新型“双重Δ调制”跟踪控制方法研究

提出了一种基于幅值△调制和时间△调制相结合的"双重△调制"电流跟踪控制新方法.将单边滞环电流比较器和开关周期定时器相结合,通过设定滞环比较器的下限值决定实际输出电流的下限,由定时器的定时周期决定实际输出电流的上限,该方法只需一个无滞环单阈值比较器,因而电路简单、动态响应快,特别是时间量化的载波定时保证了开关频率固定不变.给出了避免跟踪失步的一般性条件.仿真和实验结果均证明了该方法的有效性.     

基于预期电压矢量的永磁同步电机直接转矩控制系统

传统的基于开关表的直接转矩控制存在着转矩和磁链脉动大、开关频率不固定等缺点。考虑到空间矢量脉宽调制技术在一个控制周期内能够产生等效的任意相位的电压矢量,为了改善直接转矩控制的控制效果,提出了一种预期电压矢量的确定方法,并用PI控制器代替传统直接转矩控制系统的滞环比较器,构造出一种基于预期电压矢量的直接转矩控制策略。通过与传统直接转矩控制策略的对比试验,表明提出的直接转矩控制策略具有电流谐波小、转矩和磁链的脉动小、速度响应快、稳态误差小等特点。     

三相电压型PWM整流器预测功率控制研究

提出一种基于功率预测的三相电压型PWM整流器(VSR)直接功率控制。对三相VSR进行分析,建立两相静止坐标系下的数学模型,在瞬时功率理论的基础上建立功率的预测模型,以功率跟踪误差为目标函数来选择合适的交流电压矢量,针对功率跟踪存在的稳态偏差采取误差反馈校正以优化模型、提高精度,然后采用空间矢量调制实现恒定的开关频率,并通过估算电网电压实现无电压传感器,可以有效节省系统成本、提高系统鲁棒性。进行了详细的理论推导和仿真分析,其仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

单相三电平整流器双滞环SVPWM电流控制方法

基于电压空间矢量分析原理,提出了一种适用于开关管钳位混合单相三电平整流器的双滞环SVPWM电流控制方法。分析了单相三电平整流器的工作模式,提出了一种四态双滞环比较器来控制电流内环。根据输入比较器的误差电流大小,输出四种状态值,结合由电动势与预测电流离散化计算得到的指令电压矢量的所在区域,选择最佳开关输出矢量,使得电流误差控制在系统要求范围内。通过Matlab仿真,比较了跟踪电压矢量、两态单滞环、四态双滞环SVPWM电流三种控制方法,仿真结果验证了四态双滞环电流控制的优越性,通过小功率样机实验验证了双滞环控制算法的可靠性。     

基于TSF的开关磁阻电机脉宽调制变占空比控制

传统的基于转矩分配函数(TSF)的开关磁阻电机(SRM)控制策略存在电流跟踪效果较差和转矩脉动高的问题。为此提出一种变占空比的控制方法。该方法结合电流滞环和脉宽调制(PWM)技术,根据电感的线性模型特性进行区间分段,然后通过改变不同区间上PWM的占空比来调节绕组两端的电压,达到精确跟踪电流和抑制转矩脉动的目的。对改进后的控制方法进行了仿真和试验验证,结果表明:与传统控制方法相比,改进后的控制策略具有更小的电流跟踪误差和转矩脉动。     

基于滞环控制型功率因数校正电路研究

介绍了一种滞环型控制PFC电路的实现方法;它以正弦波采样为基准,利用滞环比较器实现开关管的关断时间控制。用电流峰值的采样与调制后的正弦采样信号作比较,实现开关管的开通时间控制。电路无需模拟乘法器,采用PWM技术和正弦斩波方案,实现对输出的反馈稳压控制。以Boost电路为基础,提出了有关开关频率的估算方法。     

一种消除中点电位低频振荡的三电平逆变器载波调制方法

提出了一种二极管箝位型(NPC)三电平逆变器载波调制方法,该方法能消除三电平逆变器直流侧中点电位低频振荡,适用于任意非线性负载情况。该方法从空间矢量脉宽调制方法和载波调制方法本质联系出发,通过向调制波中注入一定的零序电压分量,达到了与空间矢量脉宽调制同样的电压利用率。该方法将调制波分成2部分,分别与载波进行比较,来决定开关管的工作状态。对直流侧中点电位采用了闭环控制,通过检测直流侧电容电压的大小和三相负载电流的方向,对每相的2部分调制波进行适当的调节,从而调整流入或流出中点的电流的作用时间,有效地保证了系统运行过程中直流侧电容电压平衡。该方法简单易行,易于数字化实现。仿真结果验证了该方法的正确性和可行性。     

NPC三电平逆变器PWM时降低损耗的研究

在大功率应用场合中,逆变器开关器件的损耗问题一直是制约其性能提高的因素之一.其损耗可分为通态损耗和开关损耗.讨论了这两种损耗的计算方法,并提出一种降低开关损耗的PWM方法,即SLMPWM.给出了调制度和功率因数角变化时,传统SPWM和SLMPWM策略的损耗分布区面.可见,在很大范围内,PWM策略能将开关损耗降低约一半.最后,给出了这两种调制策略谐波特性的比较,可见,SLMPWM调制策略的谐波特性与SPWM基本一致,不会由于等效开关次数降低而导致谐波特性变差.     

一种单开关软切换PWM正向变流器

提出了一种单开关软切换PWM正向变流器。这种单开关软切换PWM正向变流器工作时有源开关上无电压应力,电流应力很小。此变流器及其两个派生电路可工作在接近于无损耗的切换状态,基本实现开关器件零电流切换(ZCS)导通和零电压切换(ZVS)关断,其输出电压由脉宽调制式(PWM)技术控制。对这些变流器的工作原理作了详细分析,并用仿真和实验结果加以证实。     

基于预前控制异步电机直接转矩控制方案的研究

在传统异步电动机直接转矩控制方案中,由于负载的变化规律不可预测,因此其常会带来功率器件开关频率的较大变化,为此提出了一种基于预前控制的异步电动机直接转矩控制方法。该方法依据前一个周期的磁链和转矩误差,对下一个开关周期所应施加到异步电动机的定子电压矢量进行预测,然后借助空间矢量PWM的方法,合成此开关电压矢量。样机实验结果表明,该方案不但能维持逆变器的开关频率基本恒定,而且还具有比传统直接转矩控制更为优良的动静态特性。     

双有源桥钳位变换器的简单PWM移相控制策略

针对传统移相控制方法下双有源桥变换器会产生较大电流应力和在宽电压范围下低效率运行的问题,提出一种面向双有源桥钳位变换器的简单PWM移相控制策略。首先,利用钳位开关的运行周期和占空比取代变换器内移相比,以简化原边H桥工作过程并提高控制自由度。然后,计算了副边H桥开关管的占空比。通过分析所提出的移相控制策略的工作原理和软开关特性,推导出以传输功率标幺值为控制量的线性大信号模型。最后,采用基于TMS320F2808为控制器的实验平台进行验证。实验结果展示了简单PWM移相控制降低了变换器的电压应力和电流应力,显著提升了变换器的传输效率。     

空间矢量直接电流控制三相并网逆变器的研究

研究了一种基于空间矢量调制的三相并网逆变器的控制策略,该系统能够以单位功率因数向电网回馈电能。首先建立了两相同步旋转坐标系下逆变器的数学模型,在此基础上给出了基于空间矢量调制的网侧电流闭环控制策略,实现了并网电流有功分量和无功分量的独立控制,并给出了电网电压矢量跟踪的实现方法和电流环的设计。仿真和实验结果均表明,采用该控制策略可以改善并网电流质量,实现高功率因数并网。     

中点箝位型三电平逆变器空间矢量与虚拟空间矢量的混合调制方法

中点电压偏移是中点箝位型(neutral point clamped,NPC)多电平逆变器的主要缺点。空间矢量脉宽调制(space vector pulse-width modulation,SVPWM)由于算法本身的缺陷,在调制度较高且功率因数较低时,电容电压出现低频波动。虚拟空间矢量调制(virtual SVPWM, VSVPWM)方法能够在全范围内处理中点电压偏移问题,但存在开关次数较多,谐波特性较差的缺点。该文建立含电容电压的NPC三电平逆变器的PWM模型,讨论SVPWM和VSVPWM的约束条件。在特定的区域采用SVPWM,其他区域采用VSVPWM,给出了这2种调制策略的切换条件。实验结果表明,混合调制方法(hybrid PWM,HPWM)较之以前的解决方案能够更好的平衡电容电压,并且也能够有效的降低开关次数和提高逆变器输出的谐波特性。     

一种新的N电平电压源逆变器的空间矢量调制算法

随着逆变器电平数的增加,其空间矢量调制算法(space vector pulse-width modulation,SVPWM)也越来越复杂。该文提出一种任意电平逆变器的SVPWM算法。对两电平逆变器的矢量作用时间进行线性变换,可获得任意电平逆变器中合成参考矢量的电压矢量及其作用时间。推导出任意电平和两电平之间的电压矢量及其作用时间变换矩阵。讨论任意电平逆变器脉宽调制(pulse-width modulation,PWM)序列,提出一种电力电子器件损耗均匀分配的序列方式。最后,通过仿真验证算法的可移植性,在三电平实验室样机上,验证算法能满足逆变器控制的实时性要求。     

音圈电动机式脉冲推力机构的计算与控制仿真

基于电磁推力机构的快速开关,在电力系统的诸多领域具有广阔的应用前景.提出并研究了一种用于真空开关的音圈电动机式脉冲推力机构,具有结构简单、动作速度快、易于控制等优点.该推力机构的控制系统由基于电力电子PWM技术的可控脉冲放电电源和反馈控制器组成.针对开关触头分、合闸速度的最优跟踪控制,提出了无速度传感器的直接电磁力反馈控制方法;仿真结果表明,该方法利于实现动态过程优化并可获得较高的动作速度.设计了可控旁路放电的电磁缓冲方案,可有效解决触头的颤振问题.     

一种新颖的ZVZCS-PWM三电平变换器研究

由于三电平变换器的主开关管电压应力为输入电压的50%,因而该变换器在高电压输入场合获得了广泛的应用.三电平变换器采用移相控制可实现超前桥臂的零电压开通,但与通常的移相桥式变换器一样,其滞后桥臂较难实现软开关.针对这一问题,提出了一种利用变压器次级辅助电路实现滞后桥臂零电流关断的零电压零电流开关脉宽调制(Zero-Voltage and Zero-Current-Switching Pulse Width Modulation,简称ZVZCS-PWM)半桥式三电平变换器,该变换器在宽负载范围内实现了滞后桥臂的零电流软开关(Zero-Current-Switching,简称ZCS-PWM),解决了难以实现滞后管软开关的难题.详细分析了该变换器工作原理及超前桥臂和滞后桥臂软开关的工作条件,在此基础上设计并制作了一台实验样机,得出令人满意的实验结果.     

具有快速跟踪能力的电压型PWM整流器直接功率控制

在现行电压型PWM整流器的直接功率控制策略中,利用开关表同时对有功功率和无功功率进行调节,对无功功率的调节能力强于对有功功率的调节.则导致了在暂态和抗扰过程中有功功率、直流电压出现较大的波动,系统跟踪给定速度慢,对负载运行不利.对此,提出了根据有功功率瞬时值与给定有功功率的差值设定无功功率给定值的新策略.该新策略有效地抑制了直接功率、直流电压的波动,加快了有功功率、直流电压的跟踪速度,提高了系统的抗扰能力.仿真结果证明了该新策略的可行性.     

定子双绕组感应发电系统的滞环电流控制方法

提出了一种基于空间电压矢量的适用于定子双绕组感应发电系统的滞环电流控制新方法.该方法将滞环控制与空间电压矢量PWM控制相结合,根据控制绕组的电流误差矢量与参考空间电压矢量的区域分布,选择最佳的电压矢量运行,使各相电流误差被限定在给定滞环内,准确跟踪各相给定电流,实现静止励磁控制器三相桥臂间的关联控制,消除相间影响.该方法实现简单,即能限制开关频率,又能有效减小电流误差,改善电流跟踪性能.实验结果证明了该方法的正确性和有效性.     

混合H桥级联型多电平逆变器调制策略优化控制

为提高混合H桥级联型多电平逆变器的运行性能.提出了一种新型锯齿载波交错相移混合调制策略.该调制策略把复杂的混合拓扑"化归"到已有调制策略的拓扑.再利用重构的调制波进行调制.该策略充分利用调制渡的自由度,在三相正弦波中注入特定的混合分量进行优化控制,使得相电压在1/3基波周期内不进行PWM调制,并能保证输出线电压质量.所提出的优化控制方法能提高15.5%直流电压利用率.还能减少1/3高频功率开关的开关次数,优化了逆变系统的运行性能.实验结果验证了提出方法的可行性和有效性.     

三相PWM整流器混合非线性控制研究

采用传统单一控制策略的三相PWM整流器性能难以满足工程实际日益提高的性能要求,该文提出了一种新型的混合非线性控制方法,综合利用滑模控制、输入及输出线性化控制、空间矢量调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制技术的优点。电压外环采用滑模控制,电流内环采用输入及输出线性化方法,并采用SVPWM技术对控制信号进行调制。基于该控制方案的系统具有以下突出优点：控制系统全局稳定,输出直流电压动态响应快,无稳态误差,对负载及系统参数扰动具有很强的鲁棒性;电流实现解耦控制,输入电流正弦,畸变率小,单位功率因数;直流电压利用率高,开关频率恒定,易于数字实现。数值仿真和实验验证了所提控制方案的正确性和优越性。