三相PWM整流器模型预测的直接功率控制研究

三相PWM整流器在新能源发电并网、电机变频控制等领域得到了广泛的应用。本文研究了三相PWM整流器基于模型预测的直接功率控制算法(MPC-DPC)。MPC-DPC在每个采样周期内,通过电网电压矢量选择有效作用矢量,为实现定频控制和减小开关损耗,结合零矢量采用3+3的矢量序列,并以减小有功功率和无功功率偏差为目标,计算出每个矢量的最优作用时间。对MPC-DPC算法进行了仿真研究,结果表明,MPC-DPC具有良好的动静态性能。     

基于单神经元自适应PI的PWM整流器控制

根据三相电压型PWM整流器的基本结构及数学模型,推出以电网电压定向的矢量控制方法,在Matlab环境下搭建了三相PWM整流器控制系统仿真模型。将单神经元自适应PI控制引入到系统中,用S函数实现了单神经元自适应PI控制算法,对基于单神经元自适应PI控制算法与基于普通PI控制算法的三相PWM整流器系统分别进行了特性仿真,结...     

三相四桥臂整流器的单周期控制

三相电压型PWM整流器可以减小输入电流谐波含量,提高系统功率因数。在一些需要采用3P4W连接方式的场合里,三相四桥臂整流电路是常见的3P4W系统拓扑中的一种。PFC电路的单周期控制因其控制简单,无需乘法器及采样输入电压得到广泛研究。此外,单周期控制方案在不同电路拓扑中的扩展应用是其重要研究方向之一。本文推导了三相四桥臂整流器的单周期控制理论依据,分析了采用传统的单边沿脉宽调制方案的整流器工作模态以及对输入电流的影响,揭示了在传统的单边沿脉宽调制方式下,整流器输入电流含有较大幅值的直流分量且该直流分量与整流器的开关周期成正比,与输入滤波电感成反比。提出采用关于x轴对称的双边沿脉宽调制方案,新的控制方法可以有效的抑制单周期控制的三相四桥臂整流器输入电流直流分量,从而大幅改善输入电流波形质量。系统仿真与实验验证了理论分析的正确性。     

风力发电中电压跌落瞬间PWM整流器性能研究

为了在电压跌落瞬间满足电网对风力发电系统的要求,本文对常规的矢量电流控制器和双矢量电流控制器下的三相电压型PWM整流器分别进行了研究,并重点介绍了双矢量电流控制器情况下的整流器数学模型、参考电流及控制电压的计算方法.在文中利用Matlab对两种电流控制器控制下的三相电压型PWM整流器分别进行了仿真,并对它们在电压跌落情况下的性能做了分析比较.通过分析研究可以明确,双矢量电流控制器更适合于PWM整流器在电压瞬间跌落情况下的控制.     

电网不平衡条件下PWM整流器的并联控制方法

针对电网不平衡的情况下三相电压型PWM整流器易产生交流电流和直流电压谐波的问题,提出采用两组PWM整流器并联形式的解决方案. 一组作为主整流器,用以产生正序电流,另一组作为辅助整流器,用以产生负序电流,同时保证主、辅整流器输出到直流侧的瞬时功率之和不含交流分量.推导正、负序电流与电网正、负序电压及直流功率的关系,并设计出控制系统.建立基于Matlab的三相电压型PWM整流器的仿真平台对三相电压型PWM整流器在电网电压不平衡时不同负载工况的条件下进行充分仿真研究.仿真结果表明,本文所提出的方法能够将三相电压型PWM整流器的谐波抑制到电网平衡条件下的水平.     

PWM整流器中相序调整的新方法

建立三相电压型PWM整流器的数学模型,并在此基础上针对PWM整流器输入端的相序与电网相序不能匹配问题,通过对整流器输入端的电压、电流相位和内部算法中扇区号排列顺序的分析,提出一种新的三相电源相序调整方法,能有效匹配整流器与电网的相序。最后通过仿真和实际运行验证了该方法的可行性。     

一种新型三相电压型PWM整流器无差拍预测直接功率控制

传统三相电压型PWM整流器无差拍预测直接功率控制在理想电网下具有网侧电流谐波含量低、瞬时功率脉动小和开关频率固定等优点。但三相电网不平衡时,如果仍然采用传统控制策略,将导致网侧电流谐波含量高、瞬时功率脉动大。为此,采用新型瞬时功率定义,提出一种新型无差拍预测控制策略。新型控制策略以消除瞬时有功功率中二倍频分量为控制目标,结合PWM整流器的功率控制模型,获取下一周期电压矢量参考值,并利用空间矢量脉宽调制来生成该矢量。此外,引入了准积分反馈校正环节,在每个周期对新型瞬时功率的预测给定值进行修正。仿真和实验结果表明,新型控制策略能有效抑制电流谐波分量以及瞬时功率脉动,实现电网平衡和不平衡下的正常工作。     

基于矢量运算的OCC-APF在不对称 系统下的研究

目前电力系统中广泛使用基于矢量运算的单周控制有源滤波器(OCC-APF)来消除谐波,但当三相不对称系统某相电压缺失时,按照传统电压矢量分区将造成单周控制器性能急剧下降。为了解决这种极限情况,本文依据不对称系统下OCC-APF的工作特性,提出了一种由电源电压非零序分量过零点重新划分矢量区间的方案,通过编程和仿真证明所提方法的有效性,该方法的提出对于OCC-APF在电力系统中的推广具有重要意义。     

基于一种新型锁相环的三相PWM整流器矢量控制

三相整流器电网电压定向控制时,电网电压传感器的电网电压定向方法成本高,无电网电压传感器虚拟电网磁链定向方法的精确度低。针对这些问题,提出了一种基于新型锁相环的PWM整流器矢量控制方法。该方法采用基于电压静止坐标系构造定向进行三相PWM整流器空间矢量控制,利用单相电压构造出相位相差90°的静止坐标系,并且在电网电压不平衡时可以按照电网电压平衡时的控制策略进行控制,该方法易于实现,可以很好地跟踪电网电压角度、母线电压稳定、矢量控制性能良好、可节省成本。仿真和实验验证结果表明:该方法正确且有效,有较好的工程应用价值。     

直驱永磁同步风电机组不对称故障穿越的研究

分析电网发生不对称故障对直驱永磁风力发电机组(D-PMSG)的影响,研究其控制策略,以提高其不对称故障穿越的能力。把电网电压实时引入机侧整流器参考功率的计算中,提出了按照电网正序电压和其额定电压的比减小发电机输出功率的控制策略。建立了经背靠背双PWM变流器并网的D-PMSG仿真模型。机侧整流器控制内环采用电流前馈控制,外环采用功率环控制发电机输出功率。网侧逆变器控制内环采用电流前馈控制,并控制负序电流为零,外环采用电压环稳定直流电压。仿真结果表明,在不对称故障时,这种策略保持了发电机功率平衡和变流器功率平衡,限制了直流电压的升高,保持了逆变器三相电流对称,实现了机组不对称故障穿越。     

基于单周期控制的高功率因数整流器在不平衡系统下的特性

在飞机电气系统中，随着电力电子装置的广泛应用，交流供电系统的电能质量问题受到越来越多的关注。对于三相三开关高功率因数整流器来说，单周期控制是一种可靠简单的非线性大信号控制方式，该文研究了在飞机三相电源不平衡情况下的单周期控制高功率因数整流器的工作特性。仿真分析和试验结果都表明单周期控制在飞机三相电网平衡与不平衡条件下能够实现输入电流低失真度以及交流侧高功率因数，这对于单周期控制技术在飞机电气系统中的推广应用具有重要意义。     

30^o-390^o矢量模式单周控制三相三线制三电平APF

为了减小有源电力滤波器（APF）的开关应力和损耗，便于实现用低耐压开关器件提高APF功率等级，提出了一种基于30^o-390^o区间矢量模式单周控制三相三线制三电平APF。APF主电路采用二极管钳位型三电平拓扑结构，控制策略采用矢量模式单周控制。推导建立了所提出的APF数学模型和控制目标方程，详细分析了系统稳定性和PI调节器设计，并比较了30^o-390^o区间和0^o-360^o区间矢量模式单周控制的区别和联系。最后对APF工作于三相电源平衡和不平衡时的情况分别进行了仿真和实验研究，研究结果表明．所提出的APF能有效地补偿系统谐波和无功电流，补偿性能好，验证了所提出的控制方法的可行性和有效性。     

基于单周期控制的三相PFC整流器在输入电压不对称时的改进策略

分析了基于单周期控制技术的双并联升压型三相PFC整流器在电网电压不对称时输入电流跟踪输入电压不良的问题,提出了一种有效的改进措施,通过计算相电压不对称系数,对占空比计算公式进行修正,以消除不对称电压对输入电流波形跟踪不良的影响,使每相电流均和各自的电压同相,从而实现单位功率因数和低电流畸变。在任意时刻,该整流器只需要两个开关管工作在高频状态,从而使开关管的总体损耗程度进一步降低。最后通过硬件实验验证了该控制策略的正确性。     

基于三相全桥逆变器的DVR单周控制策略研究

提出了一种基于三相全桥逆变器的三相四线系统动态电压调节器DVR(Dynamic Voltage Regulator)的单周控制策略,建立了单周控制模型。该模型采用2个积分器,分别完成在三相电压正半周和负半周的积分,积分器输出送到比较器与电源相电压采样值和参考信号的差比较,其输出决定了6个R-S触发器的状态,经驱动器实现对12个开关的控制。该模型可以对三相电源的骤变进行独立补偿。对所建立的模型就电压骤降和骤升、电源不对称以及对电源中含有谐波等情况进行了仿真验证。结果表明,该模型对电源电压有很好的补偿效果且对电源谐波有很好的抑制作用。     

电网电压不平衡下星形级联H桥STATCOM的三相直流电压偏离控制策略

电网电压不平衡下,星形级联H桥STATCOM的三相直流电压通常被控制为相等。然而,为了应对电网的负序电压,三相调制波会变得不平衡。不平衡的调制波会减少STATCOM输出电压的阶梯数,同时还会使得三相直流电压的二次脉动不平衡,由此增加了输出电流的高频与低频的谐波含量。不仅如此,输出电流中还需要注入负序分量用来重新分配三相有功功率实现三相直流电压均衡,由此不利于电网的电能质量。为了提高电流的质量,在电网电压不平衡下将三相直流电压调节为不相等值,从而保证三相调制波的平衡且三相调制最大。基于这个思想,通过正负序分离,在满足电流平衡的前提下推导出三相直流电压参考值。同时,为了维持三相直流电压的稳定,推导了由三相直流电压偏差所产生的输出零序电压,由此分析STATCOM三相输入的功率流,发现由负序电压和零序电压产生的功率相互抵消,这就意味着STATCOM的三相直流电压可以自稳定,无需注入额外的负序电流用来实现三相直流电压稳定。最后,搭建400 V/±5 kvar的星形级联H桥STATCOM样机,验证了提出方法的可行性与有效性。     

面向独立供电系统的四桥臂电流源变流器3D-SVPWM方法

针对传统电流源变流器的调制方法无法实现三相四桥臂电流源变流器在不平衡负载下的三相电压平衡控制,且会有较高的共模电压的问题,提出了一种三相四桥臂电流源变流器的三维空间矢量脉宽调制（3D-SVPWM）方法,并将其应用于三相四线制独立供电系统。首先,定义了三维电流空间矢量,分析了不同电流空间矢量对应的共模电压。其次,提出了判断参考矢量所在四面体的方法。然后,通过优化空间矢量顺序,提出一种低开关动作次数下有效减小共模电压的空间矢量顺序。最后,实验表明所提3D-SVPWM方法能够实现三相四桥臂电流源变流器在不平衡负载下的三相电压平衡控制,且能有效降低共模电压。     

新型高压直流输电系统接入三相不平衡电网分析

新型高压直流输电系统接入三相电压不平衡电网时会遇到直流电容电压出现2倍工频纹波的问题,从而导致换流器性能下降,影响整个系统的正常运行。若只考虑基波电动势,使用对称分量法可以将不平衡电压分解成对称的正序和负序2部分,而这2部分平衡且相互独立。换流器d、q轴分量是直流正序分量与2次交流谐波的负序分量之和,参考在电压平衡情况下的数学模型,可以得到三相电压不平衡情况下电压源型换流器在两相同步旋转坐标系下的数学模型,这个数学模型包含正序和负序2个部分。由三相输入的复功率可知,有功功率包含2次余弦和正弦部分,通过正序电流和负序电流分别独立控制的双电流闭环控制方法使其为零,从理论上就可以消除直流电容电压的2次纹波。利用电力系统仿真软件Matlab/Simulink对系统进行仿真,结果表明,双电流闭环的控制方法可消除直流电压的纹波,保证了新型高压直流输电系统在电压不平衡的情况下仍然具有良好的性能。     

一种改进型ip-iq坐标变换电流谐波检测方法

针对现有的一些检测方法在三相电压不对称或畸变时存在的一些缺陷,根据通用瞬时无功功率理论,对传统的ip-iq坐标变换的谐波电流检测方法做了简单的改进。该方法从矢量分析角度出发,利用带通滤波器,根据三相电网电压和电流综合信息,获取ip-iq坐标变换矩阵来实现对谐波电流的检测,省去了三角函数计算和锁相环的使用,简化了计算。该方法既可适用于三相对称正弦电源系统,也可适用于不对称非正弦电源系统和电压畸变系统。仿真结果验证了该方法的正确性。     

实现有源功率解耦控制的改进三相四桥臂拓扑

传统三相四桥臂拓扑在含单相/三相不平衡负载或源的微电网系统中备受关注。然而当采用现有策略控制电压三相平衡时,由于单相/三相不平衡负载或源的存在,交流侧电流存在负序分量,将引起瞬时功率二次脉动,耦合到直流侧,导致直流电压或电流含有二次纹波,影响系统性能和寿命。针对该问题,文中提出了一种改进的三相四桥臂拓扑,并通过有源功率解耦控制,在不增加开关器件的基础上,使交流侧的二次脉动功率由交流侧电容提供,直流侧仅需提供交流侧平均功率分量,实现功率解耦并减小系统总电容量。其次,分析了所提拓扑直流侧所需最低电压和开关器件电流应力的影响因素。最后,仿真以及实验结果表明所提改进拓扑和策略在保证电压质量的同时可以实现有源功率解耦,有利于改善系统性能并实现直流侧电容轻量化。     

不平衡补偿时静止同步补偿器的分相控制

通过分析不平衡补偿时补偿器输出电压与补偿电流的关系,并利用三相三线系统中没有零序电流通道的特点,证明了通过向补偿器三相输出电压中加入零序分量,能够达到使其输出电压幅值相同的目的。基于此原理,提出一种配网静止同步补偿器在不平衡补偿时的分相控制方法。该控制方法以各相无功功率为零作为控制目标,在保持调制比相同的情况下通过调节补偿器各相输出电压相对于系统电压的相角差δ来调节各相的输出电流,实现了补偿器的分相控制。通过分析说明了采用该控制方法的系统达到稳态时,电网电流三相平衡且功率因数为1,达到了无功补偿和负载功率平衡的目的。利用Matlab对分相控制方法进行仿真,仿真结果验证了该控制方法的正确性和有效性。