单相PWM整流器输入电流波形的改善技术

PWM整流器是一种新型的功率因数校正方式,具有高功率因数、输入电流波形正弦、能量可双向流动、动态响应性能较快等优点。为提高其工作性能,阐述了单相PWM整流器的工作原理、控制方法,分析了输入电流波形中低次谐波(主要是3次)产生的原因,推导了其计算公式,并提出了采用低通滤波器和采用补偿器来改善电流波形的方法。仿真和实验的验证结果表明:加入低通滤波器可有效地改善输入电流波形,但却恶化了系统的动态性能;加入直流电压动态补偿器,可更好地改善输入电流波形,系统的动态性能不但不会恶化,反而稍微有所改善。     

移动电站直流并联功率分配研究

在分析了交流电源直接并联存在的不足的基础上,提出了采用三相PWM整流—并联—PWM逆变的供电模式。三相PWM整流器输出的直流电压含有谐波导致直流电压不断脉动,交流电源通过三相PWM整流器进行直流并联时,必须考虑电压脉动的影响。针对此问题,通过在整流器输出侧添加电阻的方式,抑制了电压脉动对并联稳定的影响;分析了并联模块接入时机对并联过程的影响;提出了一种实现并联条件下,单个模块输出功率自由分配的控制方式。最后,通过仿真验证了该控制方式的可行性。     

电流型整流器双闭环控制系统设计和仿真

针对三相电流型PWM整流器交流侧引入了LC滤波器而带来的超前功率因数问题,采用三值逻辑PWM信号发生技术进行脉宽调制,控制系统采用双闭环控制方式,在Matlab/Simulink环境下建立了该整流器的仿真模型。仿真结果表明,该调制方法和控制方式能实现电流型整流器的交流侧单位功率因数运行,并获得稳定的输出直流。     

基于DSP的高性能单位功率因数整流器

在建立三相PWM整流器dq模型的基础上,提出了一种电压PI控制和基于输人输出线性化电流控制的:PWM整流器混合控制策略,来实现整流器的高性能特性,并构建了基于DSP的PWM整流器实验装置,介绍了整流器的硬件和软件设计.实验结果验证了控制策略的有效性,PWM整流器的动态性能较好,直流输出电压稳定,网侧输入电流正弦化,且功率因数接近于1.     

三相电压型PWM整流器抗扰动设计

分析了三相电压型PWM整流器的基本原理并进行了建模。针对传统的双闭环控制下,直流母线电压受负载扰动和电网波动影响较大的问题,根据整流器功率平衡的原则,提出了电压外环采用前馈补偿(负载电流和电网电压)和输出电压反馈的控制方法,该方法有效地改善PWM整流器的抗扰动能力,仿真结果验证了控制策略的有效性和正确性。     

电动汽车充储放电站可逆充电机控制策略

为充分发挥电动汽车充储放电站与电网的能量双向流动特性,对站内可逆充电机进行建模,并提出相应的控制策略研究。可逆充电机由PWM整流器和双向DC/DC变换器构成,其中可逆PWM整流器采用前馈解耦的电压电流双闭环控制;为延长电池寿命,双向DC/DC变换器充电采用先电流再电压闭环的二阶段控制,而放电则采用电流闭环控制策略。通过可逆充电机建模以及充、放电过程的仿真表明,提出的控制策略能实现低谐波的能量双向流动,且具有抗负载波动的鲁棒性以及较高的电池充放电速度。     

基于三相供电电压偏差选取直流电容参数研究

在电压型PWM AC/DC/AC变换中,直流侧储能滤波电容参数的选取是变换器稳定运行的关键因素之一。针对目前直流侧电容选取存在一定的不精确性,分析了AC/DC/AC变换电路稳态时直流电容充放电的原理,对变换器交直流侧电压的关系进行研究,建立了电容纹波电压与三相供电电压偏差之间的数学模型,提出了基于三相供电电压偏差选取直流侧电容参数的方法。分别对单相和三相不可控整流电路提供直流电源时直流侧电容C的合理选取给出了相应的分析和计算,并通过仿真和试验验证了直流储能滤波电容参数确定方法的有效性。     

三电平PWM整流器用于直驱风力发电系统

直驱型风力发电系统的风力发电机需要通过大功率交直交变流器即全功率变流器将风力发电机直接并网,而开关器件水平无法满足全功率变流器的要求,因此研究了二极管箝位三电平PWM整流器在直驱型风力发电系统中的应用。针对这一拓扑和直驱型风力发电系统的特点,采用基于PWM整流器模型的跟踪指令电压矢量的空间矢量脉宽调制(SVPWM)电流控制策略,使用龙格库塔解析法和Matlab仿真了负载从半载到满载变化时,三电平整流器直流电压的动态响应波形,交流侧电压、电流的变化趋势以及d-q坐标系下有功、无功电流分量跟随参考量变化的波形等。结果表明,该PWM整流器可有效抑制注入电网的谐波,减小交流侧的电流波形畸变;在负载突变时保持直流电压恒定,输出有功、无功可调且动态跟随性能较好。三电平PWM整流器作为全功率变流器的整流部分适合于直驱型风力发电系统的应用。     

交流传动电力机车网侧电流谐波特性及其抑制方法

与直流传动电力机车的晶闸管相控整流器相比,交流传动电力机车中的网侧PWM整流器具有功率因数高、输入电流正弦化和能力双向流动等优点。为了减小交流传动电力机车对牵引供电网的谐波污染,本文首先分析了网侧单相PWM整流器的工作原理;然后介绍了其控制方法,并在此基础上分析了其网侧电流的低次谐波分布特性;最后给出了基于陷波滤波器的网侧电流低次谐波抑制算法。并将该谐波抑制方法与常规的控制算法进行了对比。计算仿真结果表明：与常规控制算法相比,该谐波抑制算法能够有效的抑制网侧电流的低次谐波。     

PWM整流器在旋转导向中的应用研究

论述了PWM整流器与传统整流器在旋转导向中的优缺点;推导三相电压型PWM整流器（VSR）在同步旋转坐标系下的数学模型,采用双闭环PI控制结合SVPWM的控制策略,并对SVPWM控制的实现过程进行了详细介绍,最终通过MATLAB Simulink搭建仿真模型,对电源侧电压波形、电流波形、直流侧输出电压波形以及电源侧电流FFT进行分析,仿真结果表明该控制策略能实现电源侧电压与电流相位同步,谐波含量低以及直流侧电压快速达到给定值,从而满足了旋转导向系统的供电稳定性。     

基于输入输出线性化电流控制的PWM整流器

由于三相PWM整流器采用传统单一控制策略,故难以满足实际工程对性能的要求,为此在建立三相PWM整流器数学模型的基础上,设计了电压和电流双闭环控制系统。针对电流内环控制中,系统存在不确定扰动,基于输入输出线性化,给出了电流控制器设计方法,并进行了实验。实验波形表明,三相PWM整流器直流输出电压稳定,网侧输入电流正弦化,且功率因数接近1,从而证明该系统具有较好的鲁棒性和动态性能。     

一种新型的中性线电流补偿器

针对目前非线性负荷造成低压配电网中性线过负荷的问题,提出一种新型的中性线电流补偿器.该新型补偿器将逆变器接入曲折变压器中性点和中线之间,逆变器输出的电流通过曲折变压器提供的低阻抗的零序电流通道注入系统,进行中性线电流的补偿.曲折变压器的二次侧输出利用全控整流桥整流,为逆变器提供直流电源,实现了能量的双向流动,有效地解决了采用不控整流模块时,在补偿器吸收有功功率的情况下所造成的直流电压升高,易造成开关器件过压损坏的问题.通过建立模型对提出的补偿器进行仿真研究,结果表明该新型中性线电流补偿器能够有效地补偿中性线中的谐波及不平衡电流,逆变器的直流侧电压保持稳定.     

Delta-modulated buck-type PWM converter

A delta-modulated, current-source, three-phase pulsewidth modulation (PWM) rectifier is described. The rectifier is intended to be used in conjunction with controlled current inverters. An outer proportional feedback loop regulates the unidirectional output current flowing through the DC link. An inner feedback loop maintains near sinusoidal waveform currents at unity or leading power factor from the utility power supply. The inner loop controls the current indirectly by delta modulation of the voltage across the AC terminals of the converter. The converter has been conceived as the circuit dual of the hysteresis current-controlled boost-type rectifier. Experimental results from a laboratory model are presented     

小矢量合成虚拟矢量的三电平整流器脉宽调制

根据三电平整流器的数学模型,直观地分析了三电平整流器直流侧中点电位与电压矢量的关系.提出了一种小矢量合成虚拟矢量的脉宽调制策略,该策略采用小矢量合成虚拟中矢量,使直流侧中点电位的平衡度和平衡能力大大提高,特别在整流器启动等电流变化剧烈的场合.通过调制模式对整流器性能进行分析,对三电平整流器装置的产品化有实用价值.系统仿真验证了该方法的正确性.     

纳秒脉冲表面滑闪放电的电气和光学特性

为了研究纳秒脉冲表面滑闪放电特性,本文采用一种新型三电极结构的激励器,通过纳秒脉冲叠加负直流的混合激励模式产生表面滑闪放电。实验研究了电压脉冲分量、电压直流分量及两者的差值对纳秒脉冲表面滑闪放电特性的影响。实验结果表明,当脉冲电压幅值固定时,直流电压幅值的改变对脉冲侧电流的影响较小,但对直流源侧电流却影响显著,直流源侧电流随直流电压幅值的增加而增加,发生表面滑闪放电后峰值和速度均增加。直流电压幅值越大,直流源侧电流出现时刻越早。当直流电压幅值固定时,脉冲侧电流和直流源侧电流均随着脉冲电压幅值的增加而增加。实验中存在一个电压阈值(脉冲分量和直流分量电压差值)使纳秒脉冲表面滑闪放电发生,该阈值为22k V。此时发生表面滑闪放电,瞬时功率峰值、单脉冲能量峰值和稳态能量均迅速增加。脉冲直流电压差值相同时,脉冲分量主导脉冲侧电流的大小,直流分量主导直流源侧电流的大小,脉冲分量所占比例的大小对功率和能量损耗的影响较大。此外,利用数码相机拍摄放电图像研究了纳秒脉冲表面滑闪放电的光学特性,放电图像表明,在电极间施加合理的脉冲电压和负直流电压均可产生表面滑闪放电,实现等离子体的拉伸效果,在阻挡介质表面获得大面积的等离子体。     

A DC‐side damping control method for power converters to suppress resonance in DC power network

This paper describes a damping control method of power converters for suppression of resonance in DC power network. The resonance occurs when a resonant frequency of the DC distribution line coincides with the frequency of the harmonic or interharmonic components generated by the power converters. For detailed investigation, a combined system which consists of a pulse‐width modulated (PWM) rectifier and a PWM inverter is treated as the simplest example. To suppress the resonance, a DC‐side damping control method is proposed and its implementation and design method are discussed in detail. Then, the proposed damping control method is applied to the combined system of a PWM rectifier and a PWM inverter. Experimental results verify the validity and practicability of the proposed damping control method. © 2012 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于逆系统方法的三相PWM整流器控制

针对三相脉宽调制(PWM)整流器控制采用非线性反馈方法使控制器设计复杂化的问题,提出一种基于逆系统方法的三相PWM整流器的反馈线性化控制方法。利用三相PWM整流器数学模型,以直流输出电压、有功和无功电流作为状态反馈变量,推导出三相PWM整流器的逆系统,并构造出伪线性系统。通过对该伪线性系统的综合,设计出三相PWM整流器的闭环控制系统,实现了无功电流分量和直流电压的解耦,然后对该闭环控制系统进行了计算机仿真。结果表明,所采用的控制策略能够实现三相PWM整流器直流电压和无功电流的解耦控制,且性能良好。     

不对称电网故障下PWM整流器的控制

脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流是目前性能最优的交-直变流技术。但在不对称电网下,存在显著的谐波功率,严重影响其输出品质,须采用正、负序分解并分别控制的策略来解决。其关键是对正、负序电流分别进行跟踪。通过电压、电流和功率的关系,得到了正、负序d-q坐标系下的电流控制指令,以此修改了控制策略并建立仿真模型。结果表明,新方法能控制整流器在故障电网下的输入电流,抑制谐波功率的产生,保证直流电压的稳定,实现整流器的不间断运行。     

基于TMS320F28027的数字控制移相全桥DC/DC变换器设计

采用数字控制是未来电源的发展趋势。利用TI公司数字电源控制芯片TMS320F28027,设计了采用峰值电流控制的移相全桥零电压DC/DC变换器。采用原边加入钳位二极管和谐振电感的移相全桥主电路,简述了其抑制输出整流管电压尖峰的工作原理。在Matlab/Simulink环境下对建立的峰值电流模式控制系统模型进行了仿真,并设计了一台1.2kW的样机。仿真和实验结果表明,电源设计方案可行。     

基于SVPWM调制的单相三电平PWM整流器研究

针对单相电压型三电平PWM整流器,探讨了一种新的调制方法——空间电压矢量SVPWM控制法。针对三电平变流器直流侧电压调节和平衡问题,引入了一种新的电压平衡方法。建立了变流器系统的数学模型,并在MATLAB环境下进行了计算机仿真。仿真结果表明：在机车运行的两种典型工况即牵引和再生下,SVPWM调制使得牵引变压器一次侧的功率因数接近于1,在电网侧可获得近似正弦波的电流,而且可以在以上两种典型工况间实现平滑的转换。该电压平衡方法能够有效地平衡直流侧电容电压。