PWM整流器的双闭环控制系统设计与仿真研究

三相电压型PWM整流器(VSR)的控制通常采用双闭环控制,如何能够便捷又准确的得到双闭环控制系统调节器的参数成为人们越来越关注的课题.文章根据三相电压型PWM整流器的高频特性,建立了三相VSR电流内环和电压外环的简化数学模型,该模型既能真实反映三相VSR的运行状态,又便于工程设计.根据设计要求,提出了三相VSR双闭环控制的整定方法,并通过仿真试验对该整定法进行了验证.     

基于DSP的三相电压型整流器

为更好地实现三相电压型整流器数字化控制,从三相电压型PWM整流器(VSR)主电路拓扑结构出发,以数字化控制技术为切入点,以TMS320LF2812为控制核心,根据一种空间矢量算法,简化了DSP芯片的软件设计.并在此基础上给出了由DSP芯片控制的三相电压型PWM整流器的控制系统.详细介绍了交流电压采样、直流电压检测、IPM驱动电路、PI调节器、空间矢量脉宽调制(SVPWM)等控制模块的设计流程及相应的软件控制框图.最后利用Matlab/simulink工具箱建立了三相电压型PWM整流器的仿真模型,并进行了仿真.仿真结果证明:基于DSP控制的三相电压型整流器实现了单位功率因数控制,具有优良的动态和静态性能.     

三相PWM整流器直接功率控制研究

进行了三相电压型整流器(VSR)瞬时有功功率和瞬时无功功率的控制来达到对系统输入电流和输出电压控制的原理分析,提出了基于滑模变结构的空间电压矢量调制的直接功率控制策略,建立了直接功率控制系统Simulink模型,完成了实例仿真.仿真结果表明,使用该控制策略的三相PWM整流器具有更快的响应速度和更好的鲁棒性.     

PWM整流器空间矢量控制改进算法研究

分析并建立了三相电压型PWM整流器(VSR)在d-q坐标系下的数学模型,提出了一种空间矢量的简化算法,该方法根据参考电压矢量在α-β坐标系上的分量,直接计算电压空间矢量在各个扇区内的作用时间,简化了运算过程,在Matlab/Simulink环境中建立了仿真模型.仿真结果表明,所设计的整流器具有优良的稳态性能和快速的动态响应性能,实现简单,具有一定的实用价值.     

三相PWM整流器的小信号建模及其双闭环控制

采用开关函数描述的三相PWM整流器的数学模型为非线性模型,控制器的设计比较困难。利用开关周期平均法建立三相电压型PWM整流器(VSR)的平均模型,扰动分离后分别得到稳态模型和小信号模型,其小信号模型即为线性时不变模型。基于小信号模型设计了电压外环和电流内环的PI控制器。最后通过Matlab仿真验证了小信号建模和控制器设计的正确性。     

基于dq变换的三相VSR的研究

建立了基于d-q同步旋转坐标系下的三相电压型PWM整流器(VSR)解耦状态方程,给出了双闭环控制策略,即电流内环实现指令电流跟踪控制,电压外环实现稳压输出。在此基础上,提出了SVPWM快速算法,完成了指令电压矢量所在扇区的判断和不同扇区PWM调制波占空比计算方法,避免了非线性运算,提高了运算速度和计算精度。最后,在MATLAB/SIMULINK环境下建立了系统的仿真模型,并进行实验样机的研制,仿真和实验结果表明：所设计的三相PWM整流器实现了单位功率因数运行,输入电流谐波含量低,输出直流电压稳定。     

高功率因数PWM整流器的研究

从三相电压型PWM整流器的主电路拓扑结构出发,分析建立了VSR的一般数学模型及在dq坐标系下的数学模型。根据简化的dq模型设计电流、电压调节器的PI参数,采用一种简化的SVPWM控制策略来实现PWM控制,在Matlab/Simulink中建立了仿真模型。仿真结果表明,所设计的系统交流侧电流波形好,系统稳定性好,动态响应速度快,且可以实现能量的双向流动,能量回馈,和单位功率因数控制。最后根据实际运用中的"死区问题",研究了基于DSP的实现方法。     

三相电压型PWM整流器的IDA-PB控制

提出了适用于三相电压型PWM整流器的IDA-PB控制策略.基于Hamilton方程推导了三相电压型PWM整流器的PCH(Port Control Hamiltonian)模型,利用系统的无源性设计了PWM整流器的IDA-PB控制算法,对其提出了改进方案.最后对所设计的方法进行了仿真,结果表明所设计的IDA-PB控制算法具有良好的动、静态性能和鲁棒性.     

无死区三相高功率因数整流器可逆运行研究

分析了三相电压型PWM整流器系统的拓扑结构,建立了电压型PWM整流器(VSR)在d,q坐标系下的数学模型.采用直接电流控制策略和双闭环控制结构,按此结构确定PI控制器的参数.在Matlab/Simulink环境中建立了仿真模型,结果表明所设计的整流器具有优良的稳态性能和快速的动态响应性能,实现简单,具有一定的实用价值.设计了一台10 kW的样机,用TMS320F2812实现了整个控制过程,得到了满意的功率因数校正结果.     

一种改进的三相VSR双闭环控制系统

提出了一种改进的三相VSR（电压源整流器）双闭环控制系统,研究了三相VSR双闭环控制系统的工程化设计方法和控制器参数整定算法,应用该方法设计了基于dq模型的单位功率因数PWM VSR控制器,并对该控制系统进行了实验分析.结果表明,这种改进的工程化设计方法和控制器参数整定算法对VSR系统是适合的,具有较强的实用性.     

基于简化三电平SVPWM算法的整流器研究

在d,q坐标系下建立了基于开关函数的三电平中点箝位电压型整流器高频数学模型,在此基础上,采用电压外环和电流内环的双闭环控制实现了三电平整流器的高性能特性。采用简化的三电平SVPWM算法实现了脉宽调制,通过改变时间控制因子的大小解决了三电平整流器所固有的直流侧中点电压平衡问题,简化了中点电压平衡控制策略。通过Matlab7.1下的仿真平台和以DSPF2812为主控制器的实验平台验证了该控制系统的优越性能。     

三相电压型PWM整流器的双滑模控制方案研究

三相电压型PWM整流器是一个强非线性系统,采用常规线性控制难以达到理想的控制效果,动态性能差且参数调节复杂。滑模控制(SMC)可有效解决非线性系统的控制问题。针对电压外环采用滑模控制而电流内环采用非滑模控制方案对PWM整流器整体动态性能和鲁棒性的影响,提出了电压外环和电流内环均采用滑模控制的双滑模控制方案。给出了双滑模控制系统的详细设计过程,并通过Matlab/Simulink搭建了系统仿真模型,对双滑模控制方案和电压外环采用滑模控制、电流内环采用PI控制方案进行对比仿真。结果表明,采用双滑模控制的PWM整流器系统不仅设计和实现简单,而且具有更优越的鲁棒性和动态性能。     

基于空间矢量控制的PWM整流器建模与仿真

为了设计三相电压型PWM整流器系统,需要建立系统仿真模型进行控制方案和参数的验证,首先由整流器拓扑结构得到了同步旋转坐标系下的数学模型,根据此模型建立了基于电压外环和电流内环的双闭环控制系统,并给出了具体设计方法。采用简化的SVPWM控制策略来实现整流器电流控制的目的,通过Matlab/Simulink对系统进行了仿真,仿真结果表明整流器能够输出稳定的直流电压,实现了能量的双向流动和单位功率因数运行,从而验证了该设计方案的正确性。     

基于非线性PID控制理论的单相PWM整流器研究

在单相电压型PWM整流器的控制方面,基于传统线性控制理论所设计的电压环PI控制器存在着系统动态性能差、参数整定困难等缺点。文章首先以单相电压型PWM整流器的双环控制为基础,对PWM整流器模型进行数学分析,然后引入新的非线性函数对电压环的控制性能进行优化,进而提出了一种单相PWM整流器的电压环非线性PI控制器控制方案。最后利用MATLAB软件搭建仿真平台,与传统PI控制器的仿真对比表明该方案不仅计算简单易于实现,系统的动态性能好而且还能进一步增强系统的抗干扰能力。     

基于瞬时功率理论的电压型PWM整流器研究

针对传统功率定义的局限性,分析了三相电路瞬时功率理论,设计了直接功率控制系统。控制系统采用功率控制内环、直流电压外环的系统结构。在Matlab/Simulink环境下搭建了仿真模型并进行分析。基于DSP芯片适合PWM整流器控制的特点,对直接功率控制系统进行了软硬件设计,在小功率实验系统上进行了调试。实验结果表明,直接功率控制具有功率因数高、效率高、算法及系统结构简单、动态响应快的优点。     

神经PID控制在SVPWM整流器VFDPC中的应用研究

分析了PWM整流器虚拟磁链直接功率控制(VFDPC)的工作原理,得出了基于虚拟磁链观测的瞬时功率估算式。设计了2个高通滤波器级联构成的二阶环节代替纯积分器滤除直流分量来解决虚拟磁链观测中存在的因积分初值选取不当造成的直流偏移问题。为提高PWM整流器直流电压稳定性,在电压外环设计了神经PID控制器。仿真结果表明,与传统PID控制相比,基于神经PID控制的SVPWM整流器直接功率控制系统直流侧电压稳定、动态性能更好。     

基于DSP的三相空间矢量脉宽调制整流器研究

阐述了空间矢量脉宽调制( SVPWM)在电压型整流器(VSR)运用中的基本原理及控制策略,分析得出SVPWM控制可实现高功率因数整流,通过Matlab搭建仿真模型,得出仿真结果.给出了基于DSP实现的三相PWM整流器双闭环控制系统的设计方案,搭建了基于TMS320F2812型DSP控制芯片的VSR实验平台,并给出原理样...     

抗干扰的三相PWM整流器改进前馈控制策略

基于三相PWM整流器的电压、电流双闭环控制结构,不影响系统跟随性的前提下,电流内环加上前馈补偿,提高其抗干扰性能。根据输入输出之间的功率平衡关系,电压外环加上负载电流反馈,抑制负载扰动对系统的影响。对q轴(有功功率轴)电流与d轴(无功功率轴)电流独立控制,并给出了电压调节器与电流调节器的设计、计算方法。最后,通过simulink软件,控制方法采用SVPWM的电流控制方法仿真,表明系统稳定性和抗干扰性都明显提高。     

电压型PWM整流器比例-积分控制器的参数设计

PWM整流器采用直接电流控制策略和双闭环控制结构,内环电流控制器采用电流反馈和电压前馈的解耦控制策略,利用PI调节实现电流的快速跟踪控制。外环电压控制器由PI控制器构成,能够保证直流电压的稳定运行。由整流器的控制结构及其在旋转dq坐标系下引入PI调节器后的数学模型,简化得到电压环、电流环传递函数,根据控制系统要求采用3种方式设计PI参数。分析3种方式设计的PI参数下系统抗扰动性,用MATLAB仿真验证设计方法的正确性,结果表明在采用典型二型系统设计和二阶系统设计方法下,系统具有良好的动态性和稳定性。     

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。