级联H桥整流器输出电压平衡控制策略研究

对传统的比例式脉冲补偿电压平衡控制策略进行了建模分析,给出了电压平衡比例积分(PI)控制器的参数设计公式。由于级联H桥整流器(CHBR)各级电路输出电压的平方与输入电流成线性关系,因此在比例式脉冲补偿电压平衡控制的基础上,采用输出电压的平方作为控制量,提出了输出电压平方反馈的电压平衡策略,该策略由于引入了可变比例环节,可加快系统的动态响应速度,减小误差,提高负载切换时的动态性能。最后,利用三级CHBR的仿真模型和实验平台对所提策略与传统策略进行了比较测试,测试结果表明所提策略在切载后各级输出电压间的最大压差降低了13 V,调整时间缩短了63 ms,证明了所提策略的正确性和有效性。     

PWM整流器的欠驱动特性与非线性控制

针对三相电压型脉宽调制（pulsewidthmodulation,PWM）整流器级联式双闭环控制系统结构的选择成因尚缺乏理论阐释的问题,基于欠驱动系统理论对此结构进行理论研究。建立PWM整流器在砌同步旋转坐标系下的数学模型,并对其欠驱动特性进行分析。给出PWM整流器驱动变量与欠驱动变量的选择方法,利用零动态分析理论与部分反馈线性化控制策略,设计电流内环控制器。为增强PWM整流器抵抗电网电压和负载扰动的能力,提出白抗扰比例积分电压外环非线性控制方案。所设计的PWM整流器控制系统具有较好的稳态和动态性能,特别是对电网电压／负载扰动具有很强的鲁棒性。仿真与实物实验结果证明了所提理论的正确性和控制策略的有效性。     

三相电压型PWM整流器的二自由度I-PD电压控制

伺服电机为负载的三相PWM整流器系统中,传统PI级联控制结构不能兼顾定点跟踪和抗负载扰动.结合二自由度控制理论和整流器运行特点,提出基于I-PD电压控制器的二自由度控制策略.根据整流器dq坐标系下的数学模型,推导出控制器参数选取的步骤和原则.对控制器抗负载扰动性能,以及网侧电压波动对系统的影响进行分析,得出不同参数下的系统稳定界限.给出系统静动态的仿真和实验结果,并与传统控制结构进行静动态性能的对比分析.仿真和实验结果验证理论分析的正确性,表明该控制策略能够有效抑制初始母线电压超调和电流浪涌,加快电流对负载扰动的动态响应速度,提高系统的稳定性,尤其适合在低压大功率的伺服系统中应用.     

级联H桥整流电路电压滑模控制策略

针对级联H桥整流器的非线性和非最小相位系统特性,通过分析单相两级联H桥整流器的拓扑结构,对级联多电平整流器直流侧电压的平衡和动态性能方面的问题进行了研究。采用滑模控制理论,通过选取合适的切换面使系统状态轨迹在设定的滑模面上运动,从而提高系统直流侧电压的响应速度和系统的动态性能指标。搭建了基于Matlab/Simulink的仿真模型和基于RT-lab的半实物实时仿真实验平台,仿真和实验验证了该控制算法的可行性和有效性。     

带负载电流前馈的VIENNA整流器PR控制

针对三相VIENNA整流器传统PI控制器存在输入交流静差和抗负载扰动动态性能差的问题,提出一种适用于VIENNA整流器的负载电流前馈比例谐振(PR)控制策略。利用PR控制器有效消除输入电压电流相位差,实现无静差跟踪。并在电流闭环外嵌入负载电流前馈补偿环节,将负载扰动信息通过前馈环节直接作用于电流给定,提高抗负载扰动动态调节时间,增强系统抗扰性。并将所提方法与传统PI控制策略进行性能对比测试,实验结果表明所用方法可以有效提高负载扰动下的动态性能和改善输入功率因数。     

新型解耦控制的级联型整流器控制策略

针对级联H桥整流器自身非线性特性,通过分析单相两级级联H桥整流器拓扑结构,提出了基于级联H桥交流侧合成电压解耦控制的二维调制平衡控制策略。采用新的解耦控制方法和二维调制算法,提高了系统直流侧电压的响应速度和系统的抗干扰能力。搭建了基于MATLAB/Simulink的仿真模型和基于RT-lab的半实物实时仿真实验平台,仿真和实验验证了所提出的控制策略的有效性与可行性。     

级联H桥整流器的新型直流电压与无功平衡控制策略

为解决级联H桥整流器(cascaded H bridge rectifier,CHBR)的直流侧电压不平衡问题,实现各H桥直流端电压和无功平衡,消除电压平衡控制器与基本双闭环控制器之间的耦合效应,该文提出一种新型的直流侧电压与无功平衡的控制策略。该方法通过对有功和无功占空比按一定关系同时进行修正来实现电压与无功平衡的控制,即使在负载不平衡情况下也能维持直流侧电压和各H桥无功平衡,消除了基本双闭环控制器与电压平衡器之间的耦合效应。同时,分析加入电压平衡控制器的系统稳定性,并讨论电压平衡控制器的有效范围,最后通过仿真和实验验证该方法的有效性和可行性。     

级联H桥中压储能系统离网控制策略

在高压大功率储能应用场景中采用中压储能系统相对低压储能系统具有更高的效率。目前基于级联H桥的中压储能系统研究较多,但已有研究多集中于并网运行,离网控制研究较少。该文对基于级联H桥的模块化多电平中压储能系统的离网运行控制进行了阐述。建立了级联H桥中压储能系统的离网模型,提出了包含交流电压外环和电流内环的中压储能系统离网电压控制策略,并针对离网运行时单相负载较多,三相电压容易不平衡的问题,提出了三相电压不平衡补偿控制方法。搭建了MATLAB/RT_LAB实时仿真系统,对上述控制进行了仿真验证。结果表明,三相负载平衡时,负载端电压保持恒定,电流内环跟踪精确;三相负载不平衡时,经电压不平衡补偿后,负载端的三相电压仍然能保持平衡,负载三相电流则随三相负载的大小而不同,仿真证明了该文提出的级联H桥中压储能系统离网控制策略的有效性。     

应用于PET的级联H桥直流侧电压平衡研究

电力电子变压器(power electronic transfoemer,PET)的级联模块存在直流母线电压不平衡的问题,严重影响系统的稳定运行.本文针对电力电子变压器的级联H桥整流器直流侧电压的不平衡问题进行研究.首先,通过建立级联H桥整流器的数学模型,分析了各个级联H桥模块之间产生电压不平衡的原因,并提出了基于调制波矢量重构技术的电压功率平衡控制策略.然后,通过重构调制波矢量,实现直流侧电压平衡,保证了各H桥给定有功功率等量分配,使流经H桥的无功功率按需分配.最后,通过在MATLAB/Simulink环境下进行仿真,验证了本文方法的正确性和有效性.     

基于级联多电平的有源滤波器直流侧电压平衡控制

为了减小电网中非线性负载带来的谐波电流对电网质量的影响,针对基于H桥的有源滤波器装置中直流电容电压问题,提出一种新的控制方法。将控制模块分成模块均值电压控制器和直流母线电压控制器两个部分,通过调节每个H桥之间的有功功率交换和有源滤波器同电网间有功功率的交换来实现直流电容电压的平衡控制。利用该方法对八个单元H桥级联的并联型有源滤波装置进行Matlab/Simulink仿真,并基于FPGA+DSP实验平台搭建了三单元H桥级联样机。仿真和实验结果表明,基于级联多电平的有源滤波器直流侧电压平衡控制方法是有效和实用的。     

一种改进的级联H桥整流器直流电压平衡策略

直流电压平衡策略是级联整流器控制中一个重要的组成部分。比例式脉冲补偿平衡策略是一种典型的电压平衡策略,它可以较好地实现特定工况下的直流电压平衡,但是其平衡效果会受到负载电流大小影响,在不同负载工况下难以自适应。基于这种比例式脉冲补偿平衡策略,通过对电路模型进行分析,提出一种改进电压平衡策略,将负载电流引入调节范围,使整流器在不同负载工况下都能很好地实现直流电压平衡。仿真和实验验证了改进电压平衡策略的有效性。     

基于纹波电压前馈的级联H桥整流器输出电压平衡策略

对传统的比例式脉冲补偿电压平衡控制策略进行了建模分析。通过分析发现大范围投切载时输出电流扰动对平衡控制的影响不可忽略。在此基础上给出了投切载时系统调整时间、输出电压跌落值与系统特征参数之间的关系曲面。针对投切载时比例式脉冲补偿电压平衡控制下CHBR动态性能差的问题,结合输出电流与输出电压纹波峰值之间的关系,通过将输出电压纹波峰值引入电压平衡环节,提出了纹波电压前馈电压平衡控制策略,并给出了纹波电压峰值的检测方法。最后,利用三级CHBR的仿真模型和实验平台对所提策略与比例式脉冲补偿电压平衡控制策略进行了比较测试。测试结果表明所提策略在切载后各级输出电压间的最大不平衡电压减小了12 V,调整时间缩短了43 ms,证明了所提策略的正确性和有效性。     

基于Luenberger观测器的链式APF控制策略研究

文章提出基于Luenberger 观测器的鲁棒预测电流控制器设计方法,有效克服传统无差拍控制和基于两拍采样的预测电流控制方法在控制延时情况下稳定裕度低、鲁棒性差等缺点,该方法有效补偿电流跟踪的时滞效应,显著地改善电流环的高频特性,提高控制精度、改善系统的稳定裕度和鲁棒性。动模实验表明,链式APF对于各种非线性负载均具有良好的补偿精度和动态响应速度,实现各H桥直流母线电压自均衡控制。     

基于调制波重构的级联H桥型变流器直流电压均衡控制原理分析

为了抑制级联H桥型变流器直流电压的不均衡,分析变流器交流侧和直流侧的功率传输,然后以调制波重构的思想详细分析直流电压均衡控制的原理。提出基于单位化的变流器输出电流构造调制波微调量的改进直流电压均衡方法。根据分析结果,给出在整流、无功补偿、谐波补偿等应用场合直流电压均衡控制策略的构成方法及建议。仿真和实验结果表明直流电压均衡控制策略的有效性。     

基于三维空间矢量的三角形联结级联SVG直流侧电压控制方法研究

三角形联结级联H桥拓扑静止无功发生器(SVG)能够动态补偿无功负序功率,提高功率因数,抑制电压闪变和波动,改善电网电能质量,近年来得到了广泛研究。对于级联H桥结构的静止无功发生器,其直流侧电压控制问题一直是研究的热点问题。空间矢量调制相对于载波调制,便于微机实时控制,具有电压利用率高和开关损耗小等特点。基于空间矢量调制的直流侧电压控制的方法在三角形联结级联H桥还没有应用。提出了基于三维空间矢量的直流侧电压三层控制结构:第一层为总的直流侧电压控制;第二层为相间均压控制,将每一相视为一个H桥,三相之间采用三维空间矢量法,在开关周期内通过能量函数选择合适的零序分量注入调制波中产生零序电流,实现三相之间的实时均衡控制;第三层为模块间均压控制,实现每相内部各H桥模块直流侧电压等于给定值。基于三维空间矢量的零序电流选择方法能够在单位开关周期内产生零序分量,从而产生任意次零序电流实现对直流侧电压控制,具有较快的动态响应速度,仿真和实验结果验证了该方法的正确性和有效性。     

级联STATCOM阀组直流侧电压不平衡现象及原因分析

在级联H桥静止同步补偿器（STATCOM）研究实验过程中,发现各相阀组间存在直流侧电压不平衡,且阀组间直流侧电压不平衡度随着补偿电流的增大有增大的趋势。阀组间的直流侧电压平衡,对于级联H桥STATCOM的安全运行以及性能均具有重要意义,但尚未有阀组间直流侧电压不平衡的原因分析。文中通过对系统电压的正负序分解,分析了级联...     

四象限级联型多电平变换器的PWM整流器控制

分析了四象限级联型多电平变换器的功率单元中,H桥逆变器输出功率的脉动对PWM整流器控制尤其是对其直流母线电压的影响.提出外环控制器为直流母线电压反馈与负裁功率前馈相结合、内环电流控制为比例积分加谐振(PIR)调节器的PWM整流器控制策略.实验表明该控制策略即使在直流母线电容容量很小时,仍然能得到较为稳定的直流母线电压,验证了控制策略的有效性.     

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(cascaded H-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。     

基于级联H桥结构的电气化铁路用SVG的研究

在对电气化铁路牵引供电系统的供电等级、结构以及电力机车负载的特性分析的基础上设计了适用于电气化铁路的SVG。提出了采用H桥级联结构来增大容量使其适用于电气化铁路牵引网以及适用与H桥级联结构的调制策略——载波移相脉宽调制技术;并设计了电流补偿和电压补偿两种补偿模式,使SVG在系统供电电压稳定时进行无功补偿和谐波抑制,而在系统发生电压跌落时转换为维持接入点电压稳定的电压补偿模式。并在MATLAB环境下建立了仿真模型,对设计的SVG系统进行了仿真分析。仿真结果表明设计的复合控制装置具有响应速度快、动态性能良好。