基于电感电压反馈和输入整形技术的LC滤波器混合阻尼控制

电流型PWM整流器采用LC环节来滤除谐波及帮助器件换流,LC型滤波器呈二阶特性,存在谐振尖峰,且电容阻尼较小,在控制系统存在扰动的情况下,容易引起电流波形畸变和振荡。提出了一种采用输入整形技术和电感电压反馈结合的控制策略,输入整形技术能够有效地抑制小阻尼系统的振荡,电感电压反馈控制能够在外部干扰抑制网侧电流波形畸变。结合两者的优点,可有效地解决电流型脉宽调制整流器网侧电流振荡和畸变。仿真验证了所提出的控制策略能够有效减少电流畸变,增加系统的稳定性,并具有一定工程实用性。     

基于αβ坐标系的电流型PWM整流器有源阻尼控制

三相电流型PWM整流器交流侧常采用LC滤波器来滤除谐波和辅助开关器件换流,但LC滤波器具有谐振特性,存在谐振尖峰,当控制量或负载变化时会引起系统暂态振荡以及网侧电流谐波畸变。针对上述问题,提出了一种基于αβ坐标系的电感电压反馈的有源阻尼控制方法。该方法的实现不需要进行锁相环控制和dq坐标解耦,电感电压反馈的有源阻尼控制可以有效抑制LC滤波器谐振尖峰。最后通过MATLAB仿真和实验验证了所提方法的有效性和实用性。     

电容电压反馈的电流型整流器有源阻尼控制研究

三相电流型PWM整流器在交流侧采用LC滤波器来滤除谐波,由于二阶LC滤波器的阻尼系数较小,容易引起网侧电流振荡。为此文中提出滤波电容电压反馈的有源阻尼控制,能够在不消耗有功功率的前提下,有效地滤除网侧电流谐波。通过仿真分析可知,提出的电容电压反馈能抑制网侧电流振荡。     

电流型PWM整流器有源阻尼控制的参数设计

三相电流型PWM整流器交流侧存在LC滤波环节,该环节用来滤除网测电流谐波并且辅助开关器件换流,但是LC滤波环节存在谐振尖峰,且该尖峰会引发网侧电流畸变。针对该问题,本文提出了一种新的PWM整流控制策略,即通过有源阻尼抑制谐振尖峰,并且运用解耦控制消除耦合项对系统性能造成的影响。通过建立内外环系统框图并且对系统框图进行分析,给出了内外环控制器参数的设计方法。通过搭建实验平台,证实本文所提出方法的实用性。     

电流型PWM整流器自适应陷波器有源阻尼控制策略

电流型PWM整流器网侧LC滤波器存在谐振峰值,影响其并网电流质量和控制稳定性,常规的有源阻尼方法需要额外高精度传感器。提出基于自适应陷波器的有源阻尼方法,该方法无需额外传感器,能够依据电网阻抗变化主动调整陷波器中心频率。仿真结果表明该方法能有效抑制系统谐振,对电网电感变化具有鲁棒性。     

基于SWISS整流器的新型LC滤波器阻尼控制策略

SWISS整流器是一种新型三相降压型功率因数校正整流拓扑,适合于高功率电动汽车充电场合。为了达到单位功率因数运行,SWISS整流器的输入电流应尽可能地跟踪其电压,其电流总谐波失真(THD)应满足相关要求。结合SWISS整流器的工作原理,分析了网侧电流畸变和振荡是由于LC滤波器在其共振频率下阻尼因数很小而引起的。构建LC滤波器传递函数并利用系统传递函数等效原则,提出了一种适用于SWISS整流器的虚拟电阻阻尼控制方法。对比虚拟阻尼控制策略与传统的无源阻尼控制可知,虚拟电阻控制策略显著降低了THD,不消耗系统能量,还有助于提高了系统的可靠性和效率。在PLECS软件中,搭建SWISS整流器输入LC滤波的虚拟阻尼控制仿真模型,仿真和实验结果证明所提出的控制策略正确、有效、可靠。     

静止坐标系下电流型PWM整流器电流环控制策略研究及其参数设计

通过分析三相脉宽调制电流型整流器(current source rectifier,CSR)在两相静止坐标系中的数学模型,利用瞬时功率理论建立电压定向的CSR功率控制策略。为了有效抑制整流器输入侧LC滤波器产生的并联谐振,文中引入电容电压反馈有源阻尼控制环路。采用频域法对电流内环开环传递函数进行研究,针对静置坐标系下电流内环在动态响应和稳定性方面的限制,提出电流内环级联滞后补偿控制方法。详细研究电流内环比例谐振控制器及各参数对其性能的影响,并根据性能指标要求确定系统参数。利用根轨迹分析滤波电感变化对电流内环稳定性影响,并明确有源阻尼反馈增益与系统鲁棒性的关联性,最后对控制器进行离散化处理以实现数字控制。仿真和在60 kVA三相CSR样机实验结果表明,所提出的控制方法能够实现良好的动、静态性能,单位功率因数以及有效抑制网侧电流畸变。     

LCL滤波PWM整流器的新型准直接功率控制

针对LCL滤波器存在谐振、需要采取有源阻尼控制的特点,在推导功率与网侧电流关系的基础上,提出一种三相电压型LCL滤波PWM整流器的新型准直接功率控制策略。交流侧采用功率外环和电流内环的双环结构,功率环为电流环提供电流指令,电流环引入电容电流反馈,实现有源阻尼。介绍了控制系统的结构,详细分析了控制器的设计过程。所提方法具有原理清晰,简单易实现的优点。仿真结果表明系统稳定,谐振得到抑制,网侧电流正弦度高,功率因数接近于1,稳态和暂态性能优良。     

三相CSR非线性和有源阻尼复合控制研究

三相电流型PWM整流器(CSR)可以实现直流侧的调压调功,而且能够实现网侧电压电流同相位,减少网侧谐波含量。针对三相CSR的非线性耦合系统进行输入输出精确线性化,为了提高电流跟踪特性和鲁棒性并且抑制网侧LC滤波器的谐振尖峰,设计了非线性和有源阻尼复合控制器。通过Matlab/Simulink进行仿真,并且搭建了基于三相CSR的感应加热电源的实验样机对以上控制策略进行验证,结果证明该控制算法的有效性和合理性。     

基于LCL滤波的三相PWM整流器新型DPC策略

建立LCL滤波的三相脉宽调制(PWM)整流器的数学模型,对于直接功率控制(DPC)的开关频率不固定以及LCL滤波器引入的谐振问题,构造功率外环电流内环的双环控制结构;提出一种新型DPC策略,在功率环构造虚拟电压源等效为功率阻尼,同时功率环的输出作为电流环的输入指令值,电流环采用无差拍控制以保证电流跟踪精度,并采用空间矢量PWM(SVPWM)产生PWM信号驱动整流器功率开关,实现固定开关频率。仿真结果表明,该控制策略在抑制谐振的同时,实现整流器单位功率因数运行,系统具有较好的动静态性能。     

A current-type PWM rectifier with active damping function

A new control method for current-type pulse-width modulation (PWM) rectifiers which can provide active damping function is presented. This damping function is effective only on the harmonic components of AC input current selectively. Thus steady-state waveform distortion and transient oscillation of the input current are reduced by the active damping effects. The active damping function can be realized by feedback control of an LC filter connected to the AC side of the rectifier, and it does not require any additional components in the main circuits, permitting a simple circuit configuration. The control system of the proposed PWM rectifier is analyzed by using a simple block diagram developed in the present paper. From the analytical results, the influence of the circuit parameters and control delay on the active damping effects and the stability of the operation are clarified to establish the design method. To confirm the effectiveness of the active damping function, some results of basic experiments are included. As an example of application of the active damping function, the proposed rectifier is applied to reduce the harmonic currents generated by conventional rectifiers operating in parallel with the proposed rectifier. Some experimental results in this application are also included     

三相电流型整流器及其控制策略的研究

分析了用于蓄电池充电的电流型整流器(Current Source Rectifier,CSR)主电路拓扑结构,采用了三值逻辑空间矢量调制,建立了dq坐标系下三相CSR多环路直接电流控制的线性大信号数学模型。针对模型中d、q轴的耦合影响问题,采用了一种前馈解耦控制方法,消除了系统的非线性、耦合特性,从而简化了控制环路的设计。其次,针对LC滤波器的谐振问题,引入了一种基于电容电压反馈的有源阻尼控制策略,Bode图分析结果验证了控制策略的有效性。研究结果表明,三相CSR直流侧输出电流、交流侧输入电流均能保证快速动态响响应,网侧电压电流实现了单位功率因数,同时电流内环引入的前馈有源阻尼控制有效抑制了LC滤波器的谐振,使网侧电流的THD值由4.55%降到了2.17%。     

PWM整流器虚拟电网磁链振荡性能改善

针对PWM整流器虚拟磁链定向矢量控制中存在因积分初始值选取不当造成的直流偏移和磁链振荡问题,提出了一种磁链改进控制策略.以分析虚拟磁链振荡产生的因素为基础,建立了虚拟磁链振荡模型,并通过对系统有功、无功电流特性的研究,提出了将虚拟磁链与PWM整流器控制结合起来综合考虑,利用虚拟磁链微分负反馈和有功电流共同作用来抑制虚拟磁链振荡的控制策略.理论分析表明该方法能有效抑制虚拟磁链、直流母线电压的振荡,仿真和实验验证了所提控制策略的正确性和可行性.     

基于虚阻尼控制的T-SAPF滤波系统谐振抑制研究

为了降低整流桥、变频器等强非线性负载向电网引入的谐波污染,提出一种由并联型有源电力滤波器(SAPF)与晶闸管投切滤波器(TSF)构成的T-SAPF混合滤波系统。针对TSF可能与电网发生并联谐振的问题,在对谐振机理进行分析的基础上,提出一种可以抑制系统并联谐振的SAPF虚阻尼控制策略,将自调谐滤波算法应用于阻尼电流指令的提取,并根据三个约束条件来界定阻尼系数的有效值域。仿真结果表明,该虚阻尼控制策略能够有效抑制系统的并联谐振,降低谐振时PCC电压的畸变程度,同时保证谐波电流的补偿效果。     

A DC‐side damping control method for power converters to suppress resonance in DC power network

This paper describes a damping control method of power converters for suppression of resonance in DC power network. The resonance occurs when a resonant frequency of the DC distribution line coincides with the frequency of the harmonic or interharmonic components generated by the power converters. For detailed investigation, a combined system which consists of a pulse‐width modulated (PWM) rectifier and a PWM inverter is treated as the simplest example. To suppress the resonance, a DC‐side damping control method is proposed and its implementation and design method are discussed in detail. Then, the proposed damping control method is applied to the combined system of a PWM rectifier and a PWM inverter. Experimental results verify the validity and practicability of the proposed damping control method. © 2012 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

三电平PWM整流器用于直驱风力发电系统

直驱型风力发电系统的风力发电机需要通过大功率交直交变流器即全功率变流器将风力发电机直接并网,而开关器件水平无法满足全功率变流器的要求,因此研究了二极管箝位三电平PWM整流器在直驱型风力发电系统中的应用。针对这一拓扑和直驱型风力发电系统的特点,采用基于PWM整流器模型的跟踪指令电压矢量的空间矢量脉宽调制(SVPWM)电流控制策略,使用龙格库塔解析法和Matlab仿真了负载从半载到满载变化时,三电平整流器直流电压的动态响应波形,交流侧电压、电流的变化趋势以及d-q坐标系下有功、无功电流分量跟随参考量变化的波形等。结果表明,该PWM整流器可有效抑制注入电网的谐波,减小交流侧的电流波形畸变;在负载突变时保持直流电压恒定,输出有功、无功可调且动态跟随性能较好。三电平PWM整流器作为全功率变流器的整流部分适合于直驱型风力发电系统的应用。     

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。     

一种新型的多阶滞环空间矢量控制方法的分析

针对三相PWM整流器的传统滞环控制存在开关频率不固定造成谐波畸变较大以及空间矢量控制需进行大量计算容易造成控制滞后的问题,提出结合滞环电流控制与空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制优点的控制方法。介绍了一种新型的基于α,β静止坐标系的多阶滞环空间矢量控制方法,采用α,β静止坐标系避免了三相a,b,c坐标系中相互独立缺乏协调的问题,多阶滞环比较器的运用权衡了开关频率与控制精度间的关系,通过实验验证了该方法具有滞环电流控制和空间矢量控制的优点,并降低了电流总谐波畸变率(THD)。