采用DRC-SPWM的VIENNA整流器在 dq坐标系下的数学模型

针对采用双斜坡比较载波调制(DRC-SPWM)的三电平VIENNA整流器在dq坐标系下进行控制时,控制环路中出现Park变换和反Park变换导致系统传递函数无法写出的问题,提出了一种将载波调制变换到dq坐标系下的处理方法,建立了基于MIMO状态空间的LCL滤波器的数学模型,得出了VIENNA整流器完整的数学模型,并对系统的控制环路进行了设计。最后搭建了仿真平台和实验样机,仿真结果和实验结果验证了VIENNA整流器在dq坐标系下数学模型及控制环路设计的合理性及正确性。该方法将VIENNA整流器在dq坐标系下的数学模型完全量化表达,简化了VIENNA整流器控制环路的设计,可以广泛应用于开关电源的输入整流模块中。     

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。     

VIENNA整流器的重复控制实现

VIENNA整流器应用非常广泛,有着很高的研究价值,如何抑制其电流谐波是控制设计的难点之一.在诸多控制方法中,比例谐振以及重复控制是较为突出的方法,而重复控制在抑制谐波方面,较比例谐振控制在控制器的结构上有着更为简单、便于实现的优势.针对VIENNA整流器比例积分(PI)重复控制的设计进行了分析.从理论上分析了其较单PI控制的优劣,从便于工程实现角度出发,介绍了重复控制应用于VIENNA整流器完整的设计步骤,并且通过实际应用验证了该方案的有效性.     

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。     

基于解耦模式单周控制的VIENNA整流器研究

针对电力电子技术和装置低谐波污染的要求,研究了一种基于解耦模式下单周控制的VIENNA(三相三开关三电平)整流器。该控制下的VIENNA整流器具有结构简单、开关损耗小、不需要乘法器、快速实现功率因数校正、谐波含量低、开关频率恒定的优点。分析了VIENNA整流器的工作原理,设计了该拓扑在解耦模式下的单周控制功率因数校正策略,给出了解耦算法和控制方程。最后,通过matlab建立了该电路的仿真模型,仿真结果验证了理论分析和控制算法的正确性。     

基于新型自抗扰控制的VIENNA整流器控制策略

针对VIENNA整流器采用传统比例积分控制存在动态响应慢、抗干扰能力差等问题,提出自抗扰和滑模控制相结合的复合控制,将滑模控制中的滑模面和切换律引入自抗扰控制器中,设计了基于改进的自抗扰控制的VIENNA整流器电压外环控制器,采用切换律的概念,以获取整流器系统的主输出,增强了VIENNA整流器的抗干扰性并提高了系统的稳定性。仿真和样机验证了该控制策略的可行性。     

基于滞环控制的高功率因数VIENNA整流电路的研究

针对三相VIENNA整流器谐波畸变率高、功率因数低等问题,本研究以三相VIENNA整流器为研究对象,研究了拓扑结构、基本工作模态、功率因数、控制方法、仿真等。采用电压外环电流内环的滞环控制策略,并通过MATLAB/Simulink仿真软件进行开环以及闭环的模拟仿真,通过仿真的对比和试验,结果表明:使用滞环控制策略的三相VIENNA整流器可以满足直流侧稳压输出和功率因数校正等要求,同时也降低了交流侧输入电流的谐波含量。     

多VIENNA级联型整流电路的协调控制

针对级联式高压整流电路的控制问题,采用多个VIENNA整流器级联构成高压直流系统,设计了主电路拓扑与双闭环控制器,并提出一种多VIENNA整流器电压平衡的协调控制策略。通过仿真试验,验证了双闭环级联型VIENNA高压整流电路的稳定性及其协调控制的正确性。     

一种实现VIENNA整流器SVPWM调制效果的快速方法

针对常规VIENNA整流器的空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)计算量大、方法过于复杂、实时性要求高的场合应用受到限制的问题,提出了一种可直接实现VIENNA整流器SVPWM的数学优化方法.首先,根据VIENNA整流器数学模型,结合脉宽调制的约束条件,定义...     

分流式三相VIENNA软开关整流器研究

三相VIENNA整流器具有谐波小、功率因数高、开关应力低和无桥臂直通风险等优点.但是,三相VIENNA整流电路的基本PFC结构采用的是Boost单元,存在升压二极管的反向恢复问题,且开关损耗大、电磁干扰大、电能传输效率低,对整流器的性能提升造成了一定限制.基于此,文中提出了一种分流式三相VIENNA软开关整流器,该整流器解决了升压二极管的反向恢复问题,实现了开关器件全范围内的零电流开通与零电压关断,具有结构简单、高效率的优良特性.文中详细分析了该整流器的基本工作原理、软开关实现条件以及器件应力等,给出了该电路参数的设计方法,搭建了分流式三相VIENNA软开关整流器的实验平台,验证了所研究整流器的有效性和优越性.     

基于平均电流算法的VIENNA整流技术的研究

为了提高三相PFC的稳定性和高效性,降低系统成本,设计了基于平均电流控制算法的三相VIENNA整流器,该整流器利用平均电流控制算法和VIENNA整流结构相结合,采用数字控制方式。为了保证系统在输出正负母线正负电压平衡,系统引入母线电压均衡控制。实验结果表明,基于该设计方法的6,2kW三相PFC整流器,可靠稳定,功率因数可达到99%,效率可达到96%。     

低谐波低纹波整流器的研究与设计

整流器被广泛应用于各种电力电子设备,其谐波问题日益受人们重视,设计谐波注入损耗小且输出纹波小的整流系统迫在眉睫.本系统的电压外环采用响应速度快、超调量小、动态性能好的智能型PI调节器,电流内环采用普通PI调节器,保证系统较强的鲁棒性.市电输入前加了EMI滤波器,输出电压采用切比雪夫滤波和中值平均的数字滤波,达到谐波低与...     

VIENNA整流器的滞环电流控制研究

通过分析三相三开关三电平(VIENNA)整流器的工作原理,提出了基于滞环电流比较的控制策略,并将母线电压偏差引入电流参考,通过调节电流参考的直流偏移实现中性点电压平衡。最后通过VIENNA整流器的仿真和2kW样机试验,在电压、负载突变及三相不平衡条件下,验证了控制方法的可行性。稳态条件下其谐波畸变率小于3%,功率因数为0.99。     

基于PR控制的VIENNA整流器高次谐波抑制

三相VIENNA整流器采用传统双闭环线性比例积分(Proportional Integral,PI)控制难以实现对输入交流量的无静差跟踪调节,同时dq轴解耦需要多次坐标变换,不利于数字实现且会给网侧电流带来高次谐波。基于此,本文将多个比例谐振(Proportional Resonant,PR)控制器并联模块引入三相VIENNA整流器,根据其数学模型在αβ坐标系下的特性设计了电流环,改善了网侧电流质量,降低了高次谐波含量,消除了电压电流相位差,实现了无静差跟踪。在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型,仿真结果表明该控制策略可有效降低网侧电流谐波含量     

基于Lyapunov函数的全数字锁相环的优化设计

对三相输入电压畸变条件下的矢量型数字锁相环工作原理及其非线性动态模型进行了研究,给出了一种基于Lyapunov函数的具有高稳定性和相位跟踪能力的三相数字PLL的设计方法。对环路滤波控制器和具有自动复位功能的压控振荡器分别进行离散化,解决了数字化过程中处理器有限字长的问题。对三相输入相不平衡、谐波、偏移等畸变条件下的PLL误差进行了计算和分析,采用PI控制器取代传统的环路滤波器,提高了三相数字锁相环抑制畸变的能力和跟踪响应的速度。采用DSP实现三相数字锁相环技术,并用于6kW逆变器功率因数的控制中,仿真和实验均验证了理论分析的正确性。     

级联H桥整流器谐波分析及混合控制

针对单相级联H桥整流器(cascaded H-bridge rectifier, CHBR)输入输出瞬时功率不平衡导致直流侧电压中含有二倍频纹波,造成网侧电流低次谐波污染的问题,提出了一种嵌入N次陷波滤波器的混合控制策略。首先根据CHBR数学模型和双闭环控制策略,分析CHBR网侧电流谐波产生的机理及推导其谐波分布规律。其次在dq旋转坐标系下的前馈解耦控制基础上,引入瞬态直接电流控制思想。然后分析了N次陷波滤波器对网侧电流谐波的抑制效果,给出N次陷波滤波器参数设计和离散方法。接着详细讨论了N次陷波器嵌入电流内环控制的设计方法,该方法有效抑制了网侧电流的3、5、7次等低次谐波,减少了PI控制器的负荷。最后,实验结果表明所提控制策略具有更小的电压超调和更短的动态响应时间,明显降低了网侧电流畸变率。     

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。     

三相BUCK型SVPWM整流器LC振荡阻尼混合控制

为了抑制电流型PWM整流器输入侧LC滤波器谐振引起网侧电流畸变和系统振荡,提出了一种采用有源阻尼控制和改进SVPWM技术结合的控制策略。采用虚拟谐波阻尼器的有源控制策略,在控制过程中增加虚拟的等效阻尼电阻,能够在不改变基波功率流动的前提下抑制LC谐振引起的畸变和振荡。分析BUCK型PWM整流器的数学模型,比较无源阻尼和有源阻尼控制优缺点,在采用改进SVPWM的BUCK型整流器中引入有源阻尼补偿器。仿真和实验结果表明,所提出的控制方法能够有效地减小线电流畸变,改善系统稳定性,具有一定的工程实用价值。     

三相线电压级联VIENNA变换器原理及仿真分析

提出一种能量单向传输的、能在高压下完成单位功率因数整流的三相线电压级联VIENNA变换器拓扑,此新型变换器可作为新一代高频隔离中高压变压变频器的整流级。分析了该拓扑的工作原理及向更高级数拓展的方法,提出了相应的控制策略,并进行了仿真研究。理论分析和仿真结果表明,所提新型变换器拓扑在合适的控制策略下,可以具有很高的功率因数和很低的总谐波畸变THD;可以始终保持各模块直流输出电压均衡一致性。与传统级联变换器相比,可大大减少全控器件个数和耐压值,从而使得控制复杂度和成本均得以降低。