基于修正开关模式的三相整流器故障容错控制

通过分析三相桥式脉宽调制(PWM)整流器的开关管开路故障时空间电压矢量的变化情况,提出一种基于修正开关模式的开关管开路故障容错控制算法,对比分析修正前后电压矢量的变化,给出具体的实现方法。该方法对于单管和多管同时开路故障均能实现容错控制,能较好地改善故障下三相电流平衡度,减小直流侧电压纹波,提升系统性能和可靠性,实现算法简单,无需增加硬件电路。仿真与实验验证了该方法的有效性。     

基于电流相角的三相整流器开路故障诊断方法

分析了三相桥式脉宽调制(PWM)整流器的开关管单管和多管开路故障现象,包括对应相电流部分变零和直流侧电压脉动,讨论了多管开路故障和系统参数对电流为零区域的影响。在此基础上提出一种基于网侧电流相角的开关管开路故障诊断方法,给出具体实现和参数选取方法。该方法对单管和多管同时开路故障均能实现有效检测和定位,算法简单,无需增加硬件电路,对瞬变状态鲁棒性高。最后通过实验验证了其有效性。     

单相脉宽调制整流器传感器故障诊断与容错控制

单相脉宽调制(PWM)整流器通常采用网侧电流与直流侧电压双闭环控制系统结构,一旦其检测系统中的传感器发生故障,将导致反馈值出现偏差,影响系统的控制效果与运行安全。设计一种准确可靠的单相PWM整流器网侧电流与直流侧电压传感器故障诊断与容错控制方案。采用解析冗余的方法实现故障诊断,基于单、双极性两种调制方法的开关函数取值设计了系统滑模观测器与状态估计器;将传感器采集值与观测器估计值作差并归一化建立系统残差,故障诊断单元通过比较残差与阈值定位故障传感器并迅速采取容错控制策略,以观测器的估计值代替故障传感器的测量值实现控制系统重构。通过仿真与实验模拟了三种传感器故障,验证了所提出故障诊断与容错控制方案的有效性与可靠性。     

一种基于空间矢量控制的整流器容错控制方法

为降低三相脉宽调制(PWM)整流器功率开关器件发生断路故障时对系统的影响,分析了在空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制算法下三相电压型PWM整流器6个功率开关器件中的某一个功率开关器件断路时指令电压矢量的合成情况,从矢量合成的角度阐述了故障发生时网侧电流畸变和直流侧电压波动的原因。提出了一种断路故障发生时在不改变整流器拓扑结构的前提下,能有效减少交流侧电流畸变、维持直流母线电压稳定的容错控制算法。通过仿真和实验验证了该算法的正确性和有效性。     

基于输入输出线性化电流控制的PWM整流器

由于三相PWM整流器采用传统单一控制策略,故难以满足实际工程对性能的要求,为此在建立三相PWM整流器数学模型的基础上,设计了电压和电流双闭环控制系统。针对电流内环控制中,系统存在不确定扰动,基于输入输出线性化,给出了电流控制器设计方法,并进行了实验。实验波形表明,三相PWM整流器直流输出电压稳定,网侧输入电流正弦化,且功率因数接近1,从而证明该系统具有较好的鲁棒性和动态性能。     

三相电压源型PWM整流器的DSP控制

描述了三相电压源型PWM整流器的工作原理,基于整流器网侧电流矢量推导出同步旋转坐标系下系统的数学模型,给出了一种电流前馈解耦控制算法.同时详细介绍了基于电流前馈解耦的PWM整流器双环控制系统设计方法,并且应用TMS320LF2407A建立了PWM整流器的DSP数字化实验系统.实验结果表明,该整流器能获得单位功率因数的正弦输入电流、稳定的直流输出电压和快速的动态响应.     

基于小波包分析的风力发电系统中变流器的故障识别

以风力发电系统中背靠背式双脉冲宽度调制(pulsewidth modulation,PWM)变流器中整流状态为例,分析了绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)各类开路故障状态下三相PWM整流器直流侧的输出电压信号,提出了基于小波包分析的变流器故障识别方法。该方法利用直流侧输出电压信号的调制特点,从能量谱和功率谱的角度分析了小波包分解后的直流侧输出电压的细节信号,通过频谱特征识别出三相PWM整流器的各类故障。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于逆系统方法的三相PWM整流器控制

针对三相脉宽调制(PWM)整流器控制采用非线性反馈方法使控制器设计复杂化的问题,提出一种基于逆系统方法的三相PWM整流器的反馈线性化控制方法。利用三相PWM整流器数学模型,以直流输出电压、有功和无功电流作为状态反馈变量,推导出三相PWM整流器的逆系统,并构造出伪线性系统。通过对该伪线性系统的综合,设计出三相PWM整流器的闭环控制系统,实现了无功电流分量和直流电压的解耦,然后对该闭环控制系统进行了计算机仿真。结果表明,所采用的控制策略能够实现三相PWM整流器直流电压和无功电流的解耦控制,且性能良好。     

基于间接电流控制的电流型PWM整流器

针对电力电子装置给电力系统带来谐波污染和功率因数下降的问题,建立了三相电流型PWM整流器在abc坐标系下的数学模型,并在该坐标系下通过控制三相电流型PWM整流器交流侧电流的基波和相位,进而间接控制网侧电流的间接电流。通过仿真和实验验证,该控制策略完全可以实现网侧电压电流单位功率因数,且直流侧电流趋于稳定。     

PWM整流器主回路开关器件故障诊断

提出一种针对三相电压型PWM整流器主回路开关器件IGBT和续流二极管开路故障的新的诊断方法。通过分析,当某相IGBT或续流二极管开路时,其网侧电流会发生相应缺失,进而推出三相网侧电流正负半波功率减小。对三相电流正、负半波功率进行归一化处理得到Cmx作为定位开路故障所在相的特征值,随后利用故障相电流1/4周期功率差dxn来进一步区分IGBT和续流二极管的开路,仿真实验证明该方法可靠性高,除轻载状况下不受负载突变影响,且适用于部分双管开路。     

三相-单相矩阵变换器容错控制与输入电流优化

为提高三相-单相矩阵变换器(3-1MC)的供电可靠性,针对开关元件的开路故障与短路故障,研究了3-1MC的容错控制调制策略并设计了带解耦电感的容错控制拓扑。利用快速熔断器将短路故障转换为开路故障,将2种故障归结为开路故障,并对不同桥臂的开路故障控制策略进行了分析与计算。为实现输入电流的优化,提出对补偿电感进行功率解耦、中线电流补偿及退出运行等策略。通过仿真与实验对所设计的容错控制策略进行了验证,结果表明,在硬件改动较小的前提下,在不同桥臂故障下3-1MC均能维持输出电压稳定,同时输入电流的畸变较小。     

三相电压波形校正智能控制有源滤波器

为了使电网电压尽可能接近正弦波形,提出了一种通过校正网侧电压波形来减小电网中的谐波电流的智能控制有源滤波技术.智能芯片检测电网电压波形,再与标准正弦电压波形比较求得误差电压,该误差电压中含有电网中谐波电流的波形信息.用这个误差电压形成PWM整流器的指示电流,有源滤波器在智能芯片的控制下从电网吸收谐波电流并向电网输出基波...     

三相电压型PWM整流器控制特性

基于三相电压型PWM整流器的工作原理,研究了PWM整流器的四象限运行的工作状态,并在此基础上提出PWM整流器网侧呈现受控电流源、且电流和功率因数均可控的特性,这使得整流器可以灵活地在各种工作状态间切换。针对PWM整流器网侧功率因数控制的要求,指出PWM整流器需工作在升压状态,且推导出其保持正常运行时直流电压与交流输入电源电压的比值应大于一个临界升压系数。提出了基于空间矢量算法的PWM整流器阶段电流控制策略:升压系数较大时采用单位功率因数控制模式,升压系数较小时则切换至滞后功率因数控制模式。设计并搭建了基于DSP数字化的三相电压源型PWM整流器的物理平台,实验波形验证了PWM整流器自身运行特性与其工作在临界升压系数时电流控制策略的切换控制的正确性。     

基于DSP的三相整流器在电池储能中的应用

为了实现电能在储能电池与电网之间的双向流动,设计了一种基于DSP的全数字化空间矢量脉宽调制(SVPWM)三相整流器闭环系统.该整流器在控制策略上采用数字型双闭环PI算法,并选用DSP芯片和相应的高速数据采集电路、驱动和保护电路等实现闭环控制.给出了整流器硬件的拓扑、控制系统结构及软件程序流程,然后在基于TMS320F2...     

基于波形特征的地铁牵引整流器二极管开路故障诊断方法

针对地铁牵引整流器内部二极管故障率高且诊断困难的问题,提出基于输入电流和输出电压的波形特征进行二极管开路故障诊断的方法。基于地铁牵引整流器的电路拓扑结构,分析了发生二极管开路故障前后整流器输出电压与输入电流波形的变化规律;在此基础上首先利用输出电压的波形特征检测整流器的二极管开路故障并确定疑似故障时间,然后仅利用各整流桥的一相输入电流确定故障二极管所在的整流桥并识别具体的故障位置。基于MATLAB/Simulink平台的仿真验证结果表明,所提地铁牵引整流器故障诊断方法不受故障位置、故障时间、系统运行负载等因素的影响,具有良好的可靠性与适应性。     

三相PWM整流器及其控制策略的现状及展望

三相电压型PWM整流器具有输入电流正弦性好、可获得单位功率因数、能量可实现双向流动等特性,消除了传统意义上的整流电路中存在谐波含量大、功率因数低和能量不能回馈等问题。目前其已被广泛用于改造电网污染和提高电能利用率。首先介绍了三相电压型PWM整流器的拓扑结构,在此基础上对其控制技术做详细论述,重点介绍了4种控制策略:电压定向控制、虚拟磁链定向控制、基于电压的直接功率控制和基于虚拟磁链的直接功率控制,最后对PWM整流器及其控制技术进行展望。     

基于DSP的高功率因数PWM整流器设计

介绍了以DSP为控制核心的三相PWM整流器硬件工程实现。研究并设计了整流器的主电路参数、检测和采样电路、控制电路、驱动电路和监控保护电路等环节。叙述了PWM整流器的硬件过程和实现方法。最后,基于DSP控制芯片搭建了整流器的试验样机,并给出了试验波形图。试验结果表明,整流器输出电压稳定,网侧输入电流正弦化,且功率因数接近于1,可显著抑制谐波对电网的干扰,改善电网运行的品质。     

基于输入电流和输出电压的Vienna整流器单管开路故障诊断方法

单管开路故障是Vienna整流器的常见故障形式,为提高单管开路故障诊断的准确性和可靠性,基于输入电流和输出电压提出了一种故障诊断方法。首先,分析单管开路故障时的故障机理,选取故障时输入电流和输出电压作为故障特征量;然后,通过检测输入电流的零值稳区和分析输出电容电压差的谐波变化,设计故障诊断方法;最后,通过仿真和实验验证了所提方法的有效性。所提出的方法结合电流、电压故障特性,在快速诊断的同时大幅提高了诊断结果的准确性和可靠性,在负载突变的情况下仍能正确工作,并且不需要添加额外的硬件设备,方便嵌入已有的控制系统中,能够实现单管开路故障的快速在线诊断。     

Reliable 3-phase PWM boost rectifiers employing a stacked dualboost converter subtopology

This paper describes circuit topologies for three-phase pulse-width modulation (PWM) boost rectifiers that operate with a unity fundamental power factor and a low-distortion AC line current. Overlap delays between the switching of the upper and lower devices in a PWM rectifier leg are not critical and diodes eliminate the possibility of the DC-link capacitor discharging into short circuits and shoot-through fault conditions. The rectifiers are controlled using a “stacked dual boost converter cell” subtopology model that can be used in two current control modes. The dual current-control mode shapes two line currents and can achieve current distortion levels below 5%. The single current control mode shapes one line current and can achieve current distortion levels close to 5% with the rectifier output DC voltage at the standard level associated with a rectified mains voltage. The per-unit current ratings for the switches in the three-phase PWM switch networks are around 15-20% of the input RMS line current as compared to 71% for a standard three-phase PWM rectifiers. Circuit simulations and experimental results are used to demonstrate the performance and feasibility of the rectifiers described     

基于SVPWM的三相混合开关电流型整流器的优化控制策略研究

本文对大功率整流器对电网造成的谐波污染进行了分析,主要介绍了一种新型的混合开关PWM电流型整流器[1]。该混合开关整流器在大功率领域具有显著的电流特性和成本优势,并能有效地抑制网侧的电流谐波。为进一步提高该混合开关电流型整流器的工作频率来减小交流侧和直流侧的滤波器成本和体积,本文提出了一种优化的空间矢量控制策略。最后通过电路仿真以及实验结果来验证该优化的电流型空间矢量控制策略能提高混合开关整流器的工作频率,来提高抑制谐波的能力。