一种新的三相Boost-PWM整流器控制技术

针对传统的三相Boost-PWM整流器控制技术在电网电压不平衡和变换器输入阻抗不相等时控制性能不理想,本文提出一种新的控制方法。首先分析和建立了三相Boost-PWM整流器的数学模型,该模型放宽了原控制方法中要求电网电压平衡和输入阻抗相等的条件,在保持输出功率不变的基础上,求出三相电流的期望值。在电流环控制上,采取正负序分量分解和静止的三相到两相坐标变换,在两相坐标系中,实现对正序分量幅值和负序分量幅值的分别控制。仿真和实验结果表明,该方法在电压平衡或不平衡下均能得到低次谐波的输入电流和单位功率因数,在输入阻抗不平衡度达到三倍时,仍能得到较高的功率因数。     

并网LCL滤波的PWM整流器输入阻抗分析

对并网LCL滤波的PWM整流器进行了深入研究,在电流环中通过引入滤波电容电流反馈控制来改变系统极点分布,抑制LCL滤波器自身的谐振和增加系统稳定性,以代替阻尼电阻的作用。将控制器参数和物理模型结合建立了LCL滤波整流器的闭环高频输入阻抗模型,详细地分析了整流模式、有源逆变模式下阻抗特性,并研究了两种模式下公共耦合端(PCC)电压前馈的影响,为LCL滤波整流器的并网控制提供理论指导。仿真和实验结果表明,LCL滤波整流器并网时可以有效减少注入电网中高次谐波含量,而引入滤波电容反馈控制策略是一种简单、可行抑制LCL谐振的方法,带PCC电压前馈有利于并网整流器小功率能量回馈的正常运行。     

三相不控整流负荷的谐波功率实测建模

以三相不控整流负荷为研究对象,分析负荷功率变化导致整流电流断续和连续的工作模式,利用交流侧电压电流实测特征数据,结合整流器导通过程的电路约束,提出三相不控整流负荷等效电路的参数估算方法;在此基础上,根据整流器导通区间内的电压电流平衡方程,推导其谐波耦合导纳矩阵,建立三相不控整流谐波功率模型,并根据谐波功率导纳矩阵元素的分布特征,给出该谐波功率模型的简化形式。最后,通过仿真和实验的方式验证电路参数估计方法和谐波模型的正确性。     

输入侧断相对自耦型12脉波整流器的影响

分析了输入侧断相对使用升压型三角形联结自耦变压器的12脉波整流器的影响,给出正常工作和断相运行时整流器各处的电压和电流特征。理论分析和实验结果表明,两整流桥输出电压的瞬时差是形成12脉波整流的关键;断相时,12脉波整流器等效为两个具有相同输入电压的单相全桥整流电路的并联,两整流桥输出电压瞬时差等于零,导致负载电压为2脉波,直流侧电能质量显著降低;所断相的输入电流等于零,整流器工作于严重的不对称状态。     

直流侧电流断续时不控整流器的动态小信号数学模型建立与验证

为解决直流侧电流断续模式(discontinuous current mode,DCM)下不控整流器因扰动过程中直流脉波周期、导电角均可变而不易数学建模的问题,通过研究带LC滤波的m相桥式不控整流器DCM下的稳态模型,得出导电角和电源电压初始相角的非线性约束方程,提出一种将不控整流器近似为定直流脉波周期、定导电角的可控整流器的小信号建模方法,并运用开关函数法和谐波平衡原理,分别建立带LC滤波的单相、三相桥式不控整流器DCM下状态方程形式的小信号数学模型。通过与经实验验证的仿真模型进行对比,证明所提出的建模方法是有效的,所建立的小信号数学模型维数越高,计算结果越精确。     

孤岛微电网序阻抗建模与高频振荡抑制

孤岛微电网无大电网支撑,源-荷电力电子装备间强交互耦合,易发生高频振荡等稳定性问题。对此,提出了一种离网源脉宽调制(PWM)逆变器的阻抗重构控制方法,可提高离网源PWM逆变器的输出序阻抗在高频处的相位,增加系统阻尼,能有效抑制系统高频振荡。采用谐波线性化方法,建立离网源PWM逆变器的小信号宽频带正、负序阻抗模型。为了进一步分析孤岛系统的源-荷交互稳定性,建立负荷PWM整流器的正、负序阻抗模型。然后,根据所建宽频带正、负序阻抗模型和Nyquist稳定性判据分析了控制方法、负荷类型、负荷功率大小对孤岛微电网系统稳定性的影响,揭示了孤岛微电网中源PWM逆变器与负荷PWM整流器型负荷交互发生高频振荡的本质原因:在高频处孤岛逆变器的输出阻抗具有负电阻值容性阻抗特性,而PWM整流器型负荷的输入阻抗为感性,导致系统阻抗比不满足稳定判据。所提阻抗重构控制方法,通过增加电压反馈支路,以改善孤岛逆变器在高频处的相位特性,增加系统阻尼,提高系统稳定性。最后,实验验证了本文分析的正确性。     

近正弦输入电流三相整流器研究

分析了一种低输入电流谐波的三相不控整流器。它由输入电感、三相整流桥及其与整流二极管并联的电容组成,其结构简单。本文详细分析了该整流器的工作原理、特性、参数设计方法及适用场合。仿真和实验结果表明,该整流器与传统三相整流器相比,可显著降低输入电流的谐波含量,且在额定工作点附近可获得接近于1的功率因数。     

三相四桥臂不控整流器的研究

根据三相三桥臂不控整流器开关模型的工作原理和二极管导通基本条件,对三相四桥臂对3次谐波含量较高的交流电压源不控整流的工作原理进行了理论分析和定量计算,得出了中性点桥臂导通的条件和对直流输出电压的最大提升率。运用Matlab/Simulink软件搭建了三相四桥臂不控整流开关模型进行仿真验证,并以JFZ2517型车载充电发电机为研究样机,搭建了实验平台进行实验验证。仿真和实验验证了理论分析和计算的正确性,对三相四桥臂不控整流器的进一步推广应用具有指导意义。     

输入侧断相对多脉波整流器直流侧谐波抑制方法的影响

为描述多脉波整流器断相时的故障特征,分析了断相对使用直流侧谐波抑制方法的多脉波整流器的影响。以使用两抽头变换器的24脉波整流器和使用有源平衡电抗器的12脉波整流器为例,分析了正常工作和断相运行时整流器各处的电压和电流特征。通过理论分析和实验验证,结果表明断相会导致两整流桥输出电压的瞬时差等于零,进而使抽头变换器和有源平衡电抗器不能产生环流去抑制输入电流谐波;同时,断相运行也将使负载电压纹波显著增大,即断相将导致输入侧和负载侧电能质量恶化。相关结论可为并联型多脉波整流器断相故障的分析和实时处理提供理论依据。     

十二脉波不控整流器直流单极接地短路的动态数学模型

高阻接地的十二脉波不控整流器已广泛应用于船舶、飞机等独立电力系统。这类独立电力系统的十二脉波不控整流器发生单极接地短路时,因二极管导通组合多、暂态过程复杂且时间短,导致其单极接地短路的动态特性难以数学建模。针对该问题,提出一种基于开关函数、谐波平衡原理的动态数学建模方法,建立了十二脉波不控整流器在直流单极接地短路时的大信号数学模型,该模型具有非线性状态方程组形式。通过与物理实验进行对比,证明所提出的建模方法和数学模型的有效性,该模型可准确反映十二脉波不控整流器接地短路暂态特性和短路前、后的稳态平均值特性。     

直流侧电流断续时不控整流器的动态大信号数学模型建立与验证

通过将带LC滤波的桥式不控整流器近似为定直流脉波周期、定导电角的可控整流器与占空比极小的Boost斩波器级联的系统,提出直流侧电流断续模式(discontinuous current mode,DCM)下不控整流器的一种大信号建模方法,并运用开关函数和谐波平衡原理,分别建立单相、三相桥式不控整流器DCM下的大信号数学模型,该模型具有非线性常微分代数方程组形式。通过与仿真模型进行对比,证明所常微分代数方程组形式。通过与仿真模型进行对比,证明所提出的建模方法是可行的,所建立的大信号数学模型能有效反映不控整流器源侧及负载侧的大扰动特性,且模型维数越高,计算结果越精确。     

基于STM32的三相高功率因数整流器

针对二极管不控整流和相控整流电流波形畸变严重、谐波分量大、功率因数低等问题,建立了三相PWM整流器的低频等效数学模型,设计了电压、电流双闭环PI控制器,制定了合理的PWM控制策略,并通过实验对整流器模型、控制器和控制策略进行了验证。实验结果表明,本文设计的整流器交流侧电压和电流波形基本同相,即网侧功率因数高。说明PI控制器的稳定性较高,控制策略设计合理。     

单周期控制的三相PWM整流器的动态特性研究

分析了在单周期控制条件下三相高功率因数整流器的工作原理,并推导了三相PWM整流器的开关数学模型和等效控制方程。在建立此模型的基础上,基于庞加莱映射推导了三相PWM整流器工作时的稳定性条件及动态特性。应用仿真软件Saber在以上理论分析基础上完成了功率因数校正变换器建模与数字仿真,并进行了2kW三相PWM整流器的试验研究,详细研究了系统在负载变化或输入电压扰动等动态情况下的稳定性和动态特性,仿真和试验结果验证了理论分析的正确性。     

三相PWM整流器在风力发电系统中的应用研究

采用三相PWM整流器取代二极管不控整流和Boost升压斩波电路.着重分析和研究了三相PWM整流器的工作原理和控制方法,采用高性能数字信号处理器作为控制核心产生PWM调制信号,最后应用Matlab/Simulink对系统进行了建模和仿真分析,结果验证了方案的优越性和可行性.     

动车组静调试验中直流母线电压振荡分析与抑制

为解决厂内静调试验中高速动车组牵引变流器模拟牵引工况下,其中间直流环节发生电压大幅振荡的问题,该文针对源侧整流器提出引入补偿环节的虚拟电阻控制方法。在单相PWM整流器dq坐标系数学模型的基础上,建立源侧整流器与二次谐振电路并联的等效输出阻抗模型以及牵引逆变单元和辅助变流器的等效输入阻抗模型,并基于上述模型,结合Bode图和Nyquist曲线分析直流环节电压出现振荡的主要原因,即二次谐振电路与恒功率负载间的交互作用会引发中间直流环节电压振荡。所提振荡抑制方法利用虚拟电阻等效增加了负载侧输入阻抗,使得系统开环增益满足禁区稳定判据,可提升系统的稳定裕度。最后,通过仿真和实验验证了该文分析的正确性和所提控制方法的有效性。     

直流侧采用C滤波的改进型低谐波输入三相整流器

针对传统三相不控整流器接容性负载时网侧电流严重畸变,提出了一种直流侧采用C滤波的改进型低谐波输入三相整流器,该整流器由交流侧电感、三相不控整流桥、整流桥上桥臂并联电容以及直流侧滤波电容组成.分析了该整流器的工作原理,和原有的直流侧采用LC滤波的整流器进行了比较,并针对这两种整流器分别给出了其参数设计.实验结果表明通过增加交流侧辅助电感和电容的办法,可有效改善网侧电流波形;且直流侧采用C滤波的电路结构更加简洁、辅助元件取值较低,因而具有较优的综合性能,提高了该类型整流器的应用潜力.     

航空用高功率因数可控升压整流器仿真研究

航空用直流电一般由恒/变频交流电经整流器获取,整流器本身及其负载的非线性,会导致交流电网产生大量谐波,降低系统功率因数。本文针对航空用某电力变换器中不控整流桥对交流电网产生的严重谐波污染问题,展开改进方案研究。从谐波抑制方面对比了几种常见整流器性能,提出一种航空用高功率因数可控升压整流器,通过分析其电路原理,并从仿真层面验证了可控升压整流器在谐波抑制、高功率因数、直流输出可灵活调整等方面的优越性。     

一种新型高功率因数三相整流器的分析设计

分析了一种利用LC谐振来实现低输入电流谐波的三相不控整流器,它利用交流侧串联电感与整流桥上桥臂二极管的并联电容谐振来改善输入侧电流,电路结构较为简单.与传统的三相整流器相比,该整流器可显著降低输入电流的谐波含量,得到近似为1的高功率因数.详细分析了该整流器的工作原理和特性,并给出了参数设计方法及电路的优缺点.仿真和实验证明了结论的正确性.     

含耦合电感的三相五电平整流器积分滑模控制

多电平整流器在高压大功率场合具有广阔应用场景。该文对含耦合电感的三相五电平整流器进行研究，首先，分析了三相五电平整流器的工作原理并建立了数学模型。其次，针对传统滑模控制应用于该整流器存在稳态误差的问题，提出融合比例积分的非线性积分滑模控制策略，实现了整流器输出电压的无差跟踪，并利用李雅普诺夫函数验证了针对该整流器所设计积分滑模控制的稳定性。最终，以负序电压注入的方法解决了由于整流器含有多个直流输出而固有的输出电压不均衡问题，并对所提控制方法进行了仿真与实验，验证了其正确性和有效性。     

三相电压型PWM整流器的稳定性分析

从三相电压型PWM整流器的数学模型出发,推导了系统的开环传递函数,分析了系统参数对系统稳定性的影响,研究了系统在不同工作点的稳定性变化。结论对三相电压型PWM整流器的参数设计和控制有参考意义。