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.

A Voltage Sensorless Finite Control Set-Model Predictive Control for Three-Phase Voltage Source PWM Rectifiers

In this paper,a grid voltage sensorless model predictive control is proposed and verified by simulation and experimental tests for a PWM rectifier.The presented method is simple and cost effective due to no need of modulator and voltage sensors.The developed sliding mode voltage observer(SMVO)can theoretically track the grid voltage accurately without phase lag and magnitude error.Based on the proposed SMVO,the finite control set-model predictive control(FCS-MPC)is incorporated for power regulation.The active power and reactive power are calculated and predicted using the measured current and the estimated grid voltage from the SMVO.With the predicated power for one-step delay compensation,the best voltage vector minimizing the tracking error is selected by FCS-MPC.The whole algorithm is implemented in stationary frame without using Park's transformation.Both the simulation and experimental results validate the effectiveness of the proposed method.

单相级联H桥整流器平方电压反馈控制算法

以单相级联H桥整流器为研究对象,对其控制策略进行了研究。首先在采用双闭环控制策略的基础上,构建了dq前馈解耦模型,并通过二阶广义积分算法改善了虚拟交流分量对系统的影响,实现了网侧电流对电压相位、频率的快速精确追踪。其次,对传统电压平衡控制算法进行了改进,通过对功率平衡关系的定义,将输出电压平方作为控制信号,增强了系统自适应能力,提高了系统在投切载时的动态性能。最后,基于MATLAB/Simulink软件进行仿真,验证了所提策略的正确性和有效性。

单相级联H桥整流器电压平衡与纹波抑制策略研究

对传统单相级联H桥整流器主电路加以改进,增加了功率解耦桥臂,建立了数学模型,并对电压平衡和纹波抑制策略进行了研究。首先,整体回路采用双闭环控制,通过二阶广义积分方法优化了基波信号的提取方案;其次,对系统功率平衡关系进行推导,建立网侧电流和电容电压平方的一次关系模型,并引入可变比例环节,有效提升系统抵御参数变化的鲁棒性;然后,采用独立式Buck型有源功率解耦控制策略,通过运算实时分配解耦桥臂开关管占空比,设计自适应选频器分离二次纹波信号,实现对直流母线二次纹波电压脉动的抑制。最后,基于Matlab/Simulink软件进行试验验证,所提方法能够有效地解决电压平衡和二次纹波功率抑制问题。

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。

基于线性自抗扰控制的单相电力电子变压器整流级控制策略

针对电力电子变压器的非线性特性,传统PI控制的单相电力电子变压器整流级具有对参数变化敏感,响应速度慢,抗扰性能差的特点。提出了一种基于线性自抗扰控制(line active disturbance rejection control,LADRC)的电压环控制策略,该控制策略具有响应速度快、超调量小、鲁棒性强的特点。在仿真软件MATLAB/Simulink中通过搭建三级联H桥整流器模型进行仿真,并与传统PI控制器相比较,仿真结果表明所采用控制策略的优越性、有效性。

基于三相整流桥的直流电源输出自动控制方法

受电源内阻以及负载变化的影响,直流电源输出会出现不同程度的波动.为此,文章提出基于三相整流桥的直流电源输出自动控制方法,在构建包含电源部分、二极管桥、负载部分以及滤波部分的三相桥式整流电路拓扑结构基础上,通过对三相桥式整流电路拓扑结构中的电容值和电感值进行针对性设置,利用反馈控制策略,结合直流电源的实际运行工况,实现对其输出的自适应控制.在测试结果中,设计控制方法下的输出电压与输入电压参数的拟合度最高,对应的控制效果最好.

级联H桥整流器谐波分析及混合控制

针对单相级联H桥整流器(cascadedH-bridge rectifier,CHBR)输入输出瞬时功率不平衡导致直流侧电压中含有二倍频纹波,造成网侧电流低次谐波污染的问题,提出了一种嵌入N次陷波滤波器的混合控制策略。首先根据CHBR数学模型和双闭环控制策略,分析CHBR网侧电流谐波产生的机理及推导其谐波分布规律。其次在dq旋转坐标系下的前馈解耦控制基础上,引入瞬态直接电流控制思想。然后分析了N次陷波滤波器对网侧电流谐波的抑制效果,给出N次陷波滤波器参数设计和离散方法。接着详细讨论了N次陷波器嵌入电流内环控制的设计方法,该方法有效抑制了网侧电流的3、5、7次等低次谐波,减少了PI控制器的负荷。最后,实验结果表明所提控制策略具有更小的电压超调和更短的动态响应时间,明显降低了网侧电流畸变率。

Matlab仿真在电子技术教学中的应用

针对电子技术课中理论性强的内容,在课堂教学中将Matlab仿真分析与理论教学相结合,能有效提高学生的学习兴趣,利于学生更快地理解和掌握所学的基础知识。以单相桥式可控整流电路为例,通过Matlab/Simulink搭建仿真模型,分别对带电阻负载和阻感负载的情况进行仿真分析。仿真实例证明,软件仿真能有效帮助学生理解电路的基本原理及其理论分析。

单相级联H桥整流器电压平衡控制策略

以无工频变压器牵引传动系统前端的单相级联H桥整流器(CHBR)为研究对象,构建了其数学模型,在电压电流双闭环控制策略的基础上,引入无锁相环技术,改进瞬态电流控制策略。实现了系统发生扰动时,网侧电流对电压相位频率的快速精确追踪。进一步地,对传统附加平衡电压控制策略加以改进,增加模糊控制技术,解决了CHBR在非理想电网或负载大范围投切载时,存在的直流侧各级电容电压不平衡、压差大等问题。最后,利用MATLAB/Simulink进行仿真,对所提策略在CHBR运行时的快速响应和抗干扰能力进行了验证。

单相CHBR改进型无网压传感器直接功率控制

以降低单相级联H桥整流器(CHBR)系统硬件成本、改善控制系统性能为目的,提出一种改进型无网压传感器直接功率控制方法。首先,建立单相CHBR的数学模型,并通过混合逻辑动态方法估算出网侧输入电压。针对已有虚拟磁链观测器存在的缺点,提出改进型的虚拟磁链观测器,并给出详细的频域分析过程。所提观测器可以有效地解决幅、值相位误差和直流偏置问题,并且能够有效地抑制谐波。此外,提出一种基于比例积分(PI)控制器的CHBR改进型直接功率控制(DPC)方法。相较于传统DPC方法,改进型DPC取消了旋转坐标变换,不需要网压相位信息,改善了系统动态响应速度。最后,在实验样机上对已有的虚拟磁链观测器方法、直接功率控制方法以及所提改进型控制方法展开对比实验研究,结果验证了所提方法的可行性和有效性。

一种用于闭环控制系统的大功率直流功放电源设计

功放电源属于控制系统的必要组成单元,其主要作用是为控制系统提供稳定有效的大功率驱动能力。因此,功放电源的稳定性对控制系统的性能指标有着较大的影响效果。根据实际使用情况统计,交流功放电源组合和直流功放电源组合为目前主流的2种控制系统驱动方法。对一种闭环控制系统的大功率直流功放电源进行部分改进,加入了稳压保护电路,经理论和实践验证,所描述的大功率直流功放电源组合的改进原理和过程具备一定的推广使用价值。

MOSFET桥式整流器在PC电源中的应用

在电源输入端将传统的二极管桥式整流器改为金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)桥式整流器及相应的控制线路,可以大幅减少传统二极管桥式整流的导通损耗,且控制线路简单、稳定可靠性高。通过实测数据对比,在一款2000 W的大功率PC电源中,整机效率有所提高,能够轻松实现钛金牌效率的要求。

一种H桥级联型PWM整流器的电容电压优化平衡控制

针对传统的H桥级联整流器的电容电压的平衡控制策略下,H桥单元因投切频繁,器件的开关频率较高,带来较大的开关损耗的问题,本文提出了一种H桥级联型整流器的电容电压优化平衡控制策略。该方法设置了直流电容电压保持区间,在该区间内,H桥单元的投切状态保持不变,而在该区间之外,H桥单元的投切状态恢复。本文所提出的电容电压优化平衡控制策略能够有效降低开关器件的开关动作次数,仿真和实验验证了所提出理论的正确性和控制策略的可行性。

半桥双降压式逆变器电流检测及控制方法改进

滞环控制半桥双降压式逆变器实现了逆变器的无偏置电流模式,桥臂不可能直通,功率开关管和续流二极管可分别最优选取,具有较高的效率。但其电流采样为两电感电流独立采样,因此需要两套电流采样电路。本文研究了一种基于单电流检测的改进的控制方法。该方法将精密整流电路引入逆变器的控制电路中,利用精密整流电路的特性,将单电流检测信号分解成两个正负不失真的半波信号,实现半桥双降压式逆变器的控制。该方法在不影响逆变器各项性能指标的前提下,缩小了逆变器的体积,节约了成本。作者研制了一台500 W的原理样机,通过实验验证了理论分析的正确性。

三相桥式可控整流电路的Matlab仿真分析

对三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路进行了理论分析,建立了基于Matlab/Simulink的三相桥式整流电路的仿真模型,并对其带纯电阻负载及电阻电感性负载时的工作情况进行对比分析,Matlab软件自带的PowerSystem工具箱仿真表明所建模型的正确性.

级联式电力电子变压器协调控制策略

电力电子变压器（power electronic transformer,PET）广泛采用级联H桥（cascaded H-bridge,CHB）整流器与隔离双向DC/DC变换器（isolated bidirectional DC/DC converter,IBDC）两级级联结构。直流链电容作为能量缓冲环节,当两侧变换器动态响应差异较大时,易使直流链电容功率不平衡,导致直流链电压动态波动增大和系统稳定性的降低。对此,该文提出将输出电压控制与直流链电压控制的任务分派至CHB级和IBDC级共同承担的协调控制策略。基于频域法对负载扰动下的直流链电压波动响应进行建模分析,以及对闭环稳定性进行分析,并与传统独立控制策略进行对比,论证协调控制方法的优越性。此外,为确保子模块直流链电压均衡,在IBDC级设计均衡控制器,与协调控制策略合并,得到结构紧凑的PET整体控制策略。仿真及实验结果验证了所提控制方法的正确性和有效性。

双环控制整流桥直流侧串联型有源电力滤波器及实验研究

针对广泛应用的整流负荷,提出一种直流侧串联型有源电力滤波器(active power filter,APF)。这种DC侧APF串联在整流桥与负载之间,通过产生谐波电压达到补偿谐波源的目的,使电源电流成为与电源电压同频同相的正弦波。与传统的交流侧有源电力滤波器相比,有源开关的数量减少了一半,简化了电路结构,降低成本。串联型DC侧APF采用双环控制,电流控制跟踪电源电压变化,电压控制调整APF的能量流向,通过改变APF储能电容电压极性,实现对电感电流的连续可控,从而实现谐波治理。这种控制方法具有结构简单、控制效果好等优点。实验结果验证了文中所得结论。

基于最优等效负载控制的感应电能传输系统效率优化方法研究

基于二极管整流的感应电能传输(inductive power transfer,IPT)系统,其系统效率会受到负载变化的影响。为了提高在不同负载情况下IPT系统的效率,提出了一种基于半控整流桥的控制方法。详细分析了串–串补偿型IPT系统负载与效率的关系,得到了最大系统效率所对应的最优交流负载电阻;采用半控整流桥控制整流桥交流等效电阻恒为最优交流负载电阻。同时,逆变桥通过原副边之间的通信对系统输出进行恒压控制。最后搭建了实验平台,并在不同负载情况下验证了该控制方法的有效性。在1k W额定输出功率下,系统直流到直流的总效率为89.8%。所提出的优化方法相对于二极管整流方式提高了系统效率,特别是在系统轻载情况下。当输出功率为300W时,传统整流效率只有64%,而所提出算法为78.5%,系统效率提高了22%。

回馈式级联型变频器PWM整流控制及其谐波分析

研究了回馈式H桥级联型多电平变换器,利用移相变压器的二次侧漏抗代替PWM整流器的输入电抗器,采用比例积分加谐振(PIR)的调节方法,设计了电网电压定向控制的PWM整流器双闭环控制策略。同时,文中给出了H桥的功率单元拓扑结构、PWM整流器的数学模型及控制策略,对PIR调节器原理、功率单元及网侧电流谐波进行了分析阐述。通过实验,验证了移相变压器消除谐波的作用,以及控制策略对直流母线电压稳定的有效性,实验结果表明PWM整流器及其控制策略在电动机加速、减速过程中,表现出良好的四象限运行性能。