三相高功率因数PWM整流器双闭环控制系统设计

引入电压干扰补偿,建立三相高功率因数脉宽调制(PWM)整流器的简化数学模型,该模型既能真实反映PWM整流器的运行状态,又便于控制系统设计。针对电流内环的控制要求,根据电流内环的斜坡响应特性设计其比例积分(PI)调节参数,提出依照I“TAE性能最佳准则”的PI调节参数设计方法;针对电压外环的控制要求,根据电压外环的阶跃响应特性设计其PI调节参数,提出依照“阶跃响应最佳准则”的PI调节参数设计方法。仿真波形和实验数据验证了简化数学模型和PI调节参数设计方法的正确性。     

三相PWM整流器电压定向控制算法研究

详细分析了三相PWM整流器电压定向控制方法的基本原理,给出了其数学模型及控制系统的结构图,说明了各个部分的作用。利用Matlab/Simulink工具箱,建立了仿真模型进行了研究。仿真结果表明,该方法效果优异,系统能够很好地实现控制目标。     

三相电压型PWM整流器的一种改进前馈控制策略

针对三相电压型PWM整流器受到负载扰动和电网波动的影响较大问题,在分析其数学模型的基础上,根据输入输出之间的功率平衡关系,提出了一种改进的前馈控制策略。前馈信号同时包含了电网电压和负载的信息,通过快速调节交流侧进线电流,使得系统功率平衡得以维持。在所搭建的实验室平台上做了相应的模拟实验,验证了控制策略的有效性,提高了系统对负栽扰动和电网波动的抗干扰能力。     

PWM整流器无锁相环不平衡控制策略研究

电网电压不平衡时,基于同步旋转坐标系的传统控制策略从六个功率分量中选取四个分量计算指令电流,导致剩余两个功率分量不受控。针对此问题,在两相静止坐标系下建立了基于扩展无功功率理论的瞬时功率模型,该模型利用四个功率分量计算四个静止坐标系下的指令电流,同时控制有功和无功功率的平均值及二次波动量。该方法省去了Park变换和锁相环,降低了系统的复杂程度,提高了系统的动态响应速度。以三相电压型PWM整流器为控制对象,进行了仿真和实验验证,结果表明所提出的方法能够抑制直流侧电压的二次波动并实现单位功率因数运行。     

基于数控电容的PWM整流器直流侧电压改善研究

在电压型PWM整流器的控制中,广泛采用在同步旋转坐标系下的直接电流控制方法和双闭环控制结构,基于PSCAD软件建立了其仿真模型。PWM整流器中直流侧电容的设计取值对电压环的控制性能有重要影响。综合考虑直流侧电压跟随性能和纹波要求,基于软件仿真验证确定了电容取值在较小范围。提出了在直流侧采用数控电容与传统电容器并联替代传统单一电容器的方法,使得电容值在线可调,该方法对于实现PWM整流器直流侧电压的灵活、精细控制有一定实用价值。     

一种新型电压型PWM整流器混合控制研究

针对三相电压型PWM整流器在两相同步旋转dq坐标系下的系统模型为两个控制量、三个被控量的特点,提出由电压平方PI控制器控制直流电压、无源控制器控制交流电流的混合控制策略。该策略可使整流器实现网侧单位功率因数、电流低谐波及直流电压恒定控制,且具有强的鲁棒性和优良的动静性能。仿真和实验结果表明,该控制方案是可行的。     

基于DSP的三相PWM整流器电压空间矢量控制的研究

提出了一种简单的电压空间矢量算法，该算法根据参考电压矢量直接计算电压空间矢量的位置和作用时间，简化了运算过程。利用数字处理器(DSP)，实现了整流器的空间矢量的全数字控制，并用Matlab对系统进行了仿真，仿真结果验证了所提出的电压空间矢量算法的有效性。     

三电平PWM整流器网侧LCL滤波器设计

采用LCL滤波器代替L滤波器对入网电流进行滤波已成为变换器并网的趋势,相对于L滤波器,LCL滤波器具有成本低,体积小,整流器动态响应快等优点.然而,目前关于LCL滤波器的研究都是针对两电平变换器进行的,对多电平变换器鲜有涉及.本文以三电平PWM整流器为研究对象,提出了适用于三电平PWM整流器LCL滤波器的设计方法,并通过Simulink仿真和实验验证了滤波器的优良性能.     

混合电动车用PWM整流器控制方法的研究

分析了PWM整流电路各种控制方法的优缺点,提出了将空间电压矢量控制和定频滞环优化矢量电流控制相结合的复合控制策略,既保证了系统有好的静态特性,又保证了系统的快速跟随性。对空间电压矢量方法进行了改进,在不改变系统输出特性的前提下,使开关频率降低了50％。仿真结果证明复合控制方法使系统具有控制精度高,调节时间短,超调量小等优点,能够满足混合电动汽车能量回馈系统的要求。     

电压型PWM整流器控制策略的研究

介绍了电压型PWM整流器的基本原理及其直接电流控制技术中的一种控制策略——固定开关频率PWM电流控制。分析了固定开关频率PWM电流控制系统的性能,并搭建仿真模型进行了仿真。研究和分析表明其具有较快的电流响应、算法简便、物理意义清晰且易于实现等优点,又由于开关频率固定,因而网侧变压器及滤波电感设计较容易,有利于限制开关损耗。     

基于模糊自适应控制的三相PWM整流器

主要介绍了三相高功率因数PWM整流器电流环和电压环的设计,并成功的将参数自适应PI调节应用到整流器的控制策略中,以提高直流侧电压的控制精度。仿真结果表明,这种新型PI控制方法响应快、鲁棒性强、抗干扰能力好,较传统PI控制具有更好的动、静态特性。     

电网不平衡下基于滑模变结构的三相电压型PWM整流器恒频控制

基于滑模变结构的控制算法只需在 坐标系下完成控制目标无需进行复杂的d-q坐标系变化,且实现了恒频控制。当电网电压不平衡时,通过设置三个控制目标来对系统进行控制,即消除负序电流、消除有功功率波动、消除无功功率波动。为了提高控制精度,通过采用T/4延时法只提取正序电流分量和负序电压分量,无需提取负序电流分量,针对设置的三个控制目标进行不同的功率项补偿,进而达到控制目标的要求。理论推导和仿真实验结果证明了该控制策略的正确性和有效性。     

电压型PWM整流器模糊逻辑功率预测控制策略

根据PWM整流器在两相静止坐标系中的数学模型及瞬时功率理论,提出了一种瞬时功率预测方法,并结合模糊逻辑,改进了直接功率控制策略.该策略具有更好的动态性能,更快的响应速度.同时建立了基于MATLAB的PWM整流器仿真平台及研制了实验样机,通过仿真和实验结果验证了所提出的方法的可行性和有效性.     

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.     

A voltage source PWM rectifier-inverter with feedforward control of instantaneous power

In general, diode rectifiers with electrolytic capacitors on the dc side have been used as dc power supplies for voltage source inverters. This type of rectifiers, however, causes many problems such as poor power factor and harmonics. Recently, voltage source PWM rectifier-inverters have been studied to provide the following advantages; (1) harmonic-free on both ac sides; (2) unity power factor on the input ac side; (3) power flow of either direction or power regeneration; (4) reduction of the dc capacitor. It is, however, difficult for a conventional one to regulate the capacitor voltage on transient states because of having only a voltage feed-back loop. This paper describes a voltage source PWM rectifier-inverter with feed-forward control of instantaneous power. Based on the pq theory, the instantaneous power which is calculated in the control circuit of the inverter is fed forward to the control circuit of the rectifier. The feed-forward control of instantaneous power makes a great contribution to sufficiently suppress voltage fluctuation of the dc capacitor on transient states. Transient characteristics are discussed and some interesting experimental results of a laboratory model are shown.     

三相电压型PWM整流器不平衡控制虚拟导纳法

输入电压不平衡会导致三相电压型PWM整流器谐波增加、损耗增大,严重时可以烧坏整流器。针对传统的解决方案结构较复杂、运算量大,提出虚拟导纳控制法。根据三相电压型PWM整流器不平衡时瞬时功率平衡理论,找到虚拟导纳这一核心控制量,引入可实现电流无静差控制的广义积分器,形成两相静止坐标系下电流控制简化方法,由此设计了虚拟导纳控制系统。通过Matlab仿真和实验验证表明该控制方法不仅性能稳定,实现三相电压不平衡时电压无波纹控制和实时可控的功率因数,而且不需要对正负序电流进行独立检测,提高了系统的快速性。引入的广义积分器具有的简单离散迭代算法也大幅减少了计算量。     

PWM整流器在旋转导向中的应用研究

论述了PWM整流器与传统整流器在旋转导向中的优缺点;推导三相电压型PWM整流器（VSR）在同步旋转坐标系下的数学模型,采用双闭环PI控制结合SVPWM的控制策略,并对SVPWM控制的实现过程进行了详细介绍,最终通过MATLAB Simulink搭建仿真模型,对电源侧电压波形、电流波形、直流侧输出电压波形以及电源侧电流FFT进行分析,仿真结果表明该控制策略能实现电源侧电压与电流相位同步,谐波含量低以及直流侧电压快速达到给定值,从而满足了旋转导向系统的供电稳定性。     

基于滑模变结构控制的三相PWM整流器

在建立三相PWM整流器数学模型的基础上,针对目前三相PWM整流器动态性能较差的特点,设计了电压、电流双闭环控制系统。在内环电流的控制中,采用解耦方法对dq轴电流分别控制,为电流控制器设计了一种滑模变结构控制(SMVSC)方法。仿真实验表明:该控制方法设计简单,提高了PWM整流器的动态性能,而且较好地实现了电流的解耦控制,且使系统鲁棒性增强。     

多电源输出发电机系统中PWM整流控制策略研究

针对多电源输出发电机系统要求输出高质量直流电压的问题,将基于电压定向的SVPWM控制策略应用于该系统的整流装置中,采用便于数字实现的矢量合成方法来提高整流器的动、静态性能,建立了三相PWM整流器的数学模型,并给出了整流器在输入电压和负载变动情况下的仿真和实验波形。结果充分表明了该方案的有效性和实用性。     

A PWM rectifier/inverter system capable of suppressing both harmonics and EMI

This paper proposes a new PWM rectifier/inverter system that is capable of suppressing not only supply harmonic currents but also electromagnetic interference (EMI). The conversion system consists of a PWM rectifier and inverter, and an active common‐noise canceler (ACC) which has been proposed by the authors. The ACC developed for this system is characterized by the sophisticated connection of a common mode transformer which can compensate for common mode voltages produced by both the PWM rectifier and inverter. As a result, the size of the common mode transformer can be reduced to one‐third, compared with the previously proposed ACC. A prototype PWM rectifier/inverter system (2.2 kW) has been implemented and tested. Some experimental results show reduction characteristics of the supply harmonic current and EMI. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 141(4): 59–68, 2002; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10062