数和电感电流有效值的影响。在此基础上,结合电压平衡策略对k值进行优化,解决直流侧输出电容电压上下不均衡问题。最后,针对高输入电压下输入电流仍然严重畸变的问题,提出一种基于k值调制的可变占空比控制方法,分析了变占空比控制对变换器功率因数、输出功率、电压纹波以及电感电流峰值的影响。最后通过仿真和搭建小功率实验平台,验证了所提控制方法的正确性和有效性。