VIENNA整流器网侧电流过零点波形畸变抑制方法

VIENNA三电平整流器广泛用于风力发电、不间断电源等场合。为提高网侧电能质量,在d-q旋转坐标系下建立其数学模型及多环控制结构,根据单位功率因数工作情况下电网各相电流与同相整流器电压所需满足的重要限制条件,深入分析了d-q旋转坐标系下由多环控制及常规基于载波PWM调制方法所引起的电网电流过零点处波形畸变的原因,为减小电网电流总谐波畸变率,采用在三相参考调制电压中增加补偿分量的方法消除不满足VIENNA整流器重要限制条件的区域,使电网电流在各过零点处的畸变得到抑制,电能质量得到大大改善。利用Saber仿真系统建立了整流器模型,分析对比了增加补偿分量前后基于载波PWM调制方法下电网电流波形畸变率变化情况,验证了理论分析的正确性。     

基于滑模控制的VIENNA型整流器研究

在分析VIENNA整流器数学模型的基础上,针对常规PI控制整流器对系统参数变化较为敏感的问题,提出了一种基于dq两相同步旋转坐标系的双闭环滑模变结构控制算法,并引入中点电位因子对中点电压进行平衡控制。仿真结果表明,应用滑模变结构控制的VIENNA整流器,不仅设计和实现简单,而且具有较好的鲁棒性和动态性能。     

三相三电平二极管箝位型整流器的单载波调制和中点平衡控制策略研究

该文通过对三电平二极管箝位型整流器工作原理分析,提出在无能量回馈工况下用单载波调制控制一种简化的整流器;单载波调制使得用模拟芯片控制三相三电平整流器成为可能。通过两输出电容电压的偏差改变电流参考给定来实现整流器输出中点平衡。最后给出了以uc3854bn为控制核心的实验结果和相关的仿真结果,验证了在单载波调制控制策略下,输入电流能很好地跟踪输入电压,中点电压得到很好的控制。     

基于无源性与滑模变结构控制相结合的VIENNA整流器控制策略

针对VIENNA整流器的非线性特点,提出一种无源性控制与滑模变结构控制相结合的混合控制策略。在建立同步旋转坐标系下VIENNA整流器非线性数学模型的基础上,推导了VIENNA整流器的Euler-Lagrange数学模型,分析了VIENNA整流器的无源性。利用无源性理论及滑模变结构控制理论设计了VIENNA整流器的控制器,即电压外环采用滑模变结构控制、电流内环采用无源性控制的双闭环控制算法。在MATLAB7.1/Simulink环境中建立了仿真模型,并搭建了800 W的实验样机。仿真与实验结果表明,所提出的混合控制策略达到了控制的目的。利用无源性控制与滑模变结构控制相结合的整流器具有鲁棒性强、动态特性好、抗干扰能力强等优点。     

VIENNA整流器中点电位平衡控制策略研究

针对三相三电平VIENNA整流器存在的中点电位波动问题,文章在传统载波移相调制技术(CPS-PWM)的基础上进行改进,提出一种14脉波的中点电位平衡控制策略。根据等效电路分析VIENNA整流器工作原理,根据空间矢量调制原理分析载波移相调制过程,确定中点电位不平衡原因,根据面积等效原理通过高频PWM异或控制脉冲实现分解冗余和非冗余矢量成分,并设立中点电位补偿系数D调节分解比例,保证中点电位平衡。实验结果表明,提出的控制算法不仅平抑中点电位波动、稳定直流侧输出电压,还降低了网侧电流畸变,且原理简明易于实现。     

一种高效VIENNA整流器断续调制方法

为降低三相三开关三电平VIENNA整流器的开关损耗,在分析整流器模型并讨论其调制技术和控制的基础上,提出了VIENNA整流器断续调制技术.该方法通过减少整流器最大电流相的开关次数,从而提高系统效率.为了进一步平衡中点电位、有效抑制中点电位的波动,在断续调制的基础上继而给出了一种针对角度的控制策略,并给出对应的调制方法以及控制器,最后通过仿真和实验对结论进行了验证.     

电压型PWM整流器直接功率控制系统

根据三相电压型PWM整流器在dq两相同步旋转坐标系中的数学模型,建立整流器功率控制数学模型。根据功率控制数学模型,结合整流器直接功率控制(DPC)系统的特点,提出新的电压型PWM整流器直接功率控制系统的主电路交流侧滤波电感值、直流侧电压和直流侧电容值设计方法。根据整流器的数学模型,得到整流器DPC控制系统结构和控制器设计方法。同时,讨论了桥路损失和直流侧电容器的等效串联电阻(ESR)对整流器的影响。计算机仿真和实验表明,提出设计方法是可行的,具有应用参考价值。     

三相电流型脉宽调制整流器的功率因数控制新方法

该文建立了三相电流型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器的基于开关函数的abc三相静止坐标系下的一般数学模型和dq同步旋转坐标系下的简化数学模型,详细分析了它的稳态特性,尤其是系统的无功功率及功率因数特性。在此基础上,提出一种三相电流型PWM整流器的功率因数控制新方案。不同于传统的基于静止abc坐标系的控制方法,该文将控制算法建立在dq同步旋转坐标系上,提出了基于交流侧电容电压定向的矢量控制,使得直流侧电流和交流侧功率因数得以解耦控制。该控制方法对系统参数的依赖性小,能够自动调节到其可以达到的最大功率因数运行点。该控制方案的有效性和可行性通过仿真进行了验证,并进一步在一个5 kVA的试验样机上进行了验证。     

基于改进载波调制算法三电平并网逆变器研究

针对传统载波调制实现比较复杂的缺点,提出了一种改进的单载波调制方法,它利用一个载波与一个调制信号进行比较,并结合脉冲发生和分配原则,使软件实现变得更容易。详细分析了其原理,并在Matlab中建立了仿真模型,最后搭建实验平台进行验证。仿真和实验结果证明了所提出的单载波调制方法和并网逆变器控制策略的可行性和中点平衡控制的有效性。     

VIENNA整流器的设计与优化

三相AC/DC整流器作为许多电力电子设备中不可或缺的电气环节得到了广泛的应用。相比于传统的二极管整流器及相控整流器,VIENNA整流器具有网侧谐波含量低、功率因数高的优点。同时,VIENNA整流器比普通桥式PWM整流器具有更少的功率开关数量,进一步提高了系统功率密度。在简要介绍VIENNA整流器原理的基础上,结合3 k W系统进行了相应的工程设计,主要包括储能元件设计、滤波环节设计和控制环路设计。此外,针对电网电压畸变带来的输入电流谐波问题,采用了一种结合VIENNA整流器控制环路的指定次谐波优化方法,并针对其中LCL滤波器带来的谐振问题,从工程设计的角度进行了相应的优化。3 k W工程样机的实验结果进一步验证了设计方法以及所采用的优化方法的有效性。     

一种改善Vienna整流器输入电流品质的载波钳位调制方法

三相三电平Vienna整流器具有输入电流总谐波畸变率(THD)低、功率密度高、单位功率因数等优点,适用于高频三相功率因数校正场合。在器件开关暂态过程中,Vienna整流器的寄生电容和缓冲电路等非线性因素会造成交流侧端电压误差,给输入电流引入低频谐波,从而影响电流品质。为此,本文提出一种改善Vienna整流器输入电流品质的载波钳位调制方法,该方法考虑Vienna整流器电路非线性因素,对开关暂态过程和端电压误差进行分析,在电流过零时将端电压钳位到零电平,且可调节钳位区间大小,有效降低了端电压误差,提高了输入电流品质。通过仿真和实验对所提载波钳位调制方法和常规SPWM方法进行比较,结果表明:所提方法能在宽负载范围下降低输入电流低频谐波分量和总电流畸变率,验证了所提载波钳位调制方法的正确性和可行性。     

一种消除VIENNA整流器输入电流过零畸变的SVPWM调制方法

分析了VIENNA整流器在低载波比应用中因电感压降不可忽略导致输入电流在过零点处发生畸变的原因,提出了一种使用输入电流辅助判断SVPWM大扇区的调制策略,以消除输入电流的过零畸变及降低输入电流的THD值;并针对实际工程应用中输入电流采样易受干扰的问题,提出一种软硬件相结合的滤波方法以提高扇区判断的精度。进一步,根据SVPWM电压利用率与调制比的关系,分析了输入电流辅助判断SVPWM大扇区方法的适用条件,得到使用该方法的输出电压边界条件。最后,使用MATLAB搭建了该整流器的仿真模型,并制作了一台1.5kW VIENNA整流器实验样机,仿真与实验均验证了所提出的改进型SVPWM调制方法的可行性,能有效消除输入电流的过零畸变。     

飞跨电容型多电平整流器载波重构调制策略

针对飞跨电容型多电平整流器存在众多冗余开关状态的特性及飞跨电容的电压平衡控制需求,提出一种通用的载波重构调制策略。该策略通过构造多段锯齿形载波来增加调制自由度,在保持与载波同相层叠调制策略相同的线电压谐波性能的同时,还具备载波移相调制策略的飞跨电容电压自平衡特性。仿真与实验结果验证了所提调制策略的有效性。     

VIENNA整流器过零补偿和中点电位平衡策略

三相VIENNA整流器由于其结构简单,可靠性高,广泛运用于各个领域,其控制方法主要有空间矢量调制(SVM)和载波脉宽调制(CBPWM),CBPWM方法理论上等效于SVM.为了减小开关损耗,采用载波断续脉宽调制(CB-DPWM)的方法,同时会带来调制波持续过零的问题.为了改善输入电流过零畸变现象,采用过零补偿策略.采用零序分量注入的方法,使得CB-DPWM方法具有中点电位平衡能力.通过仿真与实验验证了过零补偿和零序分量注入方法的可行性.     

三相四线制VIENNA整流器改进单周期控制的仿真研究

三电平VIENNA整流器因三相输入不平衡会给输入电流带来谐波污染,输出电容中点电位也存在波动。针对这一问题提出了采用单周期控制的三相四线制整流器,并对其工作原理进行深入研究。分析了采用单周期控制单边沿调制方式对输入电流的不利影响,揭示了整流器输入电流谐波含量与滤波电感、开关频率成反比。在此基础上,提出了三角载波的双边沿调制方式,改进的单周期控制可以使电感电流在上升和下降阶段都得到调制,从而有效抑制单边沿调制带来的低频奇次谐波,改善了输入电流的质量。仿真实验的结果证明了该理论分析的正确性,验证了改进单周期控制的可行性。     

外环采用电容储能反馈内环采用改进无差拍控制的PWM整流器的控制方法

该文首先介绍了三相电压型脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)整流器在三相静止abc坐标系下的数学模型,介绍了一种在两相静止αβ坐标系下基于无差拍控制(deadbeat control,DBC)的PWM整流器的数学模型及其离散化方法。在对给定电流进行"两步预测"的基础上提出了电流校正方法,既能解决由于采样和数字处理过程中导致的延时补偿问题,又能降低采样引起的误差。在环路设计中,外环采用基于电容储能为反馈变量的控制方法,并将负载功率估计后进行前馈,提高了外环的抗干扰能力。最后,在实验室搭建了PWM整流器的实验平台,验证了所提出控制方法的可行性。     

单位功率因数PWM整流器双闭环PI调节器设计

分析PWM整流器在旋转dq坐标系中的简化数学模型 ,用此模型建立电压调节器解耦dq轴电流的独立调节环 ,简化各个环节 ,进而设计双闭环电流、电压调节器PI参数 ,并给出了MATLAB仿真和实验结果     

占空比前馈在VIENNA整流器中的应用研究

在VIENNA整流器平均电流模式控制中,为了解决电流过零交越失真的问题,提出了增加占空比前馈的改进型控制方法。在详细介绍VIENNA整流器数字控制策略的基础上,分析了环路控制方案。通过Matlab仿真,验证了此方法的可行性。以TMS320F28035作为控制核心,构建了一台10 kW的VIENNA整流器实验样机,实验结果表明,该改进型的控制方法改善了输入电流波形,提高了系统性能。     

无需解偏微分方程的PWM整流器IDA-PB控制

根据端口受控耗散哈密顿（PCHD）系统模型方程,建立了PWM整流器在同步旋转dq坐标系中的PCHD数学模型。采用IDA-PB控制思想,利用注入新的阻尼耗散项的作用及系统功率守恒原理,无需求解偏微分方程就可推导出PWM整流器的IDA-PB控制规律。同时证明了PWM整流器的稳定性。根据所设计的控制规律对系统进行仿真和实验,实验结果表明采用注入阻尼耗散项的IDA-PB控制方法,系统具有良好的动、静态性能以及较强的鲁棒性。     

一种新型的三电平VIENNA整流器调制策略

对三相三线三电平VIENNA整流器进行研究,构建了整流器电压和电流双环控制环路。针对该整流器降低开关损耗和中点电位控制问题,在分析冗余小矢量对中点电位影响的基础上,首先提出了2种新的对中点电位影响相反的五段式断续调制序列,在此基础上又提出了旨在降低开关损耗的集中式大电流不动作调制原则并引入一角度调节量对不动作区域进行拓展,实现了兼顾中点电位平衡控制的同时最大限度地降低开关损耗。仿真和实验进一步验证了所提调制策略的有效性。