牵引四象限变流器的预测电流控制

以牵引四象限变流器为研究对象,在分析变流器工作原理的基础上,为提升变流器瞬态响应、降低网侧电流谐波、保证网侧单位功率因数和稳定直流侧电压,对变流器的预测电流控制策略进行了研究与分析。利用MATLAB/Simulink搭建四象限变流器主电路和预测电流控制系统模型,对牵引状态下的网侧电流谐波、网侧功率因数和直流侧电压进行仿真测试。仿真结果表明,在牵引工况下,基于预测电流控制的四象限变流器可以实现网侧电压电流同相、稳定中间直流电压以及降低网侧谐波含量。     

基于双PWM补偿型单相交流稳压电源的设计

应用PWM整流器代替二极管不可控整流,既减少对电网的谐波污染,又可以实现能量双向流动.电压电流双闭环控制保证了直流侧电压的稳定和交流侧电流对电网电压的跟踪.逆变器采用固定开关频率的直接电流控制方法中的预测电流控制,电流内环采用比例调节,提高了电流响应速度.电压外环采用电压有效值反馈的PI调节,保证对逆变器输出电压的稳定...     

三相高功率因数PWM整流器的设计

目前三相功率因数校正技术广泛应用于PWM整流环节,而预测电流控制则是实现单位功率因数的一种有效控制策略。这种控制方式有效地解决了网侧电压电流相位校正的问题,以简单的电压环和电流环替代原有的复杂的功率环,既简化了算法程序,又节省了数字信号处理器的资源。电压环采用PI调节器,可以稳定调节直流输出电压,电流环采用相位跟踪技术,可以使整流器获得较高的功率因数。此PWM整流器在网侧添加双向可控硅控制的软启动装置,使直流侧输出电压在装置上电瞬间平稳上升至稳态电压。     

考虑中点电压平衡的三相四开关变换器模型预测电压控制

三相四开关变换器作为三相六开关变换器的容错结构,在离网模式下,直流侧电流经电容流入故障相,导致直流侧中点电压不均衡,进而降低了负载侧电能质量,影响电容器寿命。针对此问题,设计一种考虑中点电压平衡的模型预测电压控制策略。首先,对离网模式下的电压矢量进行分析,建立αβ两相静止坐标系下的电压预测模型。在此基础上设计中点电压平衡控制,通过低通滤波器提取直流侧电容中点电压偏差值中的直流分量,经预测模型计算得到电流补偿值。将其代入价值函数求解最优电压矢量,进行模型预测电压控制,实现三相四开关变换器离网模式操作。该控制策略无需锁相环和PWM调制,易于实现。通过仿真及实验,验证了所提出控制策略的有效性。     

虚拟电阻在级联型STATCOM中的应用

阐述了级联型静止同步补偿器(STATCOM)的工作原理,介绍了电流跟踪控制和直流侧总电压控制。针对各级联单元直流侧电压不平衡现象,提出构造虚拟电阻的方法对各级联单元调制信号进行修正,修正量与补偿器输出电流成正比,放大倍数由虚拟电阻决定。仿真和实验结果表明,级联型STATCOM采用该控制方法在稳态时电流跟踪效果良好,直流侧总电压稳定,各级联单元直流侧电压基本平衡。     

一种新型无差拍UPQC预测直接控制策略

针对统一电能质量调节器（unified power quality conditioner,UPQC）传统线性控制算法中存在多个PI控制器及PWM调制环节,导致系统参数整定困难、结构复杂的问题,提出一种新型无差拍UPQC预测直接控制策略。推导并建立同步旋转坐标系下UPQC串、并联侧预测直接控制模型;基于无差拍控制原理与有功功率平衡原则构建了串联侧给定电流产生机制,实现了直流侧电压的无差拍控制和网侧电流的预测直接控制;基于无差拍控制原理与负载侧电压恒定原则构建了并联侧给定电流产生机制,实现了负载侧电压的无差拍预测直接控制。仿真与实验分析结果表明,所提算法无PI和PWM调制环节,有效简化了控制系统结构,并提高了系统的动态性能及补偿效果。     

一种三角形联结串联H桥SVG直流侧电压控制方法研究

通过对三角形联结串联H桥SVG直流侧电压均衡控制进行深入研究,建立三层直流侧电压均衡控制系统。第一层为总直流侧电压,通过产生基波正序有功电流维持三相所有H桥模块直流侧电压之和恒定;第二层为三相之间均衡控制,通过在变流器指令电压中注入零序电压产生零序电流实现三相功率的再分配,实现三相均衡;第三层为每相内部各H桥模块均衡控制,通过沿电流方向微调每相各模块指令电压实现各模块吸收的功率重新分配,进而保证模块直流侧电压等于给定值。最后通过实验验证了该控制方法的可靠性和有效性。     

城际动车组四象限整流器控制策略研究与应用

在分析城际动车组单相四象限整流器拓扑结构的基础上,得到单相四象限整流器的数学模型,并采用电压外环和电流内环的控制策略,分别以直流侧给定电压、网侧给定电流为控制对象,实现直流侧电压和网侧电流的无差、准确控制。通过Simulink仿真及试验验证了该控制策略。试验结果表明：从预充电过程过渡到脉冲整流过程中,直流侧电压超调量较小。牵引/制动工况下,网侧电压和网侧电流相位相差0°/180°、波形正弦性好,直流侧电压稳定,波动较小。     

基于直流侧电压周期离散控制的单相并联有源滤波器

针对有源滤波器电流谐波分量检测运算复杂,且在负荷电流变化时出现电源电流畸变现象,从直流侧电容电压与交、直流侧功率传递的关系出发,并结合有功电流的周期性特点,提出了基于直流侧电容电压周期离散控制的新型有源滤波器控制方法.该方法以电网电压为同步信号,在电网电压信号的过零点采样直流侧电容电压,并通过周期离散控制可以获得负荷电流有功分量.采用该周期离散控制方法可实现对直流侧电容电压的线性化控制,并使有源滤波器对谐波的补偿是瞬时的.该文给出了单相并联有源滤波器的直流侧模型,基于该模型推导出周期离散控制方法.以该方法研制了10kVA有源滤波器样机,仿真和实验结果表明该方法控制简单,稳定性好,谐波补偿速度快,能够有效地避免负荷变化时的电流畸变现象.     

基于SVPWM控制的高功率因数整流器的研究

采用空间电压矢量控制技术对高功率因数PWM整流器进行分析和建模,以简化型的SVPWM控制策略实现PWM控制。通过Matlab/Simulink对交流侧电压电流以及直流侧电压进行仿真。仿真结果证明这种控制的动态响应速度快,直流侧电压稳定,交流侧电流为正弦波,且电压电流同相位,实现了单位功率因数,对谐波的产生进行了有效的抑制。     

一种应用于异步电机的基于Laguerre函数的模型预测控制电流调节器

电动汽车用异步电机复杂的运行工况,造成电机参数改变,传统同步PI控制性能不甚理想。基于复矢量比例积分(PI)控制和模型预测控制(MPC)的电流调节器,使得其控制效果得到一定改善,但仍然存在响应时间长和超调大的问题。针对电动汽车用异步电机控制器,设计一种基于Laguerre函数的模型预测控制(LMPC)电流调节器,该电流控制器根据过去和现在的信息,对系统的状态量进行多步预测,并综合考虑控制对象的预期值和控制量的变化等评价指标,得到最优的控制律。仿真和实验结果表明,该调节器相比于复矢量PI控制和模型预测控制,具有更快的动态响应和更好的参数鲁棒性。     

基于PDFF速度调节器的PMLSM无差拍电流预测控制

针对电磁弹射用永磁同步直线电机控制系统动态响应速度快、抗干扰能力强的需求,传统永磁同步直线电机PI控制系统无法满足控制需要的现状,本文设计了具有高动态性能、强鲁棒性的速度-电流双闭环控制系统。在转速环引入伪微分前馈-反馈调节器,电流环采用无差拍电流预测控制,同时为消除永磁同步直线电机参数失配以及外部扰动造成的电流波动,设计了扩张状态观测器对扰动进行观测,并对电压参考值进行补偿,提升了系统的鲁棒性和动态响应能力。最后利用MATLAB/Simulink仿真验证了设计的可行性,设计的系统相较于传统PI速度调节器电流预测控制系统动态响应速度更快、抗干扰能力更强。     

对转永磁同步电机模型预测控制

对转永磁同步电机(Anti-rotary PMSM)在采用矢量控制时,可等效为2个相同的电机串联,在同一个空间坐标系中控制。当负载突变时,两侧转子转速发生变化,由于PI调节速度较慢,两侧转子易发生失步现象,系统将不可控。为解决(Anti-rotary PMSM)的失步问题,选取对转电机在旋转坐标系下的d轴电流增量和q轴电流增量为状态变量,研究了适用于对转电机的模型预测控制,提出了对转电机的模型预测电流控制算法。该控制方法动态响应快,而且可以有效避免超调,具有良好的控制性能。仿真结果表明,模型预测控制比传统的PI调节器动态响应快,可以有效解决对转电机的失步问题。     

永磁同步电机的模型预测控制研究

模型预测具有动态响应快速和电流跟踪精确等优点,广泛应用于功率变流器领域。采用模型预测电流控制策略,主要研究永磁同步电机的控制,解决传统PI控制器动态响应慢、有超调等问题。整个实验平台以TMS320F28335为控制器,设计了永磁同步电机控制实验,分析了电动机电流环的稳态和动态响应以及转速的动态跟踪性能。实验验证了模型预测在永磁同步电机控制中的优越性能。     

互联电网负荷频率的多变量约束预测控制器设计及仿真研究

为使互联电网的频率控制具有更好的负荷适应能力,保证电网运行的经济性、稳定性与可靠性,本文提出了无需依赖频率偏差系数、考虑区域调节容量约束、基于互联电网状态空间模型的多变量预测控制器算法设计方案。通过对2个区域电网频率控制系统的建模和仿真,将该预测算法与常规PI调节算法在单、双区域负荷扰动、随机白噪声扰动等方面对系统频率控制动态性能进行了比较,分析结果表明,该预测控制算法可使系统频率的恢复性能显著提高。     

带LCL滤波器的APF新型预测电流控制策略

针对带LCL滤波器的有源电力滤波器APF（active power filter）的优化控制问题,设计了一种新颖的预测电流控制方案。传统的APF控制器采用多旋转坐标系变换和PI调节器实现对谐波的控制,此外还有谐振控制方案,但都存在计算负担随谐波次数增加而增大的缺点。新型预测电流控制方案结合使用了比例预测控制、积分预测控制和阻尼算法,实现了在计算量固定条件下的APF优化控制,其中积分预测控制可以补偿由参数扰动引起的模型误差。利用APF实验平台开展了动静态实验,结果验证了使用所开发的新型预测电流控制方案在稳态和负载变化的情况下均具有优良的控制性能,并能完成对高次谐波的补偿。     

一种新型转速调节器在交流调速系统中的应用研究

随着电力电子器件和微电子技术的发展,交流电气调速系统应用越来越广泛。交流调速系统一般采用PI控制器对转速实施闭环控制,为了进一步提高控制性能,本文采用了一种新型控制器对转速进行闭环控制。在Matlab/Simulink下构建了异步电动机直接转矩控制和永磁同步电动机矢量控制模型,并分别对使用新型转速调节器与PI转速调节器...     

电压型PWM整流器比例-积分控制器的参数设计

PWM整流器采用直接电流控制策略和双闭环控制结构,内环电流控制器采用电流反馈和电压前馈的解耦控制策略,利用PI调节实现电流的快速跟踪控制。外环电压控制器由PI控制器构成,能够保证直流电压的稳定运行。由整流器的控制结构及其在旋转dq坐标系下引入PI调节器后的数学模型,简化得到电压环、电流环传递函数,根据控制系统要求采用3种方式设计PI参数。分析3种方式设计的PI参数下系统抗扰动性,用MATLAB仿真验证设计方法的正确性,结果表明在采用典型二型系统设计和二阶系统设计方法下,系统具有良好的动态性和稳定性。     

基于PI调节器的直接转矩控制系统的研究

基于PI调节器的直接转矩控制方法通过转矩PI调节和磁链PI调节产生电压矢量,再经坐标旋转变换后得参考电压矢量,该矢量能在一个控制周期内补偿转矩和磁链的误差。用空间矢量脉宽调制（SVPWM）方式控制逆变器的开关状态,能够保持逆变器开关频率恒定。基于Matlab／Simulink的PI—DTC系统仿真研究表明了该方法的有效性。     

基于离散系统理论的PWM整流器电流控制器

PWM整流器控制系统通常采用数字PI调节器,传统数字PI调节器设计方法是先将数字系统等效成连续系统,再依据连续系统的设计方法设计PI调节器参数,这样造成很大误差.基于离散系统Z变换理论,详细分析了实际系统的运行过程,建立PWM整流器的离散化模型.在此基础上,根据给定的相应指标,将离散根轨迹法和时域法相结合直接设计数字P...