输入电压不平衡时三相PFC整流器改进单周期控制策略研究

三相PFC变换器的单周期控制因其控制简单,无需乘法器及采样输入电压受到广泛重视。当输入不平衡时,三相PFC整流器直流侧输出电压将产生两倍于输入电源频率的脉动,该脉动信号经过传统单周期控制环路作用最终导致变换器输入电流产生较大幅值的三次谐波分量,影响输入电流品质。文章通过详细分析输入不平衡时,单周期控制的三相PFC整流器输入输出特性,提出在传统单周期控制策略中引入谐振控制器,从而可以有效抑制输入不平衡引起的单周期控制的三相PFC整流器输入电流中的三次谐波分量,进而大大改善输入电流品质。本文给出了谐振控制器的设计方法,建立了新的控制策略下的系统传递函数并分析了满足系统稳定性要求的设计准则。最后通过仿真与实验验证了所提出的改进单周期控制策略对于输入不平衡时,改善三相PFC输入电流品质的有效性。     

单周期控制VIENNA整流器的研究

单周期控制(OCC)三相功率因数校正(PFC)技术,无需使用乘法器也无需采样输入电源电压,具有控制简单、容易实现的特点,因此得到广泛的研究和应用。分析了三相维也纳(VIENNA)整流器在传统OCC策略下的工作原理,同时针对母线侧电容不均压问题提出了一种改进的OCC策略,并推导了该策略的核心控制方程。改进的OCC策略能有效改善母线侧电容不均压问题,从而保证了桥臂电压及输入电流波形质量,并通过实验验证了理论分析的可行性。     

三相电流型整流器及其控制策略的研究

分析了用于蓄电池充电的电流型整流器(Current Source Rectifier,CSR)主电路拓扑结构,采用了三值逻辑空间矢量调制,建立了dq坐标系下三相CSR多环路直接电流控制的线性大信号数学模型。针对模型中d、q轴的耦合影响问题,采用了一种前馈解耦控制方法,消除了系统的非线性、耦合特性,从而简化了控制环路的设计。其次,针对LC滤波器的谐振问题,引入了一种基于电容电压反馈的有源阻尼控制策略,Bode图分析结果验证了控制策略的有效性。研究结果表明,三相CSR直流侧输出电流、交流侧输入电流均能保证快速动态响响应,网侧电压电流实现了单位功率因数,同时电流内环引入的前馈有源阻尼控制有效抑制了LC滤波器的谐振,使网侧电流的THD值由4.55%降到了2.17%。     

数字控制的单周期PFC整流器的设计与分析

单周期控制作为一种简单有效的非线性控制方法,广泛应用于高功率因数整流器。该文研究一种基于单周期控制的三相三开关功率因数校正(power factor correction,PFC)整流器,基于状态空间平均法研究了三相整流器的控制规律,针对单周期控制下输入电流的奇次谐波问题,提出一种改进的脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)方法,通过改变比较器的输入调制信号,消除了传统单周期控制方法所带来的输入平均电流中的奇次谐波,并进行了稳定性分析。最后,提出一种数字控制的PFC实现方案。实验结果表明,该文所提出的控制方法使三相整流器输入电流的谐波含量明显降低,功率因数和电能质量得到提高,且有良好的动态响应性能。     

三相电流型整流器的SPWM调制技术研究

根据三相电流型PWM整流器的运行特性,给出了整流器开关函数的定义。并针对三相电流型整流器的高频数学模型,将电压型整流器SPWM调制的二逻辑信号转化为电流型整流器SPWM调制的三逻辑信号,不但实现了电流型整流器交流侧的单位功率因数,而且获得了直流侧的平稳运行,仿真结果及实验波形证实了上述结论。     

电流型PWM整流器多环控制策略及其参数设计EI北大核心CSCD

通过对三相脉宽调制电流型整流器(current source rectifier,CSR)的分析,利用前馈解耦控制策略,建立了d-q坐标系下多环控制的线性大信号数学模型。为了有效抑制整流器输入侧电感–电容滤波器产生的并联谐振,文中引入电容电压反馈有源阻尼控制环路。基于频域法对含有源阻尼控制、延迟环节的电流内环进行分析,并辅助Matlab中单输入–单输出设计工具,优化内环控制器零点位置与环路增益,以兼顾系统动态响应与稳定性。由于电流外环与运行工作点有关,针对电池组容性负载,该文提出电流外环开关选择控制器,根据负载电动势并依照所制定的映射法则,选择相应的控制器参数,从而改善系统在宽范围运行时的性能。最后,通过计算机仿真和实验样机测试,验证了该文所提出的控制方法与参数设计,不仅使三相CSR系统表现出良好的动、静态性能,而且在宽输出电压、电流变化范围内,能够保持单位功率因数以及较低的网侧电流畸变。     

一种新型高功率因数三相整流器的分析设计

分析了一种利用LC谐振来实现低输入电流谐波的三相不控整流器,它利用交流侧串联电感与整流桥上桥臂二极管的并联电容谐振来改善输入侧电流,电路结构较为简单.与传统的三相整流器相比,该整流器可显著降低输入电流的谐波含量,得到近似为1的高功率因数.详细分析了该整流器的工作原理和特性,并给出了参数设计方法及电路的优缺点.仿真和实验证明了结论的正确性.     

基于交流侧LC滤波的近正弦输入电流三相整流器

基于交流侧LC滤波的三相整流器尽管由来已久,但对其原理和特性并没有深入、准确地研究,且缺乏有效的设计方法.根据交流侧电容充电完成时刻的不同,将该整流器分为小、中和大负载电流三种工作模式,详细阐述了其在小负载电流模式下的工作原理;基于拓扑演变论证了该整流器和典型近正弦三相整流器的关联性;此外,提出了一种实用的参数优化设计方案并探讨了该整流器的工作特性,实现了不同模式下输入电流近正弦且与输入电压同相的目的.最后通过三台小功率(250W)样机验证了分析的正确性和设计的可行性.     

基于AC电压估计和电流重构的PWM整流器研究

在详细分析PWM整流器数学模型的基础上,提出了一种基于交流电流重构和交流电压估计的PWM整流器控制方案,该方案同时去掉了交流输入电流和交流输入电压传感器,根据开关信号和直流电流对三相交流电流进行重构,利用交流输入电压估计器对三相交流输入电压进行估计,然后在d-q旋转坐标系中对交流电流的d,q分量进行解耦控制.实验结果表明,该方案在减小装置体积、节省成本、提高系统可靠性的同时,能够有效地抑制注入电网的谐波,使交流输入电流为正弦波,实现单位功率因数控制.     

三相电压型PWM整流器建模、控制及稳定性分析

三相电压型PWM整流器的状态空间模型具有多输入多输出的非线性结构。根据瞬时有功功率守恒原理,建立了整流器有功电流与直流母线电压之间的小信号模型。整流器工作在整流状态时,存在一个右半平面的零点,系统呈现出非最小相位特性。为了更加精确地分析在离散控制下整流器的性能,建立了三相PWM整流器采用电压、电流双闭环控制结构时系统的离散域模型,提出了电压、电流控制器参数的工程设计方法,并且详细地分析了系统各参数对系统稳定性的影响。研究结果表明:系统的稳定性主要受到了电压外环比例系数、交流侧滤波电感、母线电容、负载因素影响。最后,实验结果证明了上述理论分析的正确性。