基于DPC-FOC的三电平双PWM变频器一体化控制策略

三电平双PWM变频器近年来应用广泛,而提高系统动态性能,降低直流母线电容容量一直是研究热点。针对整流侧动态性能、逆变侧与整流侧间的能量传递过程,提出了一种整流侧基于动态性能优良的直接功率控制(DPC),逆变侧基于磁场定向矢量控制(FOC),使用负载功率反馈方法的三电平双PWM变频器一体化控制策略。构建了MATLAB/simulink环境下的仿真模型,对三电平双PWM变频器系统进行了仿真研究,结果表明采用负载功率反馈方法的一体化控制策略显著降低了直流母线电压脉动,提高了系统动态性能。     

基于双钳位变流器的直驱式风力发电系统控制方法研究

为了抑制永磁直驱风力发电系统中变流器中点电位波动及IGBT关断过电压,引入了双钳位三电平变流器结构,分别提出了整流和逆变状态下双钳位三电平变流器中点电位和钳位电容电压平衡控制方法。推导出了双钳位三电平整流器和永磁同步电机数学模型,给出了双钳位机侧变流器和网侧变流器控制方法。最后,采用MATLAB搭建了系统仿真模型,并基于模拟风电系统进行了实验,结果均证实了研究内容的正确性。     

开绕组无刷双馈风力发电机最大功率点跟踪直接转矩模糊控制研究

基于风力发电机最大功率点跟踪原理,结合无刷双馈电机无电刷和集电环的特殊结构及采用双定子磁场调制使得所需变流器容量更小的特点,提出了一种由双两电平变流器拓扑构造三电平馈电的开绕组策略,阐述了无刷双馈风力发电机最大功率点跟踪、开绕组策略及直接转矩控制、模糊控制等各部分工作原理,进而利用Matlab/Simulink仿真软件,搭建了无刷双馈风力发电机控制绕组采用双两电平SVPWM变流器馈电实现最大功率点跟踪的开绕组直接转矩模糊控制模型,并进行了详细的性能仿真,最后,通过无刷双馈电机半实物仿真实验平台,证实了所提开绕组策略的正确性和可行性,为进一步研发半实物仿真实验平台及相关控制策略提供了良好的参考与借鉴。     

双三电平双馈电机控制系统

以双馈电机的矢量控制技术为研究对象,采用交流/直流/交流变流器作为主电路。交流/直流采用三相三电平整流器实现网侧的单位功率因数,减少对电网污染的同时实现能量的双向流动。直流/交流采用三电平逆变器,并对双馈电机进行定子磁链定向的矢量控制,定子侧功率因数为1,且电机动态性能良好。本文还采用了一种新型的电压空间矢量脉宽调制算法对三电平逆变器的电压空间矢量平面进行简化,将三电平逆变器电压空间矢量平面简化至两电平空间矢量平面,并方便地实现了对中点电位平衡的控制。     

基于矢量控制的内馈电机双闭环控制系统研究

基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)原理在内馈电机的内反馈环节设计了一套逆变控制系统。该逆变系统采用电流内环、电压外环的双闭环控制策略,对电压、电流环进行了参数设计,并利用MATLAB对双闭环控制的内馈电机调速系统进行了仿真。仿真结果表明,电机能在较大范围内实现平滑调速,及对单位功率因数控制,是适合内馈电机的一种新型控制方法。     

用于光伏并网检测的电网扰动发生装置研制

作为清洁能源的太阳能发电已越来越受到重视并得到应用。根据光伏电站接入电网测试规程,研制出一种适用于光伏并网检测、具有能量回馈功能的电网扰动发生装置,实现电网电压幅值、频率扰动的模拟。该装置为背靠背双PWM拓扑结构,包括两电平PWM整流装置和三电平PWM逆变装置,整流侧采用电压电流双环控制,逆变侧采用电压单环控制,该控制策略能够准确跟踪目标参考值,响应速度快,稳态误差小。仿真和试验结果证实了该电路设计和控制策略是可行和有效的。     

基于滞环控制的三相四线制AC/DC系统

基于滞环电流控制策略,提出了一种三相四线制AC/DC双向变流器主电路设计方法,通过Matlab仿真平台,进行了一定功率条件下可控整流与有源逆变的电压、电流波形仿真,验证了主电路拓扑设计及控制策略的正确性.     

风力发电机组变频技术的研究

风能作为绿色能源受到人们越来越多的关注,随着风力发电技术的迅速发展,变速恒频双馈电机风力发电技术也逐渐得到广泛的应用。本文首先建立网侧变频器的数学模型,然后使用Simulink对双馈风力发电机组网侧变换器进行了仿真研究,针对网侧变换器的整流与逆变工作状态分别加以分析。     

直接转矩控制的双馈电机负载模拟系统仿真研究

根据船舶电力推进负载试验系统的要求,采用直接转矩控制的双馈电机模拟负载的方法,针对双馈电机控制特点,建立转子d-q坐标系下的数学模型;提出了一种经过改进的直接转矩控制策略;运用Matlab/Simulink建立控制系统模型,并进行了仿真分析.证明了利用直接转矩控制的双馈电机控制方法具有结构简单、响应迅速、负载值输出准确等特点,适合用于模拟螺旋桨负载.     

三电平背靠背传动系统无速度传感器控制

在介绍通过三电平构成的整流-逆变背靠背系统的基础上,研究了三电平的空间电压矢量控制算法,通过采用基于时间因子的中点电压平衡控制方法控制中点电位偏移,进而构建无速度传感器的三电平传动系统,最后通过MATLAB/Simulink仿真分析了电机的加减速工况。结果证明系统具有稳定的性能,中点电位平衡得到了良好控制,并且应用的无速度传感器方法对异步电机的转速辨识具有良好的精度和快速的动态响应。     

无电网电压传感器三电平PWM整流器研究

在大功率三电平整流器应用中,为降低成本、提高性能,研究了一种无电网电压传感器三电平PWM整流器。在分析其数学模型的基础上,采用三电平SVPWM简化算法,将传统两电平电压空间矢量控制算法应用于三电平,并结合一种新颖的虚拟磁链观测器,提出了基于虚拟电网磁链定向的三电平PWM整流器矢量控制策略,在双三电平变频器系统中对其进行实验研究。实验结果表明,该三电平PWM整流器可较好地稳定直流母线电压,提高整流器功率因数,并具有良好的动静态特性。     

A single-phase three-level pulsewidth modulation AC/DC converter with the function of power factor corrector and active power filter

A single-phase three-level pulsewidth modulation (PWM) AC/DC converter with the function of power factor corrector and active power filter is proposed to reduce harmonic currents flowing into the power system and to draw a nearly sinusoidal current with unity power factor. The circuit topology of the adopted three-level PWM AC/DC converter is based on a conventional two-level full-bridge rectifier and one AC power switch. The control signals of the power switches are derived from the voltage balance compensator, current controller and detected operation region of mains voltage. A three-level PWM voltage pattern on the AC side of the converter in each half cycle of mains frequency is generated. Computer simulations are implemented to confirm the operation of the adopted converter with the function of power factor corrector and active power filter.     

Analysis and implementation of three-phase power quality compensator under the balanced and unbalanced load conditions

An active power filter with asymmetric inverter legs are presented to eliminate harmonics, compensate reactive power and draw the balanced line current from the AC source under balanced and unbalanced load conditions. Three inverter legs are used in the adopted voltage source inverter. In each leg, four active switches are adopted to achieve three-level pulse-width modulation (PWM). No clamped diode or flying capacitor is used in the proposed inverter. In the adopted control algorithm, a classical proportional-integral voltage controller and hysteresis current controller are used to maintain DC-link voltage constant and to track line current commands, respectively. A voltage compensator is added in the inner control loop to compensate the neutral point voltage variation due to load variation. Based on the proposed PWM control scheme, a three-level voltage pattern is generated on the AC terminal of the inverter. The system configuration and mathematical analysis are discussed in the paper. Finally, the experimental results based on a laboratory scaled down prototype are provided to verify the effectiveness of the control algorithm.     

大功率交直交变频器在镍板带轧机系统的应用

针对某集团公司800mm热轧机主要轧制产品为镍及镍合金板带材,要求四辊可逆轧机的主传动系统应具有过载能力强、静态和动态响应特性优良、可靠性高、便于维护等问题,提出了一种由PWM整流器和PWM逆变器一起构成四象限交流调速三电平大功率交-直-交变频传动方案.该系统采用IEGT作为功率器件;采用二极管箝位式三电平PWM整流器和逆变器;传动系统功率单元采用纯水冷却、采用大功率异步电动机.实际应用表明,该系统传动特性响应优异、效率高、节能、具有很高的可靠性.     

A control method for the matrix converter based on virtual AC/DC/AC conversion using carrier comparison method

This paper proposes a novel control method based on the virtual AC/DC/AC conversion for the matrix converter. The virtual AC/DC/AC conversion method is a very simple strategy to control the input current and the output voltage for the matrix converter. There are two new topics proposed in this paper. First, this paper proposes the minimum switching loss modulation on the virtual rectifier. In our proposed modulation, only two arms switching in the virtual rectifier using DC link current control by the virtual inverter can obtain clean sinusoidal input current. Second, a novel lean controlled carrier modulation on the virtual inverter is proposed. The leans of the triangle carrier are controlled by the duty ratio of the rectifier side pulse. The lean controlled carrier reduces harmonic distortion of the input current by avoiding interference between the rectifier control and the inverter control. These new proposals are confirmed by simulation and experimental results. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 152(3): 65–73, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20144     

基于简化SVPWM算法双三电平变换器研究

详细分析了三电平SVPWM的简化算法,将传统两电平电压空间矢量控制算法应用于双三电平变换器。在d-q坐标系下建立基于开关函数的三电平中点钳位电压型整流器高频数学模型,在此基础上采用电压外环与电流内环的双闭环控制来实现三电平整流器的高性能特性。利用三电平矢量控制算法,实现电机的无速度传感器矢量控制。在实验室中以DSP F2812为主控制器建立实验平台,验证了采用上述算法的优越性能。     

三电平H桥级联型逆变器

级联型多电平变频器输出电压谐波含量小,易于实现模块化,适用于高压大功率场合.本文主要针对三电平H桥级联型逆变器的拓扑结构和控制方式的相关问题进行分析与研究.级联个数不同,对控制方法也有不同的要求.提出了基于载波层叠调制和载波移相调制的混合载波调制方法,三电平桥臂内采用反相层叠载波调制,级联单元间及桥臂间均采用载波移相调...     

矩阵变换器驱动无刷直流电动机间接调制策略

将矩阵变换器用于驱动无刷直流电动机,实现对无刷直流电动机的交-交直接控制.基于矩阵变换器交-直-交等效模型,提出一种新的用于驱动无刷直流电动机的矩阵变换器间接调制策略.兼顾输入输出性能,分别对整流级和逆变级应用不同的PWM调制策略.整流级应用不合零矢量调制,逆变级采用120°PWM斩控调制方式.文中对所采用的调制策略进...     

三电平PWM整流器双环控制技术及中点电压平衡控制技术的研究

该文在建立了三电平PWM整流器系统数学模型的基础上,比较了三电平PWM整流器模型与直流电机模型的相似性,基于对控制对象的状态反馈解耦,提出把直流电机的双闭环控制应用于三电平PWM整流器中,使三电平PWM整流器具有良好的动态性能和稳态性能,并且保证输入电流波形正弦性好,实现了单位功率因数。同时,针对三电平PWM整流器所固有的直流侧电容中点电压平衡问题,提出根据每相输入电流方向和中点电压波动方向来优化选取冗余的正小矢量和负小矢量,实现中点电压平衡控制的方法。最后通过实验验证了双环控制器和控制中点电压方法的可行性和有效性。     

基于三相-单相变换的新型同相供电系统方案

针对当前电气化铁路供电系统中存在的负序、无功、谐波和电分相等问题,顺应铁路高速化、重载化的潮流,提出一种基于三相-单相变换的新型同相供电系统方案。该同相供电方式的整流侧采用不控整流电路,逆变侧采用H桥级联多电平单相SPWM变流器。由电压有效值和瞬时值双闭环控制,抑制不控整流电路的直流电压波动对逆变侧交流电压的不良影响,为机车负载提供稳定的电压支撑。分析了该新型同相供电系统的工作原理及其在不同工况下的供电性能,并在Matlab/Simulink平台上建立了系统模型。仿真结果验证了该方案的正确性与可行性。