无电网电压传感器三电平PWM整流器研究

在大功率三电平整流器应用中,为降低成本、提高性能,研究了一种无电网电压传感器三电平PWM整流器。在分析其数学模型的基础上,采用三电平SVPWM简化算法,将传统两电平电压空间矢量控制算法应用于三电平,并结合一种新颖的虚拟磁链观测器,提出了基于虚拟电网磁链定向的三电平PWM整流器矢量控制策略,在双三电平变频器系统中对其进行实验研究。实验结果表明,该三电平PWM整流器可较好地稳定直流母线电压,提高整流器功率因数,并具有良好的动静态特性。     

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.     

无电网电压传感器三相PWM整流器虚拟电网磁链定向矢量控制研究

电压型三相PWM整流器与变频器供电三相交流电机的定子电路有很大的相似性,采用类似于交流电机磁链观测的方法构造出虚拟的电网磁链矢量,作为PWM整流器矢量控制中的定向矢量,可以达到取消交流侧电网电压传感器、降低PWM整流器硬件成本的目的.准确观测虚拟电网磁链是PWM整流器虚拟电网磁链定向无电压传感器运行的关键.与同步电机磁链观测相似,虚拟电网磁链的观测也存在初始值的问题.不带初始磁链估计的观测器会导致PWM整流器在起动过程中产生很大电流冲击甚至无法起动.为了解决这一问题,该文通过深入分析虚拟电网磁链的特点,提出了一种新的带初值估计的虚拟电网磁链的观测方法.仿真和实验结果验证了所提出观测方法的有效性和无电网电压传感器条件下,三相电压型PWM整流器虚拟电网磁链定向矢量控制运行的良好动、静态特性.     

无交流电压传感器PWM整流器启动性能改善

提出一种基于虚拟磁链的PWM整流器无交流电压传感器运行启动性能的改善方法.通过采用带有积分限幅反馈环节的积分器代替不定积分器进行虚拟磁链观测,解决了传统方法存在的初始值选取和观测结果存在幅值和相位误差等问题.对基于改进方法的虚拟磁链直接功率控制PWM整流器进行了实验验证,实验结果证明了该改进方法的正确性和可行性.     

PWM整流器无电压传感器预测电流控制

传统PWM整流器预测电流控制需借助交流电压传感器测量电网电压,针对电压传感器硬件成本高、安装困难及可靠性低等问题,提出将虚拟磁链引入PWM整流器预测电流控制方法中。建立两相静止坐标系下PWM整流器虚拟磁链数学模型,采用带有补偿项的一阶低通滤波器代替纯积分环节对电网虚拟磁链进行估计,解决因纯积分环节带来的积分初值和直流偏置问题,利用虚拟磁链计算瞬时功率和电网电压矢量幅值及相角,结合预测电流控制方法建立PWM整流器无电压传感器预测电流控制系统。仿真结果表明无电压传感器预测电流控制系统电网电压及电流相位同步,电网电流谐波畸变率低,直流母线电压准确跟踪其指令值,表明所提方法的有效性和可行性。     

无交流电压传感器的PWM整流器的直接功率控制

直接功率控制（DPC）动态响应比电压定向控制（VOC）要快,提出了一种无交流电压传感器的三相电压型PWM整流器基于虚拟电网磁链的直接功率控制策略。由于通过估计虚拟磁链来计算功率,因此可省略网侧电压传感器,该控制结构为直流输出电压外环,功率控制内环节。仿真结果表明,系统可达到单位功率因数,电流畸变小,具有良好的动静态性能,方案切实可行。     

无交流电压传感器的PWM整流器的直接功率控制

直接功率控制(DPC)动态响应比电压定向控制(VOC)要快,提出了一种无交流电压传感器的三相电压型PWM整流器基于虚拟电网磁链的直接功率控制策略.由于通过估计虚拟磁链来计算功率,因此可省略网侧电压传感器,该控制结构为直流输出电压外环,功率控制内环节.仿真结果表明,系统可达到单位功率因数,电流畸变小,具有良好的动静态性能,方案切实可行.     

基于虚拟磁链的PWM整流器的直接功率控制

三相PWM整流器的直接功率控制(DPC)比电压定向控制(VOC)的动态响应要快,并具有良好的抗干扰性能.提出一种新的基于虚拟电网磁链的三相电压型PWM整流器DPC策略.分析了PWM整流器工作原理,建立了电压型PwM整流器在α-β、d-q坐标系中的数学模型,并在此基础上,通过应用虚拟磁链概念,提出了三相电压型PWM整流器在α-β、d-q坐标系中的虚拟磁链模型.由于通过估计虚拟磁链来计算无功与有功功率,因此可省略三相PWM整流器的电网侧电压传感器,该控制系统的结构为直流输出电压外环,功率控制内环.仿真结果表明:与传统的DPC方法相比较,基于虚拟磁链的三相PWM整流器DPC系统结构简单,能有效减少传感器的数量,且抗干扰能力强,电网输入电流的畸变较小,具有更好的瞬时功率动、静态控制特性.     

无电压传感PWM整流器的虚拟磁链自适应滑模观测研究

针对无电压传感的三相PWM整流器虚拟磁链估计中存在直流偏置和初值等问题,本文提出一种具有自适应功能的新型虚拟磁链滑模观测与控制策略。该策略将滑模变结构控制引入虚拟磁链观测器中,以Sigmoid函数为切换函数估计出网侧电源电压值,根据理想磁链与虚拟电动势的正交关系设计了自适应控制率来动态调整磁链补偿基准,使其能够快速准确地跟踪网侧电压波动带来的磁链变化,实现实时检验和修正虚拟磁链值的作用。新型的虚拟磁链观测器合理减少了传感器的数量,同时提高了虚拟磁链的观测精度,将其应用于整流器DPC系统中,仿真和实验结果表明,新型无电压传感控制策略有效抑制了直流母线电压动态响应波动,更有利于滤除网侧电流谐波,改善电能质量。     

PWM整流器两种空间矢量控制策略的比较研究

分析了三相电压型PWM整流器的原理、拓扑结构以及在abc、αβ和dq坐标系下的数学模型,并在此基础上重点研究了PWM整流器在同步旋转dq坐标系下基于电压定向的空间矢量控制策略和基于虚拟电网磁链定向无电压传感器的矢量控制策略.最后运用Matlab中的Simulink工具箱构建了三相电压型PWM整流器的仿真平台,对PWM整流器两种控制策略进行了仿真,并做了相关的比较研究.     

PWM整流器的改进虚拟磁链定向矢量控制

针对PWM整流器虚拟磁链定向矢量控制(VFOC)策略中存在因积分初始值选取不当造成的直流偏移问题,设计了改进的带饱和限幅反馈环节积分器的虚拟磁链观测器.对基于纯积分器、惯性环节以及所提出改进方法的3种虚拟磁链观测器进行了对比分析,并给出了基于改进VFOC的PWM整流器系统的仿真与实验波形.结果表明,所提出改进方法在任意交流电压初始相位情况下均很好地观测出了虚拟磁链,证明了所提出的改进控制策略的正确性和可行性.     

神经PID控制在SVPWM整流器VFDPC中的应用研究

分析了PWM整流器虚拟磁链直接功率控制(VFDPC)的工作原理,得出了基于虚拟磁链观测的瞬时功率估算式。设计了2个高通滤波器级联构成的二阶环节代替纯积分器滤除直流分量来解决虚拟磁链观测中存在的因积分初值选取不当造成的直流偏移问题。为提高PWM整流器直流电压稳定性,在电压外环设计了神经PID控制器。仿真结果表明,与传统PID控制相比,基于神经PID控制的SVPWM整流器直接功率控制系统直流侧电压稳定、动态性能更好。     

Control of three phase PWM rectifier using virtual flux‐based predictive direct power control and SVM under harmonic conditions

In this paper, a new predictive direct power control algorithm to control the PWM rectifier based on virtual flux (VF) is presented. In this algorithm, supply network and the line inductances are assumed as an induction machine and so virtual flux space vectors are assumed corresponding with the space vector of the network voltages. Instantaneous active and reactive powers and finally convertor average voltage in both stationary and rotating reference frames are calculated by the virtual flux space vector components. The main advantages of the proposed method are low total harmonic distortion of the input current and low ripple in the instantaneous active and reactive powers and direct current‐bus voltage under harmonic distorted condition of the supply voltage in comparison with voltage‐based predictive direct power control (V‐PDPC) method. Proposed VF‐PDPC method with space vector modulation switching strategy was tested in simulations and compared with the V‐PDPC method. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

虚拟磁链定向的PWM整流器矢量控制研究

提出了三相电压型PWM整流器的改进d-q模型,引入虚拟磁链定义,建立通用的d轴虚拟电网磁链定向的双闭环矢量控制(VFOC)系统,与传统的电压定向矢量控制相比较,省去了电网电压传感器,减少了系统成本.提出能够准确观测虚拟磁链的低通滤波器补偿法,有效抑制电压电流波干扰.仿真结果和实验结果验证了这种方法的可行性和有效性.     

采用参数辨识及新型主动阻尼控制的LCL滤波脉宽调制整流器

采用LCL滤波器的脉宽调制整流器一般需要检测电网电压、电流及直流母线电压,为抑制谐振还需检测交流滤波电容支路电压或电流。过多的传感器增加了整流器成本,且检测所得电网电压实际易受电网内感抗干扰,影响整流器稳定运行。首先提出一种基于电网参数辨识的虚拟磁链定向控制方法。在整流器启动之前,采用遗传算法辨识电网感抗、频率、幅值和初始相位角等参数,以获得虚拟磁链及其初值的精确观测。为抑制LCL滤波器谐振,提出一种通过一阶高通滤波器回馈整流器侧电流高频分量的新型有源阻尼控制方法,建立频域模型,分析高通滤波器参数对谐振抑制效果的影响。所提控制策略只需检测直流母线电压及整流器侧两相电流,省去了电网电压传感器及交流滤波电容支路电压或电流传感器。仿真和实验分析证实了该控制策略有效性。     

PWM整流器无电网电压传感器控制策略研究

PWM整流器是一种高功率因数、低噪音静止变流器.采用类似于交流电机磁链观测的方法构造出虚拟的电网磁链矢量,作为PWM整流器矢量控制中的定向矢量,可以达到取消交流侧电网电压传感器、降低PWM整流器硬件成本的目的.提出了准确观测虚拟电网磁链的方法,解决了PWM整流器无电压传感器运行的关键问题.     

基于虚拟磁链定向矢量控制的三电平PWM整流器仿真研究

PWM整流器与交流电机的定子电路有很大的相似性,采用交流电机磁链观测的方法构造出虚拟的电网磁链矢量,作为PWM整流器矢量控制中的定向矢量,可以达到取消交流侧电网电压传感器降低PWM整流器硬件成本的目的。根据交流电机磁链观测器的设计方法,设计了虚拟电网磁链观测器,并构造了基于Matlab/Simulink的三电平PWM整流器虚拟电网磁链定向矢量控制的仿真模型。仿真结果验证了观测器的可靠性和控制方案良好的动静态特性。