无电网电压传感器三相PWM整流器虚拟电网磁链定向矢量控制研究

电压型三相PWM整流器与变频器供电三相交流电机的定子电路有很大的相似性,采用类似于交流电机磁链观测的方法构造出虚拟的电网磁链矢量,作为PWM整流器矢量控制中的定向矢量,可以达到取消交流侧电网电压传感器、降低PWM整流器硬件成本的目的.准确观测虚拟电网磁链是PWM整流器虚拟电网磁链定向无电压传感器运行的关键.与同步电机磁链观测相似,虚拟电网磁链的观测也存在初始值的问题.不带初始磁链估计的观测器会导致PWM整流器在起动过程中产生很大电流冲击甚至无法起动.为了解决这一问题,该文通过深入分析虚拟电网磁链的特点,提出了一种新的带初值估计的虚拟电网磁链的观测方法.仿真和实验结果验证了所提出观测方法的有效性和无电网电压传感器条件下,三相电压型PWM整流器虚拟电网磁链定向矢量控制运行的良好动、静态特性.     

PWM整流器虚拟电网磁链定向矢量控制仿真研究

三相电压型PWM整流器与三相交流变频调速电机定子电路有很大的相似性.采用类似于交流电机磁链观测的方法来构造一个虚拟电网磁链,可以代替电网电压作为PWM整流器矢量控制中的定向矢量,达到省去交流侧电网电压传感器,降低PWM整流器成本的目的.根据交流电机磁链观测器的设计方法,设计了虚拟电网磁链观测器,并构造了基于Matlab/Simulink的PWM整流器虚拟电网磁链定向无电网电压传感器的仿真模型.仿真结果验证了观测器的可靠性和控制方案良好的动静态特性.     

PWM整流器无电网电压传感器控制策略研究

PWM整流器是一种高功率因数、低噪音静止变流器.采用类似于交流电机磁链观测的方法构造出虚拟的电网磁链矢量,作为PWM整流器矢量控制中的定向矢量,可以达到取消交流侧电网电压传感器、降低PWM整流器硬件成本的目的.提出了准确观测虚拟电网磁链的方法,解决了PWM整流器无电压传感器运行的关键问题.     

两种PWM整流器控制策略之比较

该文在三相PWM整流器dq轴数学模型基础上详细分析了基于电网电压定向的SVPWM控制方法,同时在此基础上提出了虚拟磁链观测方法,并给出了一种新颖的虚拟磁链观测器。详细研究分析了基于虚拟磁链定向的无电网电压传感器矢量控制系统。然后给出MATLAB／simulink的仿真波形和分析结果。     

基于虚拟磁链定向矢量控制的三电平PWM整流器仿真研究

PWM整流器与交流电机的定子电路有很大的相似性,采用交流电机磁链观测的方法构造出虚拟的电网磁链矢量,作为PWM整流器矢量控制中的定向矢量,可以达到取消交流侧电网电压传感器降低PWM整流器硬件成本的目的。根据交流电机磁链观测器的设计方法,设计了虚拟电网磁链观测器,并构造了基于Matlab/Simulink的三电平PWM整流器虚拟电网磁链定向矢量控制的仿真模型。仿真结果验证了观测器的可靠性和控制方案良好的动静态特性。     

基于电网虚拟磁链的变速恒频风力发电机柔性并网技术

利用双馈风力发电机与电网的"柔性连接"特性,基于合理的转子侧交流励磁控制可实现发电机柔性并网.在推导双馈风力发电机空载数学模型基础上,提出了电网虚拟磁链的概念,给出了柔性并网中双PWM励磁变换器的控制方法:基于电网虚拟磁链定向的机侧变换器矢量控制策略和基于电网电压定向网侧变换器矢量控制策略.设计了具有初始磁链估计、不需电压传感器的虚拟电网磁链观测器,该观测器实现简单,精度较高.实验研究表明,柔性并网技术安全稳定,电流冲击小,满足双馈风力发电机的变速恒频运行需要.     

基于虚拟磁链定向的PWM整流器控制方法研究

基于电网电压矢量定向(VOC),考虑PWM整流器结构与交流电机电路结构的相似性,采用类似交流电机磁链观测的方法,构造电网的虚拟磁链作为矢量控制的定向,建立通用的虚拟电网磁链定向(VFOC)的双闭环矢量控制系统。与传统的VOC方案相比较,VFOC方案可以省去交流电网电压传感器,既可以节省空间又可以降低成本。为了解决在观测虚拟电网磁链的过程中,初始值偏差对控制效果的影响,提出一种抗积分饱和的初始值观测处理方法,可以有效地解决初始值给虚拟电网磁链观测器带来的误差。试验验证了采用VFOC可以实现单位功率因数PWM整流控制,且控制器具有较好的静态稳定性和动态快速性。     

基于新颖虚拟电网磁链观测器可控整流器控制

PWM整流器控制中采用类似于交流电机磁链观测的方法构造了一个以虚拟电网磁链作为定向矢量的无电网电压传感器,对谐波和干扰有良好的抑制作用.传统的虚拟电网磁链采用低通滤波器代替纯积分器以克服直流偏移,但会造成一定的幅值和相角误差.在此采用两个一阶低通滤波器代替纯积分环节的新颖虚拟电网磁链观测器.可使得幅值无差且无相移.实验结果验证了观测器的可靠性和控制方案良好的动静态特性.     

不连续空间PWM的无电网电压传感器的三相并网逆变器

为提高三相并网逆变器的可靠性和进一步降低三相并网逆变器的成本,采用了一种基于虚拟电网磁链的无电网电压传感器的控制策略.根据三相并网逆变器在同步旋转坐标系下的数学模型,采用虚拟电网磁链矢量定向的矢量控制和d、q轴电流闭环控制,实现了d、q轴电流的解耦控制,使q轴电流控制有功功率,d轴电流控制无功功率.详细分析了连续空间PWM和不连续空间PWM之间的联系和区别.连续空间PWM和不连续空间PWM之间的本质区别在于零矢量的选择,选择不同的零矢量从而导致不同空间PWM.为了减少开关损耗,针对三相并网逆变器的特点,采用一种不连续空间PWM方式.仿真和实验结果看出:基于不连续空间PWM和虚拟电网磁链矢量定向的三相并网逆变器具有良好的动、静态性能,从而验证了该方案的可行性和正确性.     

基于一种新型锁相环的三相PWM整流器矢量控制

三相整流器电网电压定向控制时,电网电压传感器的电网电压定向方法成本高,无电网电压传感器虚拟电网磁链定向方法的精确度低。针对这些问题,提出了一种基于新型锁相环的PWM整流器矢量控制方法。该方法采用基于电压静止坐标系构造定向进行三相PWM整流器空间矢量控制,利用单相电压构造出相位相差90°的静止坐标系,并且在电网电压不平衡时可以按照电网电压平衡时的控制策略进行控制,该方法易于实现,可以很好地跟踪电网电压角度、母线电压稳定、矢量控制性能良好、可节省成本。仿真和实验验证结果表明:该方法正确且有效,有较好的工程应用价值。     

永磁同步电机的改进模型预测直接转矩控制

针对永磁同步电机直接转矩控制(DTC)中存在的转矩脉动和磁链纹波大的问题,提出一种改进的模型预测直接转矩控制方法。在两相静止坐标系下,依据无差拍控制理论计算出使电磁转矩和定子磁链在下一周期达到给定值的期望电压矢量。通过引入虚拟电压矢量将电压矢量空间划分成13个扇区,根据期望电压矢量所在扇区位置选取相应的实际电压矢量,可选取的实际电压矢量由传统的8个电压矢量扩展为14个电压矢量。该方法具有虚拟电压矢量占空比固定、调制简单以及运算次数少的优点。对直接转矩控制、传统的模型预测直接转矩控制以及改进的模型预测直接转矩控制进行仿真对比,结果表明,改进的模型预测控制方法能有效地抑制转矩脉动和磁链纹波,减小定子电流畸变率,提高系统的鲁棒性。     

Control of three phase PWM rectifier using virtual flux‐based predictive direct power control and SVM under harmonic conditions

In this paper, a new predictive direct power control algorithm to control the PWM rectifier based on virtual flux (VF) is presented. In this algorithm, supply network and the line inductances are assumed as an induction machine and so virtual flux space vectors are assumed corresponding with the space vector of the network voltages. Instantaneous active and reactive powers and finally convertor average voltage in both stationary and rotating reference frames are calculated by the virtual flux space vector components. The main advantages of the proposed method are low total harmonic distortion of the input current and low ripple in the instantaneous active and reactive powers and direct current‐bus voltage under harmonic distorted condition of the supply voltage in comparison with voltage‐based predictive direct power control (V‐PDPC) method. Proposed VF‐PDPC method with space vector modulation switching strategy was tested in simulations and compared with the V‐PDPC method. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

三相并联型有源滤波器控制研究

介绍了基于虚拟磁链的有源滤波器直接功率控制工作原理,提出了一种针对于三相三线制有源滤波器的控制方案。该方案采用虚拟磁链进行定向,省去了常规电压定向所使用的电压传感器。利用矢量调制环节发出驱动脉冲,实现恒频控制。提出将模糊PI控制器应用于直接功率控制系统的电压控制环节,具有鲁棒性强和动态响应速度快等优点。仿真结果证实了所设计的基于虚拟磁链的有源滤波器直接功率控制系统的正确性和有效性。     

感应电机无权值虚拟矢量模型预测转矩控制

为了消除感应电机(IM)传统模型预测转矩控制(MPTC)的加权值和减小算法的计算量,提出一种基于无差拍控制的无权值MPTC方法。通过转矩、磁链和电压之间的关系,基于磁链无差拍控制,得到一个期望电压矢量。通过判断期望电压矢量的位置,将电压控制集数量从8个减少为2个,减小了MPTC的计算负担。此外,价值函数中只含有一个转矩变量即可达到期望的控制效果,避免了加权值的设计。采用简化后的三矢量合成虚拟电压矢量,在扩大矢量选择域的同时也降低了传统虚拟矢量算法的复杂度,提高控制的稳态性能。仿真和试验结果证明所提方法具有良好的动、静态性能。