基于PR控制的VIENNA整流器高次谐波抑制

三相VIENNA整流器采用传统双闭环线性比例积分(Proportional Integral,PI)控制难以实现对输入交流量的无静差跟踪调节,同时dq轴解耦需要多次坐标变换,不利于数字实现且会给网侧电流带来高次谐波。基于此,本文将多个比例谐振(Proportional Resonant,PR)控制器并联模块引入三相VIENNA整流器,根据其数学模型在αβ坐标系下的特性设计了电流环,改善了网侧电流质量,降低了高次谐波含量,消除了电压电流相位差,实现了无静差跟踪。在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型,仿真结果表明该控制策略可有效降低网侧电流谐波含量     

VIENNA整流器的设计与优化

三相AC/DC整流器作为许多电力电子设备中不可或缺的电气环节得到了广泛的应用。相比于传统的二极管整流器及相控整流器,VIENNA整流器具有网侧谐波含量低、功率因数高的优点。同时,VIENNA整流器比普通桥式PWM整流器具有更少的功率开关数量,进一步提高了系统功率密度。在简要介绍VIENNA整流器原理的基础上,结合3 k W系统进行了相应的工程设计,主要包括储能元件设计、滤波环节设计和控制环路设计。此外,针对电网电压畸变带来的输入电流谐波问题,采用了一种结合VIENNA整流器控制环路的指定次谐波优化方法,并针对其中LCL滤波器带来的谐振问题,从工程设计的角度进行了相应的优化。3 k W工程样机的实验结果进一步验证了设计方法以及所采用的优化方法的有效性。     

采用占空比前馈的VIENNA整流器平均电流PR控制

针对VIENNA整流器采用传统比例积分(PI)控制器跟踪正弦电流信号存在稳态误差及比例谐振(PR)控制器输入电流过零畸变问题,提出引入占空比前馈的平均电流PR控制策略,同时为进一步减少甚至消除网侧电流谐波分量,电流内环采用了基于PR控制器的并联多次谐波补偿器。结果表明所提控制策略系统响应快速、有效实现了三相三电平VIENNA整流器输入网侧电流无静差跟踪,直流输出电压平衡度好、抗扰性能优良。     

基于准比例谐振的VIENNA整流器中点电位平衡策略

传统双闭环PI控制由于相位误差的存在难以实现交流量的零静差跟踪,同时dq解耦控制策略往往又需多次坐标变换,不利于数字实现。基于此,将准比例谐振控制器(QPR)引入VIENNA整流器的控制系统,同时针对直流侧电压不平衡问题,提出一种基于QPR控制器的直流侧电压中点平衡控制策略,进一步改善网侧电流质量,提升整机效率。为验证文中策略的正确性,构建了基于QPR控制的VIENNA整流系统完整的仿真模型与实验样机,结果表明该控制策略可有效改善直流侧均压并有效抑制网侧电流谐波影响,动静态性能优良。     

VIENNA整流器中性点平衡混合控制

为了抑制VIENNA整流器中点电位波动和振荡,提出了一种将动态调节因子与平衡因子计算相结合的控制方法,在采样输入相电流的基础上,使用适当的动态调节因子引入中性点偏差补偿成分,计算出不同扇区的平衡因子,分配冗余空间电压矢量持续时间,有效降低由不对称电容器参数或不平衡负载引起的中性点电压波动。同时在功率内环中引入比例积分(PI)重复控制,与PI控制器共同作用,以消除中性点电位振荡。7.5 kW的VIENNA整流器实验样机测试结果验证了控制方案的可行性。     

基于优化预测控制的VIENNA整流器研究

提出一种基于优化预测控制的VIENNA整流器设计方案,在其拓扑结构原理分析的基础上,对整流器参数进行优化设计。优化预测控制的外环控制是在功率预测控制基础上引入准比例谐振(QPR)电流控制,其内环控制采用无差拍控制。仿真和实验表明,该控制策略有效地实现了功率因数校正,直流输出侧具有较好的抗扰性、平稳性。     

基于滑模控制的VIENNA型整流器研究

在分析VIENNA整流器数学模型的基础上,针对常规PI控制整流器对系统参数变化较为敏感的问题,提出了一种基于dq两相同步旋转坐标系的双闭环滑模变结构控制算法,并引入中点电位因子对中点电压进行平衡控制。仿真结果表明,应用滑模变结构控制的VIENNA整流器,不仅设计和实现简单,而且具有较好的鲁棒性和动态性能。     

基于多重PR控制的LCL型逆变器谐波抑制

在新能源发电系统中。三相光伏和储能逆变器通常都采用LCL型结构以减小开关频率谐波。通过提高增益减小谐波的传统PI控制方法实现简单,但在实际电网电压中含有丰富的谐波成分,无法在保证系统稳定性的同时具备足够能力来抑制电网电压中的工频谐波。分析电网谐波周期性特点,将重复控制与比例谐振(PR)控制结合起来,设计了多重PR控制算法来抑制LCL型逆变器的谐波。分别采用所提的多重PR控制算法和传统PI控制算法在50 kVA的储能逆变器上进行实验,证明多重PR控制算法对谐波抑制具有更好的效果。     

基于PI与重复复合控制的并网整流器并网系统研究

在详细分析三相三电平桥式并网整流器工作原理的基础上,针对传统电流内环单PI控制策略难以实现对交流信号无误差跟踪且谐波抑制能力较差等问题,提出并采用了PI控制与重复控制相结合的复合策略实现了并网整流器的单位功率因数控制,给出了详细的理论分析与设计方案。为验证文中控制策略的可行性,进一步构建了完整的系统仿真模型与实验平台。实验结果表明:文中设计并采用的控制策略可有效提升系统性能,输入电流THD得到显著改善,该控制策略结构简单,且便于数字化实现,对于并网整流器的设计具有一定参考意义。     

基于解耦模式单周控制的VIENNA整流器研究

针对电力电子技术和装置低谐波污染的要求,研究了一种基于解耦模式下单周控制的VIENNA(三相三开关三电平)整流器。该控制下的VIENNA整流器具有结构简单、开关损耗小、不需要乘法器、快速实现功率因数校正、谐波含量低、开关频率恒定的优点。分析了VIENNA整流器的工作原理,设计了该拓扑在解耦模式下的单周控制功率因数校正策略,给出了解耦算法和控制方程。最后,通过matlab建立了该电路的仿真模型,仿真结果验证了理论分析和控制算法的正确性。