三相电压型PWM整流器控制技术研究

提出了一种新的三相电压型ＰＷＭ整流器控制方案,该方案基于矢量控制的思想,用于交流电机矢量调速的集成芯片（ＡＤ２Ｓ１００）应用到高频整流领域,使得控制电路大为简化。文中建立了ＰＷＭ整流器的传递函数模型,为这类系统综合提供了依据,仿真与实验均证明了控制方案的可行性。     

PWM整流器的电压控制策略研究

通过对ＰＷＭ开关模式整流器（ＳＭＲ）交流侧相量关系的分析,提出了一种通过矢量合成对整流器交流侧基波电压的幅值和相位实现协调控制的方法。仿真和实验证明,整流器可工作于功率因数近似为１的整流呀逆变状态。     

PWM高频整流器系统的死区效应分析

详细地阐述了死区累积效应这一非线性因素造成ＰＷＭ高频整流器系统小形畸变的机理,着重分析了死区基波电压对系统输入侧线电流波开的负面影响,并提出相应的改进电压空间矢量ＰＷＭ调制方式,数字仿真的结果验证了分析了正确性。     

基于空间矢量SPWM控制的高频整流器

阐述了基于自然采样ＳＰＷＭ控制的三相电压型高频整流器的基本工作原理。在此基础上提出了基于空间矢量调制技术的控制算法，降低了系统对直流侧电压幅值过高的要求，并应用双８０Ｃ１９６ＫＣ单片机实现了数字化控制，实验结果证明了基于空间矢量控制的ＳＰＷＭ整流器具有常规整流器所没有的优良特性。     

小矢量合成虚拟矢量的三电平整流器脉宽调制

根据三电平整流器的数学模型,直观地分析了三电平整流器直流侧中点电位与电压矢量的关系.提出了一种小矢量合成虚拟矢量的脉宽调制策略,该策略采用小矢量合成虚拟中矢量,使直流侧中点电位的平衡度和平衡能力大大提高,特别在整流器启动等电流变化剧烈的场合.通过调制模式对整流器性能进行分析,对三电平整流器装置的产品化有实用价值.系统仿真验证了该方法的正确性.     

三电平整流器弃用中矢量的对称三区电压矢量调制策略

根据基于目标控制的三电平PWM整流器的数学模型,详细分析了三电平各电压矢量对直流侧中点电压的影响,提出了一种弃用中矢量的对称三区的电压矢量调制策略。对该法在不同调制模式下整流器的性能进行了深入仿真研究。该方法电压矢量分区少,算法简单。由于弃用了中矢量,电压矢量调制策略本身的直流侧中点电压达到了自平衡。仿真和实验结果表明,三电平PWM整流器性能稳定,功率因数高,方法正确有效。与传统调制策略相比,当网侧电流幅值变化较大时,该方法的直流侧中点电压平衡效果仍然很好。     

采用空间电压矢量PWM方法三电平逆变器研究

对基于空间电压矢量的三电平逆变器ＰＷＭ算法进行了推导,用了一种根据参考电压矢量幅值和相位角的变化,来生成三电平ＰＷＭ波的工作模式。采用１６位单片机８０９８组成数字系统,编制软件在线实施所提出的ＰＷＭ波生成方案,并带动三相交流异步电动机进行了实验研究,验证了所设计的三电平逆变器ＰＷＭ方案的可行性。     

基于简化SVPWM算法双三电平变换器研究

详细分析了三电平SVPWM的简化算法,将传统两电平电压空间矢量控制算法应用于双三电平变换器。在d-q坐标系下建立基于开关函数的三电平中点钳位电压型整流器高频数学模型,在此基础上采用电压外环与电流内环的双闭环控制来实现三电平整流器的高性能特性。利用三电平矢量控制算法,实现电机的无速度传感器矢量控制。在实验室中以DSP F2812为主控制器建立实验平台,验证了采用上述算法的优越性能。     

三相VIENNA整流器矢量控制策略的研究

针对三电平VIENNA整流器存在中点电位波动、控制复杂的问题,将直流侧中点电压偏差引入到电压定向电流解耦的双环控制中,通过调整矢量作用时间来达到直流侧中点电压平衡控制,并探究了一种三电平空间矢量平面简化到两电平矢量平面的简化空间矢量脉宽调制算法。最后通过MATLAB/Simulink搭建VIENNA整流器矢量控制仿真模型,通过仿真分析证实了该控制策略简单可行,且具有良好的动态性能和静态性能。     

混合箝位式三电平整流器控制策略研究

针对高压、大功率混合箝位式三电平脉宽调制(PWM)整流器,分析了其功率开关器件控制规则并建立了数学模型,提出基于参考电压分解的三电平优化空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法和电网电压定向直接电流控制策略,实现了混合箝位式三电平整流器的高动态性能控制。通过分析64种电压空间矢量对整流器直流侧中点电位的影响特性,首次提出混合箝位式三电平整流器冗余"七段式"空间矢量组合选择策略,实现了直流侧中点电位的自平衡控制。实验结果表明所提出的控制策略实用、可行。     

用EMTP/ATP研究高压限流熔断器暂态过程

为正确模拟高压限流熔断器的熔断过程及熔断过程中产生的电压、电流对短路试验系统的影响,以电磁暂态分析程序EMTP/ATP为平台,以高压限流熔断器短路试验系统为研究主体,建立了含有熔断器和氧化锌避雷器的非线性电路仿真模型并对高压限流熔断器暂态过程进行了仿真分析。仿真电路中为了更加准确地模拟出熔断器电阻的复杂变化过程,采用了多个时变非线性电阻串联的方法来等效熔断器电阻。与传统的用单个时变非线性电阻等效的方法相比,该方法使熔断器暂态过程的模拟更加精确。仿真算得的熔断器暂态过程主要参数与实际试验结果比较一致,充分说明了该种方法对于模拟高压限流熔断器暂态过程的正确性。     

串并联谐振DC-AC变换器原理分析、建模及仿真

针对串联谐振和并联谐振直流环节变换器存在的谐振峰值电压过高,谐振峰值电流过大的缺点,提出了串并联谐振直流环节变换器拓扑概念。新型软开关变换器的主要优点为：谐振峰值电压可以控制在输入直流电源电压Ｕｓ,谐振频率高,谐振电路开关元件少,控制简单,且各种ＰＷＭ调制策略均可适用。文中分析了该变换器的荼原理,建立了系统的数学模型,进行了多种工作条件下的计算机仿真与实验研究。仿真与实验结果证明了该新型变换器工作     

基于子模块电容电压允许值的MMC均压控制策略

针对模块化多电平变换器（modular multilevel converter,MMC）传统子模块（sub-module,SM）均压策略存在的开关频率高、开关损耗量多、计算量大等问题,提出基于子模块电容电压允许值的均压控制策略。通过引入电容电压允许值变量,使得SM电压始终在规定的范围内运行,降低了功率器件损耗。与此同时,由于不需要每个控制周期对全部SM进行排序,进一步减少了控制策略的计算量。通过仿真结果验证了所提策略的有效性,可以显著减少单位时间内功率器件的开关次数。     

Proposal of Series‐Parallel Continuously Regulated Chopper Suitable for Auxiliary Power Supply of Railway Vehicle

The conventional auxiliary power supply (APS) of a railway vehicle is directly connected to the catenary through the LC filter. Hence, the switching devices of the APS must have a high breakdown voltage to account for catenary voltage fluctuation. On the other hand, low‐voltage switching devices have better characteristics that are desirable for low‐loss and high‐frequency operation. Therefore, a step‐down converter is incorporated between the LC filter and inverter to adapt to catenary voltage fluctuations when using low‐voltage switching devices. This paper proposes the series‐parallel continuously regulated chopper as a novel step‐down converter. First, the fundamental operation characteristics and output voltage control method of the proposed chopper are introduced. The simulation and experimental results for the fundamental characteristics are then described; the simulation and experimental values were almost the same as the theoretical values. The proposed chopper controls the output voltage at the expected value without dramatic fluctuation regardless of the input voltage fluctuation. In addition, a resonance damping control for a constant power load is proposed. The operational characteristics were considered under different potential distributions or load conditions.     

适用于FPGA的模块化多电平换流器电容电压均衡控制方法

子模块电容电压均衡是模块化多电平换流器稳定运行的重要前提。针对传统均压控制方法排序计算量大、器件开关频率高的问题,从实际工程角度出发,提出了一种适用于现场可编程门阵列的新型电容电压平衡控制方法。根据正常运行时电容电压波动范围划分若干子区间,并依据实时采集到的电容电压将子模块匹配到相应的子区间分组内。在此基础上,针对电容电压在额定值附近的子模块,分组时考虑上一时刻的开关状态,并遵循尽量维持原有开关状态不变的原则进一步降低了器件的开关频率。在ML605-FPGA板卡中开发实现所提方法,并与实时数字仿真器组成硬件在环实时仿真系统。仿真实验结果验证了该方法的可行性与有效性。     

基于恒定开关频率的永磁同步电机直接转矩控制

通过定子磁链及其给定幅值和定子电流来估算恒定开关周期内加在电机定子绕组上的参考电压,同时利用空间电压矢量调制方法使逆变器处于恒定的工作频率,开关频率越高,控制性能越好。仿真结果表明该方法有效。     

串并联谐振倍压变换器原理分析、建模及仿真

针对串联谐振和并联谐振直流环节存在的谐振峰值电压过高和谐振峰值电流过大的缺点,以及对高电压小电流的要求,提出了串并联谐振倍压变换器拓扑的概念。文中分析了该变换器的工作原理,建立了系统数学模型,给出了该变换器的输出特性。仿真和实验结果证明了新型变换器原理和理论分析的正确性。     

基于改进功率环的微电网对等控制策略研究

基于传统下垂控制方法存在的不足,同时考虑减小微电网依赖于通信系统,使负荷和分布式电源能够即插即用,提出一种基于改进功率环的微电网对等控制策略。传统的下垂控制方法会造成系统频率和交流母线电压的偏差,针对该问题,引入电压补偿环节和频率补偿环节,构建改进的功率环反馈控制器。利用该控制策略对由2台同容量分布式电源构成的微电网进行仿真分析,并和采用传统下垂控制方法所得结果进行比较,此外,在并网/孤网切换模式和负荷投切模式下,分析该控制策略下的微电网运行特性,仿真结果表明了基于改进功率环的微电网对等控制策略能够有效降低系统频率和交流母线电压的偏差。     

级联式电力电子变压器混合脉宽调制谐波分析及均衡控制

针对基于级联H桥及隔离双向DC/DC变换器的电力电子变压器,提出一种混合工频和高频调制的混合脉宽调制(HPWM)策略。基于波形合成原理及双重傅里叶积分方法,对5电平级联H桥HPWM输出电压频谱表达式进行了理论推导,并与载波移相调制时输出电压谐波特性进行对比。结果表明HPWM输出电压波形仅含有基波与载波边带谐波,在不增加谐波总畸变率的同时可降低系统开关频率。为解决HPWM时各模块开关模式不对称造成的中间直流电压不均衡问题,提出一种前级级联H桥采用开关函数轮换控制与后级隔离双向DC/DC变换器电压反馈加前馈控制相结合的子模块均衡控制策略,有效确保子模块功率及电容电压处于相同的动态变化范围。仿真和实验结果验证了HPWM谐波分析的正确性及所提控制策略的有效性。     

A bidirectional diode containing multilevel inverter topology with reduced switch count and driver

In this paper, a bidirectional diode containing multilevel inverter is introduced to reduce the number of switching elements especially in the case of a high number of output voltage levels. In comparison with classic and recently introduced symmetrical topologies, which are trying to reduce the switch count, this topology has a lower number of semiconductor switches in the same number of output voltage levels. This makes the proposed inverter to be a suitable choice for medium voltage applications like renewable energy applications as well as medium voltage electric drives. Moreover, it can be used in a cascaded configuration for high voltage levels. To depict the performance of the proposed structure, a comprehensive comparison is made between this topology and classic and recently proposed symmetric topologies in terms of switch and gate driver count, power losses, and cost. The performance of the proposed symmetrical 11-level converter is analyzed and simulated in MATLAB/Simulink for both PWM and selective harmonic elimination switching methods. Not only the results are desirable but also the experimental results of laboratory prototype validate the simulation results.