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。     

基于双环控制的三相PWM整流器研制

为解决三相电压型PWM整流器有功电流和无功电流互为耦合问题,采用基于电流前馈解耦的方法,在三相电压型PWM整流器的同步旋转dq坐标系中的数学模型基础上,建立了电压和电流双环控制系统,同时给出了具体设计方法;最后基于DSP控制芯片搭建了整流器的试验样机,并给出了硬件设计和软件流程图;试验结果表明:整流器直流侧输出电压稳定,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,改善电网运行品质。     

三相电流型PWM整流器的功率因数控制方法

由于三相电流型PWM整流器需要在交流侧加入LC滤波电路,如果不加入任何功率因数控制,电源电流将超前电源电压。为了有效地控制系统的功率因数,本文提出了一种简单可靠的功率因数控制方法。该方法只需检测网侧电源电压和电源电流,不需要其他任何系统参数,因此具有很高的可靠性。不同于以往的基于静止三相abc坐标系的控制方法,本文将控制算法建立在以电源电压矢量定向的dq同步旋转坐标系上,这使得整个控制系统的实现更加简单。本文提出的功率因数控制算法能够自动调节系统,使其运行在可以达到的最大功率因数运行点。对比分析了采用和未采用功率因数控制时在不同直流侧电流下系统的功率因数特性,证明了该控制能有效提高系统的单位功率因数运行范围。通过仿真并进一步在一台5kVA样机上进行的试验,证明了该方法的有效性和可行性。     

三电平中点箝位整流器的直接电流控制方法研究

应用开关函数建立了三相三电平中点箝位(NPC)PWM整流器的数学模型,在此基础上提出了应用于该整流器的基于两种坐标系的直接电流控制方法,即静止坐标系下abc电流控制法和旋转坐标系下i_d、i_q电流控制法。实验结果验证了该控制方法的正确性和可行性。     

三电平中点箝位整流器的直接电流控镀方法研究

应用开关函数建立了三相三电平中点箝位（NPC）PWM整流器的数学模型，在此基础上提出了应用于该整流器的基于两种坐标系的直接电流控制方法，即静止坐标系下abc电流控制法和旋转坐标系下id．iq电流控制法。实验结果验证了该控制方法的正确性和可行性。     

PWM整流器两种空间矢量控制策略的比较研究

分析了三相电压型PWM整流器的原理、拓扑结构以及在abc、αβ和dq坐标系下的数学模型,并在此基础上重点研究了PWM整流器在同步旋转dq坐标系下基于电压定向的空间矢量控制策略和基于虚拟电网磁链定向无电压传感器的矢量控制策略.最后运用Matlab中的Simulink工具箱构建了三相电压型PWM整流器的仿真平台,对PWM整流器两种控制策略进行了仿真,并做了相关的比较研究.     

基于电流解耦控制的三相电压型PWM整流系统分析与设计

建立了三相电压型PWM整流器电流控制数学模型,输入电流在静止坐标系下实现了固定开关频率的解耦控制.得到了系统交流侧滤波电感,直流侧电压值以及系统结构和控制器的设计方法.同时,分析了系统关键参数对交流电流谐波含量的影响.最后,设计了一台基于固定开关频率电流控制方案的三相电压型PWM整流装置样机.实验研究表明所设计的系统可以实现整流和逆变两种运行状态双向可逆,动态特性好,交流侧功率因数接近1,所提出的设计方法是可行的.     

一种新型三相电压型PWM整流器混合控制方法

为了提高三相电压型PWM整流器直流电压响应特性,提出了基于EL模型的无源控制与非线性PI控制相结合的混合控制方法。根据电压型PWM整流器主电路的拓扑结构,建立了其在两相同步旋转dq坐标系下的EL模型。利用基于EL模型和注入阻尼方法设计的无源控制器控制交流电流,利用非线性PI控制器控制直流电压,使整流器直流电压具有优秀的动、静态特性和对负载的鲁棒性;同时,也实现了交流电流正弦化及单位功率因数。仿真和实物实验结果均表明,提出的三相电压型PWM整流器混合控制方法是可行的。     

单相脉宽调制整流器直接电流控制策略

单相系统无法直接采用基于dq同步旋转坐标系的比例积分(proportional Integral,PI)控制方法对有功电流和无功电流进行控制。针对这一问题,提出一种基于电压、电流虚构的单相脉宽调制(PWM)整流器直接电流控制方法。建立了单相PWM整流器数学模型,根据整流器网侧电压信号,通过相位滞后90O虚构出两相正交电压、电流信号,将三相矢量控制应用于单相系统。通过仿真验证了所提方法的可行性,并采用研制的单相PWM整流器实验装置对所提控制算法进行实验,验证了所提方法的有效性和正确性。所提方法可实现单位功率因数运行,且算法易于实现,具有较好的电流响应速度。     

三相高功率因数电压型PWM整流器控制策略

研究了三相高功率因数电压型脉宽调制(PWM)整流器的控制策略,提出了建立三相电压型PWM整流器主功率电路小信号模型的方法,设计了电压控制器。详细地分析了三相电压型PWM整流器的高频数学模型,介绍了两相静止坐标系下和两相旋转坐标系下实现高功率因数的控制方法。在旋转坐标下,输入电压、电流是直流量,电流调节器采用PI调节器可实现输入电流无静差地跟踪给定电流,从而实现网侧的单位功率因数。根据瞬时功率守恒原理推导了功率电路的传递函数,建立了电压开环的小信号模型,进而设计了电压外环调节器。实验结果表明,文中控制参数确定方法是正确的,提出的控制策略可以进行三相PWM整流器的工程化设计。     

基于滑模电压控制的PWM整流器研究

建立了同步旋转坐标下三相电压型PWM整流器的非线性数学模型,针对目前三相PWM整流器动态性能较差的特点,对电压外环提出了一种基于同步旋转坐标系的滑模控制算法,电流内环采用前馈解耦控制.最后建立了仿真模型并与传统PI控制进行了对比仿真,结果表明基于该方法能实现无功电流和有功电流的解耦控制,系统能保证很高的功率因数,输出电压恒定,能适应负载的扰动和非线性变化,具有很好的静动态性能.     

城市轨道交通直流牵引供电电源的研究

设计了一种基于三相电压型PWM整流技术的新型城市轨道交通直流牵引供电电源.整流装置采用同步旋转坐标系电流控制和电压空间矢量调制(SVPWM)技术,实现有功电流、无功电流的独立控制,提高电压利用率.试验证明,该控制方法响应速度快,稳态性能好,供电电源以单位功率因数运行,电流谐波含量小,达到了预期设计要求.     

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。     

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。     

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。     

三相电压型PWM整流器的无源性功率控制

根据电压型PWM整流器主电路结构,建立了整流器在两相同步旋转dq坐标系中的功率EL (Euler-Lagrange)数学模型。基于整流器的无源性,采用新的阻尼注入方法设计无源功率控制器。该无源功率控制器使整流器实现功率解耦控制,具有更好动静性能,优于现行的其它功率控制策略。特别是在负载扰动的情况下,应能保持功率快速响应、直流输出电压几乎不变的特性。仿真实验证明了新的整流器无源功率控制器设计方法的可行性。     

PWM整流器在静止坐标系下的准直接功率控制

关于三相电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器的控制方法一般采用两相旋转坐标系实施控制。一个主要原因是在同步旋转坐标系中电压、电流等变量在稳态时表现为直流信号,可以采用获得广泛应用的PI调节器达到稳态无静差控制。通过分析电压型PWM整流器的瞬时功率,在两相静止坐标系下提出一种新型的准直接功率控制策略。与传统的方法相比,省去了电网电压相位信息检测(如锁相环等)、电流环解耦控制以及旋转坐标变换,减少了检测环节误差带来的干扰以及参数不准确造成的解耦不彻底问题,提高了系统的稳定性,在两相静止坐标系下即可实现PWM整流器在电网侧单位功率因数运行。同时,对采用谐振控制器时,内外环控制器参数的设计进行理论分析并提出参数设计方法。计算机仿真与30kVA三相PWM整流器上的实验结果表明,本文提出方法性能优良、动态响应迅速。     

三相电压型PWM整流器状态反馈精确线性化解耦控制研究

该文基于微分几何理论，在建立三相电压型PWM整流器仿射非线性模型基础上，提出其状态反馈精确线性化非线性控制策略，实现了三相电压型PWM整流器无功功率和有功功率的解耦控制。研究表明，状态反馈精确线性化非线性控制能较理想地实现三相电压型PWM整流器控制解耦，完成其功率因数校正及整流器输出特性控制的功能。文中给出了完整的理论分析及实验研究结果。