三相抛物线PWM电流控制解耦方法(方法II)

抛物线脉宽调制(pulse width modulation,PWM)电流控制方法可直接用于单相或三相四线电压型变换器,具有良好的动、静态电流控制性能,并能保持开关频率基本恒定。但三相三线系统中,由于三相电流之间存在耦合关系,直接采用该电流控制方法,其控制性能会有所下降。通过线性变换,将三相三线变换器输出电流变换成虚构的两相电流,提出一种三相抛物线PWM电流控制解耦方法。该方法采用固定某一相开关状态,用两个单相抛物线PWM电流控制器产生另外两相开关信号,通过控制两相虚拟电流跟踪其参考电流,间接实现三相三线变换器实际电流的高精度快速跟踪控制。仿真和实验结果验证了该解耦控制方法的可行性和有效性。     

抛物线PWM电流控制稳定性分析

抛物线脉宽调制（pulse-width modulation,PWM）电流控制方法采用一对特定的抛物线函数曲线,以控制电压型变换器电流跟踪误差的正负峰值和PWM开关时刻,实现与滞环控制相媲美的高精度、快速电流跟踪控制,并能保持开关频率基本恒定。但该方法也存在与峰值电流控制类似的动态稳定性问题。从理论上详细分析抛物线PWM电流控制方法在各种工况下的动态稳定性以及影响稳定性的因素,导出PWM占空比与稳定性及动态调整时间之间的关系,结果表明：抛物线法电流控制满足全局动态稳定性条件。仿真和实验结果验证了上述结论的正确性。     

一种无延时单相并网变换器dq电流解耦控制方法

以单相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)变换器作为研究对象,以改善电流控制器的动态性能为目的,提出一种无延时控制方法。单相变换器传统矢量控制方法需要虚构正交电流分量,但传统正交信号发生器(orthogonal signal generator,OSG)在虚构出与单相电网电流正交的物理量时存在一定的延时,从而会恶化电流控制器的动态性能。针对虚构电流引起的延时问题,提出了一种无延时单相并网变换器电流控制方法。首先,建立了单相PWM变换器在dq旋转坐标系下的数学模型。其次,针对矢量控制在单相系统无法直接实现的问题,介绍了几种传统的OSG算法的原理。然后,提出一种无延时正交电流虚构算法,并给出了无延时正交电流虚构算法实现框图。最后,对所提的算法与传统的OSG算法进行仿真和实验对比分析,仿真和实验结果均验证了所提算法的有效性和可行性。     

斜线PWM及其派生电流跟踪方法

对用于电压型脉宽调制（pulsewidthmodulation,PWM）变换器的滞环法进行分析。首先提出抛物线PWM电流跟踪方法,该方法将抛物线状的电流环与纹波电流（误差电流）比较产生开关频率基本恒定的PWM信号,并进而提出开关频率更稳定的改进抛物线法,最后提出斜线法,该方法将纹波电流斜率与斜线状的电流环比较,产生开关频率基本恒定的PWM信号,且能在一个开关周期内使变换器电流精确跟踪电流指令值。以半桥电压型PWM变换器为例,仿真验证了上述方法的有效性。     

三相电压型变换器不确定性建模及滑模控制方法

针对滑模控制严重抖动问题,提出一种带干扰观测器的滑模控制方法,用于控制三相电压型PWM变换器电流内环的电流。推导出在两相同步旋转坐标系下含干扰的PWM变换器数学模型,考虑到建模误差和两相电流之间的耦合关系,得到了含不确定项的全二阶解耦系统模型。设计的比例与常值切换相结合的滑模控制器和基于误差跟踪的干扰观测器可以用于对模型的不确定项进行观测,通过构造李雅谱诺夫函数得到了控制与观测所需的参数设计条件。针对3种不同的不确定因素进行了仿真。结果表明,与PI控制、普通的滑模控制相比,提出的含干扰观测器的滑模控制方法在控制精度、鲁棒性以及稳定性方面有明显的优势。     

抛物线法PWM电流控制新技术

给出一种用于电压型PWM变换器的非线性电流跟踪控制方法——“抛物线”法,该方法采用一种带复位的抛物线波形与电流跟踪误差直接比较,产生开关频率基本恒定的PWM信号,能在一个开关周期内使变换器电流精确跟踪电流指令值。该抛物线波形的形状由时间与开关周期之比减去该比值的平方决定,其幅值与开关周期及主电路直流侧电压成正比,与串联电感成反比。详细分析了该方法的动静态稳定性,结果表明采用固定开关频率的方法容易产生次谐波振荡,而采用双向抛物线函数的改进方法具有较好的收敛性。给出了该方法的多种电路实现方案。仿真和实验验证了该方法的有效性。     

单相脉宽调制整流器直接电流控制策略

单相系统无法直接采用基于dq同步旋转坐标系的比例积分(proportional Integral,PI)控制方法对有功电流和无功电流进行控制。针对这一问题,提出一种基于电压、电流虚构的单相脉宽调制(PWM)整流器直接电流控制方法。建立了单相PWM整流器数学模型,根据整流器网侧电压信号,通过相位滞后90O虚构出两相正交电压、电流信号,将三相矢量控制应用于单相系统。通过仿真验证了所提方法的可行性,并采用研制的单相PWM整流器实验装置对所提控制算法进行实验,验证了所提方法的有效性和正确性。所提方法可实现单位功率因数运行,且算法易于实现,具有较好的电流响应速度。     

三相PWM整流器无差拍电流控制方法研究

脉宽调制(PWM)整流器的无差拍电流控制作为一种数字控制方式,能快速准确地跟踪系统给定的电流信号,但其作为一种基于对象精确模型的控制方式,滤波电感模型参数与实际电感参数的不匹配及系统的控制延时都会损害控制模型的精确度,导致网侧电流发生畸变,电流谐波含量增大甚至系统不稳定。提出了一种改进型无差拍电流控制算法,推导了三相PWM整流器改进算法的离散传递函数,并对系统的稳定性能和动态性能进行了分析。将该算法用于三相电压源PWM整流器的双闭环系统中,可有效减小电流总谐波畸变率(THD)和畸变,同时能得到精确控制的直流母线电压。仿真和实验结果验证了该方案的正确性和可行性。     

级联型DSTATCOM固定开关频率PWM电流控制

基于三角载波固定开关频率PWM电流控制方法及单极性载波移相SPWM(CPS-SPWM)开关调制策略,通过在电流控制通道上引入电网电压前馈,提出一种应用在级联H桥型配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)中的固定开关频率PWM电流解耦控制策略,并建市了该电流控制策略下级联H桥型DSTATCOM的数学模型.理论分析和实验表明,当电网电压三相不平衡时,采用该电流解耦控制策略能消除电网电压对电流控制的扰动,装置三相电流跟踪控制相互独立;电流跟踪控制误差明显减小,从而有效提高了电流跟踪控制的精度.     

PWM三相电流滞环解耦控制研究

先对三相3线电流耦合分析,对各相电流PWM开关控制存在一定的耦合性问题,采用叠加原理以反补偿的方式在原理上进行了解耦阐述后,设计了具体的解耦方案。为了能更好地实现电流滞环跟踪,对关键的电感参数进行了严格的计算选择,仿真实验验证了解耦后不仅明显减少了电流滞环跟踪的误差,改善了三相3线电流跟踪效果,而且解耦后能保持开关管频率基本恒定,表明了该PWM电流滞环解耦控制方案的可行性及有效性。     

三相三线有源电力滤波器滞环电流控制策略

滞环电流控制是三相四线有源电力滤波器（APF）常用的电流控制方法，但在三相三线APF中应用不够成熟。分析了三相三线APF滞环电流控制策略的原理及可行性，给出了滞环控制中关键参数的设计和选择方法。通过对开关模态及三相电流关系的分析，推导出了三相三线APF直流侧电压选择的理论参考公式。在此基础上提出一种基于双数字信号处理器的APF数字滞环电流控制方法，实现了全数字化三相三线APF的滞环电流控制，实验结果证明了该方法的有效性。     

FBD法及复合控制在有源滤波器中的应用

与瞬时无功理论相比，FBD（Fryze-Buchholz-Depenbrock）谐波电流检测算法不仅可以应用于三相系统，也可以应用于非三相系统。文中提出了引入电网电流环的复合控制方法，设计制造了基于FBD谐波电流检测原理的大容量三相三线制有源电力滤波器产品。该复合控制算法能有效减小因输出滤波器存在时延和相移带来的不利影响，从而提高有源滤波器的补偿效果。通过仿真和理论分析，讨论了该控制方法在不同负载条件下的补偿效果。仿真和现场实验结果证明了该方法的可靠性和实用性。     

基于DSP的电流型空间矢量PWM整流器

传统的电流型PWM整流器(CSR)一般采用三值逻辑SPWM调制技术,通过相间解耦预处理的方法获得实际PWM控制波形,过程复杂且直流电流利用率较低.本文基于矢量控制思想,充分挖掘DSP芯片二级中断功能,使得三值逻辑PWM控制波形的发生和控制方案的实现大为简化.文中建立了近似的电流型PWM整流器传递函数模型,为系统的综合提供了依据.实验结果验证了电流空间矢量整流器基本原理、PWM波形发生技术以及控制方案的正确性和可行性.     

直驱式风力发电系统并网控制策略研究

研究了一种用于直驱式风力发电系统的并网控制策略,建立了三相电压型PWM逆变器在三相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型,研究了其前馈解耦控制策略。在此基础上结合空间矢量调制（SVPWM）的算法,设计了三相电压型PWM逆变器控制系统,并在Matlab的Simulink中进行了系统仿真。仿真结果表明,设计方法可行,仿真模型正确。     

电力有源滤波器的相间平衡补偿控制算法

提出了一种应用于三相三线制系统中的新型电力有源滤波器设计方法.基于直流电压反馈和滞环电流控制算法,对三相系统电流进行直接比较控制,避免了检测谐波和无功电流分量的繁琐过程.在负荷三相不平衡、电源侧不平衡或畸变的情况下仍可保持系统电流三相平衡,且动态变化过程中系统电流无畸变,可保证系统电流波形的平滑过渡.数值仿真结果证明,使用该算法设计的电力有源滤波器能有效补偿谐波和无功电流,抑制负载不对称,对系统补偿时能够具有良好的动态跟踪性,稳定性能好.     

无电流传感器的PWM整流器的仿真研究

三相AC/DCPWM整流器能提高电力系统功率因数,减少谐波污染,用于变频器的整流侧可使功率双向流动。对其控制方法有直接电流控制和间接电流控制两种,前者至少需要两个高性能的电流传感器。本文提出了采用电流观测器的间接电流控制方法,既克服了相位和幅值控制的间接电流控制方法中动态响应不好的缺点,又节省了昂贵的电流传感器,具有成本低的优点。该电流观测器由检测电网电压、整流器直流输出电压和三相开关函数来估算电流值,其关键部分是开关函数的检测和输入电流的构造。文中通过理论分析得到了电流观测器的数学模型。在一定的假设前提下,推导出了电流观测值的简化表达式。采用Matlab数字仿真的方法得到了电流观测器的值,并与直接电流控制检测的实际电流波形进行了对比。最后在功率开放平台PE鄄PRO上做了实验验证。     

Active power flow control in a distribution system using discontinuous voltage controller

This paper proposes a hybrid discontinuous control methodology for a voltage source converter (VSC), which is used in an uninterrupted power supply (UPS) application. The UPS controls the voltage at the point of common coupling (PCC). An LC filter is connected at the output of the VSC to bypass switching harmonics. With the help of both filter inductor current and filter capacitor voltage control, the voltage across the filter capacitor is controlled. Based on the voltage error, the control is switched between current and voltage control modes. In this scheme, an extra diode state is used that makes the VSC output current discontinuous. This diode state reduces the switching losses. The UPS controls the active power it supplies to a three-phase, four-wire distribution system. This gives a full flexibility to the grid to buy power from the UPS system depending on its cost and load requirement at any given time. The scheme is validated through simulation using PSCAD.     

一种间接三电平电流源PWM变换器策略的设计与研究

与基于载波的正弦脉宽调制(SPWM)相比,空间矢量脉宽调制(SVPWM)因其较高的电流(电压)利用率,在电压源变换器(VSC)中获得了广泛应用,而在电流源变换器(CSC)中,SVPWM技术较难实现。为了在CSC中使SVPWM技术的实现更加容易,提出了一种间接PWM调制方法,该方法通过将双逻辑信号转换为三逻辑电平信号,从三相VSC的调制策略中得到三相CSC的调制策略,提出了一种七段调制方法。通过仿真结果验证表明,间接PWM调制方法具有易于实现、交流侧电流谐波小、直流侧电流脉动小等优点。