三相电压型PWM整流器新型开关表直接功率控制

该文以三相电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器为研究对象,提出一种基于新型开关表的直接功率控制(direct power control,DPC)策略。首先,根据两相旋转dq坐标系下整流器数学模型计算开关矢量对有功功率和无功功率的控制幅度,并归一化处理进行定量分析,以此为基础将传统DPC的12扇区重新划分为24扇区。然后,设计有功功率差值区间判断器,根据其输出值Cp和有功功率与无功功率滞环比较器的输出值Sp、Sq,选择当前扇区最佳开关矢量构造新型开关表,实现对有功功率的精确控制。仿真对比表明,该新型开关表不仅克服传统开关表对无功功率控制能力差的缺点,而且改善网侧电流总谐波失真,降低输出直流电压波动和有功功率与无功功率脉动。最后,搭建一台800W三相电压型PWM整流器样机,通过对比实验验证所提控制策略的正确性和有效性。

基于二自由度PID的三相PWM整流器调压改进策略

基于前端电压源型整流器(voltage source rectifier,VSR)与后端电压源型逆变器(voltage source inverter,VSI)级联的VSR-VSI双三相脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)变换器已在电梯能量回馈系统中得到广泛应用,但前端三相VSR采用传统比例积分(proportional integral,PI)双闭环控制结构通常存在中端直流母线电压无法兼顾抗干扰性和跟踪性的问题。为此,文中提出一种基于二自由度比例积分微分(proportional integral differential,PID)的三相PWM整流器调压改进策略。首先,阐述基于VSR-VSI双三相PWM变换器级联系统的结构和工作原理,并给出前端三相VSR的传统PI双闭环控制方案及其参数设计过程,分析该方案不能兼具良好的抗干扰性与跟踪性的原因。在此基础上,给出基于二自由度PID的前端三相VSR直流调压优化策略及其参数设计方法。最后,利用软件仿真与实验测试对比结果共同验证了所述三相PWM-VSR直流调压改进策略的有效性与优越性。

基于STM32 PWM的正弦信号发生器设计

文章阐述了基于STM32应用PWM方式产生幅度频率可调的模拟正弦波的一种方法。原理是在产生某一频率信号时,让采样脉冲的周期保持不变,在每个采样周期内改变1次占空比,改变的规律按正弦表变化,这样输出的信号经过滤波电路滤掉高次谐波以后就变换成相应的正弦波。设计经可编程芯片实现功能,实验结果表明设计系统的输出信号具有以下特点:稳定性和平滑性都很好,且相应的参数调节方便;这种信号产生方式与传统的信号相比具有较高的频率分辨率,且易于实现频率相位幅度的数控调制。相比于DDS技术,PWM方式的主要优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的,无需进行数模转换,能进一步提高信号的抗干扰能力,可广泛应用在测量、通信及功率控制与变换等领域中。

三相PWM整流器空间矢量控制简化算法的研究

常规的空间矢量控制方法需要进行复杂的正弦函数、反正切函数运算 ,由低成本的单片机控制系统实现较为困难。本文提出了一种空间矢量的简化算法。该方法根据参考电压矢量在αβ坐标系上的分量 ,直接计算电压空间矢量在各个扇区内的作用时间 ,简化了运算过程。并以Intel80C196MC单片机为控制核心设计制作了一套三相PWM整流器的实验装置。

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。

基于双PWM换流器的微型燃气轮机系统仿真

根据单轴微型燃气轮机和永磁同步发电机特点,建立了使用双脉宽调制(PWM)换流器的微型燃气轮机发电系统动态仿真模型。为控制交直交变换器中电容电压和提高微型燃气轮机控制系统响应速度,模型中采用了参考负荷功率的PWM恒压控制方式。与采用二极管整流装置的微型燃气轮机系统相比,该模型可对永磁同步电机转矩和整流器直流电压进行协调控制,使得系统充分利用负荷功率变化的信息。仿真结果表明,该模型能够在负荷发生较大变化时满足负荷电压和功率的需要,并能够减小变换器间直流电压波动以及对直流电容的容量需求,使整个微型燃气轮机发电系统承受负荷冲击的能力大大提高。

三相电压型PWM整流器准定频直接功率控制

建立三相电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器在不同坐标系下的数学模型,分析直接功率控制(direct power control,DPC)的工作原理。针对直接功率控制中开关频率变化问题,通过对PWM整流器瞬时功率分析推导,提出一种内环直接采用电流控制的新型准定频直接功率控制策略。仿真验证了算法的可行性。采用PM300DVA120智能功率模块,设计50 kVA的三相电压型PWM整流器控制实验,在10 kHz、5μs的开关频率下获得良好的实验结果。实验结果表明,所提方法实现单位功率因数运行,与现行的DPC-SVM定频控制方法相比,具有更好的动静态响应性能。

单相电压型PWM整流器交流侧电感的设计

文章在分析稳态条件下单相电压型PWM整流器(VSR)交流侧矢量关系的基础上,提出了一种基于矢量关系的单相VSR4象限运行时的交流侧电感参数的设计方案,给出了忽略交流侧电阻且只考虑基波分量时交流侧电感的计算公式,并论证了交流侧电阻对电感参数取值的影响可以忽略。仿真结果验证了设计方案的正确性。

基于电压空间矢量的三电平PWM整流器研究

针对三相二极管箝位型三电平PWM整流器的拓扑结构,建立了基于d-q同步旋转坐标系统的解耦状态空间方程。采用双闭环控制策略,电压环跟踪负载有功功率,电流环实现指令电流跟踪控制。给出了电压环和电流环PI参数设计方法,采用电压空间矢量调制方式(SVPWM)进行了基于MATLAB/Simulink的仿真分析。结果表明,该三电平PWM整流器能实现良好的动态性能和稳态性能,并且使得电网侧电流波形为正弦、功率因数为1。

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。

不对称电压下PWM整流器的控制策略

在电网对称情况下,传统的脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器控制方式拥有良好的动态和稳态性能,但在不对称电网下存在显著的谐波功率,严重影响PWM整流器输出电压及输入电流品质。通过将不对称电压与电流进行对称分量法分解,提出了在正负序同步坐标变换下,电网正负序电压分别定向的矢量控制策略,来消除功率传输中的波动分量,以实现在电网发生不对称故障时稳定直流母线电压。以此控制策略为基础令负序输入电流为零得到另一控制策略,以实现在电网发生不对称故障时使输入电流正弦。仿真及实验结果验证了2种控制策略的有效性。

一种低开关频率PWM整流器的满意预测控制策略

结合满意控制和模型预测控制两者的优点,提出一种三电平脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器的满意预测复合控制方案,实现了低开关频率下PWM整流器的高效运行,进而降低开关损耗、抑制电磁干扰。给出三电平PWM整流器的离散数学模型,分析其模型预测控制的实现方法,着重探讨满意预测控制器的设计,并给出PWM整流器隶属度的模糊判决方案。针对三电平拓扑存在的高du/dt冲击问题,给出其对应优化开关序列,消除du/dt冲击的同时,降低了系统计算耗时。仿真和实验结果表明,系统在低开关频率下运行时能有效抑制输入电流畸变,保证较高的功率因数,并保持良好的动稳态性能。

不平衡电网电压条件下PWM整流器功率谐振补偿控制策略

针对电网电压不平衡时脉宽调制型整流器功率波动的问题,建立不平衡电网电压下整流器在同步旋转坐标系中的数学模型,提出一种功率谐振补偿控制策略。该策略在传统电网电压定向矢量控制方法中增加功率脉动补偿环节,补偿环节采用在两相同步旋转坐标系中实施的比例谐振(proportional resonant,PR)功率控制方案。控制系统运行时无需对不平衡电流和电压进行正、负相序分解,并可同时抑制整流器输出的有功和无功功率波动,改善系统动态和稳态性能。仿真与实验结果证明了控制策略的正确性和有效性。

PWM整流器功率脉动最小化方法的研究

传统的单矢量直接功率控制在每个控制周期只发一个电压矢量,存在功率脉动大和开关频率不固定等缺点。在分析脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器预测功率模型的基础上,提出一种基于二矢量的新型直接功率控制策略,即在一个控制周期内同时施加一个非零矢量和一个零矢量。按照单个控制周期内有功和无功的脉动有效值最小为原则,通过数学推导解析求得该非零矢量的最优作用时间。该方法可在维持传统单矢量直接功率控制动态性能的基础上显著改善系统的稳态性能,且简单容易实现,其有效性通过仿真和实验结果得到了证实。

三相电压型整流器SVPWM控制简化算法研究

提出了应用于三相电压型脉宽调制整流器的空间矢量简化算法。该算法采用输入电压空间矢量定向,合成所需参考电压,结合直接电流控制的方法进行电流跟踪控制,提高了整流器的整体性能,实现了单位功率因数整流。

外环采用电容储能反馈内环采用改进无差拍控制的PWM整流器的控制方法

该文首先介绍了三相电压型脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)整流器在三相静止abc坐标系下的数学模型,介绍了一种在两相静止αβ坐标系下基于无差拍控制(deadbeat control,DBC)的PWM整流器的数学模型及其离散化方法。在对给定电流进行"两步预测"的基础上提出了电流校正方法,既能解决由于采样和数字处理过程中导致的延时补偿问题,又能降低采样引起的误差。在环路设计中,外环采用基于电容储能为反馈变量的控制方法,并将负载功率估计后进行前馈,提高了外环的抗干扰能力。最后,在实验室搭建了PWM整流器的实验平台,验证了所提出控制方法的可行性。

电网电压不平衡情况下PWM整流器恒频直接功率控制

恒频直接功率控制(constant switching frequency direct power control,CSF-DPC)具有开关频率固定、动态性能好、系统采样频率较低等优点。电网电压不平衡会在脉宽调制(pulse width modulation,PWM)型整流器交流侧产生大量谐波电流,使系统有功功率大幅波动,恶化系统性能。针对上述情况,提出一种新型恒频直接功率控制策略。该策略首先分离出电网电压和电流正、负序分量;然后在正、负序双旋转坐标系下计算瞬时功率与参考值之间的误差,根据误差生成整流器正、负序参考电压;合成后采用空间矢量调制(spacevector modulation,SVM)算法产生整流器电压,对功率进行补偿。该策略可有效抑制交流侧电流谐波,减小系统无功功率直流分量,稳定系统输出的有功功率,改善系统稳态性能。仿真与实验结果证明了该策略的正确性和有效性。

三相电压型PWM整流器双开关表直接功率控制策略

首先,提出了一种直接功率控制改进策略,用以解决三相电压型脉冲宽度调制整流器采用传统直接功率控制时存在的扇区判断算法复杂和无功功率周期性波动问题。该改进策略设置2个开关表,对无功功率误差进行判断,并根据误差大小选择不同的开关表。然后,对所提出的扇区判断方法进行了分析,该方法避免了复杂的坐标变换和反正切函数运算;给出了2个开关表的选择原则,即分别以最大限度地降低开关损耗和提高无功功率响应速度为原则。最后,通过MATLAB/Simulink仿真与传统直接功率控制进行对比。仿真结果表明,该改进策略不仅取得了更低的交流侧电流谐波总畸变率,同时有功功率、无功功率到达稳态的时间也提前近38.5%。

基于三相PWM整流器的无死区空间矢量调制策略

与常规的连续空间矢量调制 (SVM )相比 ,不连续空间矢量调制可使器件的平均频率低于采样频率 ,因而可降低变换器的开关损耗。该文分析了不连续SVM二种形式———单一零矢量SVM和分区零矢量的工作原理、实现方式及开关损耗的计算方法。这种不连续SVM可使平均开关频率降低约 1/ 3。通常电压型PWM变换器上下桥臂间的换流死区不仅增加谐波含量 ,并降低了电压利用率和可靠性。该文在分析了电压型整流器换流过程的基础上提出了电压型整流器的无死区控制策略 ,改善了这类变换器的工作性能。并与分区零矢量SVM的调制方式相结合 ,提出了无死区的分区零矢量不连续SVM控制策略。实验结果证实了所提控制策略的可行性及其在改善相应PWM变换效率方面的优越性。

基于电压型PWM整流器的新型轻轨牵引供电系统

提出一种基于三相电压型PWM整流器的新型轻轨牵引供电系统,具有节能效果好、功率因数高、谐波含量小及电压稳定性好等优点,并且易于模块化和冗余设计。重点介绍了变流系统的主电路拓扑、PWM整流器的控制策路、并联控制策略和错时矢量调制(ISVM)技术。仿真和实验结果表明该系统可行。