基于IMC多机传动系统的控制策略研究

针对传统交直交变换器多机传动系统中间直流环节存在大电感或大电容而使其体积大,笨重等的问题,采用了一种新颖的基于间接矩阵变换器IMC的多机传动系统电路拓扑。其结构紧凑,体积小,重量轻;整流级采用两段式PWM调制策略,可获得单位功率因数的正弦输入电流,多个逆变级均采用空间矢量调制,实现各个逆变级的独立控制,获得不同频率和幅值的正弦电压。在这种调制策略的基础上,分析了零矢量重叠PWM分布方式对输入输出性能的影响,它可以实现整流级电路的零电流换流,减少了逆变级的开关次数,极大地降低了开关损耗,提高了变换器的效率。仿真结果表明:采用零矢量重叠的调制策略可以减少输出电压电流的谐波含量,能够有效改善传动系统的动态和稳态性能。     

交直交矩阵变换器及其仿真研究

传统矩阵变换器(CMC)有许多优良的性能,然而由于控制策略复杂而带来的换流问题,使CMC至今还没有应用于工业领域。本文提出了18开关交直交矩阵变换器(AC-DC-AC MC)的拓扑电路,它不但具有与CMC相同的性能,还能够克服CMC的不足之处。结合输入侧零电流换流策略,采用PWM整流控制和SVPWM逆变控制完全解决了换流问题,得到了很好的输入输出波形。仿真实验结果证实了理论的正确性。     

基于简化开关函数的交-直-交变换器建模仿真

采用最简单的开关函数,结合MATLAB/Simulink工具,在一些合理假设的基础上,建立了交-直-交变换器的网侧PWM整流器、电压型逆变器及其RLC负载的简化开关函数模型,并采用电流滞环和空间矢量PWM控制策略实现控制。仿真结果表明建立的模型可以满足交-直-交变换器的拓扑及其控制策略的仿真验证,可为进一步的系统设计和性能分析提供基础。     

矩阵变换器驱动无刷直流电动机间接调制策略

将矩阵变换器用于驱动无刷直流电动机,实现对无刷直流电动机的交-交直接控制.基于矩阵变换器交-直-交等效模型,提出一种新的用于驱动无刷直流电动机的矩阵变换器间接调制策略.兼顾输入输出性能,分别对整流级和逆变级应用不同的PWM调制策略.整流级应用不合零矢量调制,逆变级采用120°PWM斩控调制方式.文中对所采用的调制策略进...     

基于输入电流空间矢量调制-输出滞环电流控制的MC-PMSM矢量控制系统

针对输入电流空间矢量调制.输出滞环电流控制(SVM-HCC)方法存在的缺点,如虚拟整流环节在零矢量导通期间,虚拟逆变环节的输出电流滞环控制失效,提出了将虚拟整流环节中的零矢量用两个互补的非零矢量来合成的思想.该方法将空间矢量的60°相区分为两个30°相区,使用不同的两个互补的非零矢量,使虚拟直流环节具有有效直流电压,从而有效控制电动机电流.对MC-PMSM矢量控制系统的SVM-HCC方法原理进行了详细的推导、分析和试验研究.原理样机试验结果表明,将虚拟整流环节中的零矢量用两个互补的非零矢量来合成后,采用SVM-HCC的矩阵变换器.永磁同步电动机系统不仅具有良好的控制效果和较好的网侧性能,而且输入电流和输出电流波形的正弦性较好.     

电动葫芦型桥式起重机交-交变频驱动装置的研制

针对大多数电动葫芦型起重机采用的绕线感应电机转子串电阻调速方式和交-直-交PWM变频方式存在的缺点,在双变量控制理论的基础上,以80C196KB单片机为核心,研制出了6脉波交-交变频驱动装置.实现了无过零检测、无环流、无控制死区、全开环的低成本交-交变频驱动装置.经过在实验室数据测试分析和现场使用,结果表明:该驱动装置性能稳定良好,维护工作量明显减小,可靠性完全达到工业恶劣环境的要求.     

基于SABER的同步电机交-交变频调速系统性能分析

讨论了采用电力电子仿真软件SABER建立同步电机交-交变频调速系统的模型与仿真方法。分析了系统在不同工作频率下的运行特性，对交-交变频器输入电流及输出电压输出电流进行了谐波分析。指出了输出频率、死区等对交-交变频器的影响。仿真结果表明，基于SABER的同步电机交-交变频调速系统模型是正确的，反映了电路实际工作情况，概念清晰，为后续研究打下了良好的基础。     

基于Matlab的双变量6脉波交-交变频器特性研究

双变量6脉波交-交变频器采用零式结构,由36只晶闸管组成.主电路含6相变压器和3个整流电路模块.每个整流电路模块由12只晶闸管分6组反并联组成.脉冲触发时刻由余弦交截法产生.通过Matlab仿真,得到双变量6脉波交-交变频器各个频段下的电压电流波形.最后对变频器3分频全压进行带载仿真,验证了该变频器的可行性,并为其研制提供重要理论根据.     

交-交直接变换控制下矩阵式变换器的仿真研究

从等效交 -直 -交变换的空间矢量调制方法出发 ,深入分析了矩阵式变换器的变换关系 ,导出了交 -交直接变换控制规律和双空间矢量PWM调制技术 ,实现了交 -交直接变换控制方式下矩阵式变换器的建模和运行分析。针对当前尚无双向开关器件的现状 ,仿真中采用了IG BT组合双向开关并应用半软换流控制实现开关的安全切换 ,非常贴近实际。仿真结果既展现了矩阵式变换器优良的输入、输出特性 ,验证交 -交直接变换控制方法的正确性和可行性 ,更可将仿真中优化出的功率器件开关规律直接应用于矩阵式变换器的实际控制 ,并对IGBT器件的选择提供依据 ,为今后进一步的研究奠定了基础     

正激式交-交型三电平AC/AC变换器

提出了正激式交-交型三电平AC/AC变换器电路拓扑,该电路拓扑由三电平变换器、高频变压器、输出周波变换器等构成,电路拓扑简洁,两级功率变换(LFAC/HFAC/LFAC)、双向功率流、高频电气隔离、输出滤波器前端获得三电平低频电压波,能够将一种不稳定畸变的高压交流电变换成同频率稳定的正弦交流电压,为实现新型电子变压器、正弦交流稳压器和交流调压器提供了技术基础.本文分析研究了这类变换器的电压瞬时值反馈控制策略、工作模式与稳态原理,给出了变换器外特性及磁复位所需满足的条件,并与传统的正激式两电平AC/AC变换器进行了比较,得出可以减小滤波电感并能降低主开关管电压应力等结论.最后通过原理试验波形充分证实了这类变换器的正确性和先进性.     

数字控制400Hz三相四线高功率因数PWM整流器研究

根据航空电源系统中AC-DC静止变流器的应用需要,设计了一套数字控制400Hz三相四线高功率因数PWM整流器系统。传统的直接电流控制方法由于被控量是交流信号,因而存在着相位静差问题,本文采用基于dq同步旋转坐标变换的空间矢量控制方法,实现了输入电流与输入电压间的相位无静差控制,实现了高功率因数目的;针对三相四线结构输出串联电容均压问题,本文提出了输出串联电容均压环与中线电流环串联的双闭环控制方法,实现了输出串联电容均压控制。最后在理论分析与仿真的基础上搭建了3kW原理样机,仿真和实验结果均验证了该系统控制方法的正确性与可行性。     

基于电压空间矢量的三电平PWM整流器研究

针对三相二极管箝位型三电平PWM整流器的拓扑结构,建立了基于d-q同步旋转坐标系统的解耦状态空间方程.采用双闭环控制策略,电压环跟踪负载有功功率,电流环实现指令电流跟踪控制.给出了电压环和电流环PI参数设计方法,采用电压空间矢量调制方式(SVPWM)进行了基于MATLAB/Simulink的仿真分析.结果表明,该三电平PWM整流器能实现良好的动态性能和稳态性能,并且使得电网侧电流波形为正弦、功率因数为1.     

三相电压型脉宽调制整流器矢量控制研究

在三相电压型脉宽调制整流器d-q轴数学模型的基础上,对其矢量解耦控制策略进行了研究,提出了基于电流的状态解耦和电网电压前馈补偿的控制策略。仿真结果表明,采用此控制策略的整流器能够获得单位功率因数的正弦输入电流、稳定的直流输出电压和快速的动态响应,并能够实现能量的双向流动。     

一种新型四象限级联型多电平逆变器拓扑

传统级联型多电平逆变器无法实现能量双向流动.提出一种可四象限运行的新型级联型多电平逆变器拓扑.将PWM整流器与传统H桥逆变器相结合,进而实现了级联型逆变器的四象限运行.提出一种限频式电流滞环控制方法,以获得优良的输入电流控制特性;将载波移相SPWM技术引入到级联型逆变器,有效减小了输出电压电流谐波.对单相三单元逆变器拓扑进行了实验验证.所提出的逆变器拓扑具有输入电流波形近似正弦,无需移相变压器,自动实现能量的双向流动等优点.仿真和实验结果证明了该拓扑的正确性和可行性.     

三相电压型脉宽调制整流器矢量控制研究

在三相电压型脉宽调制整流器d-q轴数学模型的基础上，对其矢量解耦控制策略进行了研究，提出了基于电流的状态解耦和电网电压前馈补偿的控制策略。仿真结果表明，采用此控制策略的整流器能够扶徘忡化功率心数的正弦输入电流、稳定的直流输出电压和快速的动态响应，并能够实现能量的双向流动。     

DC-bus voltage control of three-phase AC/DC PWM converters usingfeedback linearization

In this paper, a fast voltage control strategy of three-phase AC/DC pulsewidth modulation (PWM) converters applying a feedback linearization technique is proposed. First, incorporating the power balance of the input and output sides in system modeling, a nonlinear model of the PWM converter is derived with state variables such as AC input currents and DC output voltage. Then, by input-output feedback linearization, the system is linearized and a state feedback control law is obtained by pole placement. With this control scheme, output voltage responses become faster than those in a conventional cascade control structure. For robust control to parameter variations, integrators are added to the exact feedback control law. Since the fast voltage control is feasible for load changes, it is shown that the DC electrolytic capacitor size can be reduced. In addition, the capacitor current is analyzed for size reduction of the capacitor. As is usual with PWM converters, the input current is regulated to be sinusoidal and the source power factor can be controlled at unity. The experimental results are provided to verify the validity of the proposed control algorithm for a 1.5 kVA insulated gate bipolar transistor PWM converter system     

A control method to realize sinusoidal input and output current waveforms for matrix converters based on PWM

A matrix converter (MC) is a three‐phase AC‐to‐AC direct converter without any energy storage requirement. It is expected to be a next‐generation converter by reason of possibilities of small size and high efficiency. At present, there are some problems preventing it from being used practically. One of the problems is the distortion in the input current. The control methods proposed so far have not realized sufficient reduction of the input current harmonics compared with conventional PWM rectifiers. As a solution to these problems, many approaches have been proposed. In the present paper, an improved PWM method that can achieve both sinusoidal input and output currents simultaneously is considered. In this method, the MC is treated as a controlled voltage source viewed from the load side. On the other hand, it is treated as a controlled current source viewed from the line side. The proposed control method is based on the mathematical expression of the function of the PWM operation of MC. To improve the input current waveform, two line‐to‐line voltages of the three‐phase line are used to control the output current. The output duty ratio of the two line‐to‐line voltages is utilized to improve the input current waveform without affecting the controllability of the output current. In addition, the compensation of the variations in the line voltage and the output current are introduced. In this way, the proposed method can realize the sinusoidal input and output currents. The effectiveness of the proposed control method is confirmed by some experimental results employing a laboratory prototype. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 161(1): 66–76, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20242     

采用六相八桥臂变流器永磁同步电机系统的驱动及容错控制仿真研究

对双Y移30°的六相永磁电机控制系统分析时,如果电机本体结构设计时各相绕组间互感可以忽略不计,可以将其看作2套三相子控制系统进行分析。参考常规三相半桥拓扑结构下电机的建模,对三相四桥臂拓扑结构下的子系统进行建模;在三相半桥控制系统空间矢量调制原理的基础上,提出了三相四桥臂的三维静止坐标系下的空间矢量调制原理;最后,对常见的一相故障提出两种容错控制策略,并利用仿真对控制策略进行验证。     

电压瞬时跌落时双级矩阵变换器的控制策略

双级矩阵变换器是一种新的矩阵变换器拓扑,存在中间直流环节,因此其整流级和逆变级可以分别采用空间矢量PWM调制策略.但是由于中间直流环节没有储能的电容或者电感,输入侧电压瞬时跌落直接影响输出电压和电流,降低双级矩阵变换器的性能.为了抑制输入电压瞬时跌落对双级矩阵变换器性能的影响,提出了一种整流级电路多种调制模式切换的控制策略,根据不同调制模式下电压利用率的不同,实现整流级电路各调制模式的平滑切换,提高整流级电路电压利用率,从而保证输出性能的稳定.该方法可以将整流级电路的电压利用率由SVM调制的0866提高到0955.在基于逆阻式IGBT的双级矩阵变换器样机上的实验验证了提出的方法的有效性.