三相Vienna整流器无网压传感器预测电流控制策略

设计三相Vienna整流器的闭环控制系统时需要采集电网电压信息,而使用传感器会增加系统硬件成本和复杂度,为此该文提出一种适用于三相Vienna整流器的无网压传感器控制策略.首先,在两相静止坐标系中建立三相Vienna整流器的虚拟磁链数学模型,利用二阶低通滤波器来改进电压观测器,对电网电压进行估算,在不增加算法复杂性的前提下避免了纯积分运算.其次,由于该方法估算的电网电压存在一定误差,因此运用预测电流控制策略构建控制系统,并针对实际系统中采集与处理环节所引起的信号滞后问题,提出二步预测电流法以补偿信号滞后.最后,对所提出控制策略进行仿真分析和实验验证.其结果表明,网侧输入电流谐波含量低,直流侧输出电压准确跟踪给定值,保持单位功率因数运行,系统具有良好的动态、稳态性能,从而验证了该文所提策略的正确性和可行性.     

基于三电平SVPWM调制的Vienna整流器中点电压均衡控制

Vienna整流器的中点电压振荡问题会造成直流侧电容电压分布不均,导致交流侧输入电流波形畸变,开关器件承受电压不一致而损坏等问题。针对Vienna整流器中点电压不平衡的问题,研究了三电平空间矢量调制对Vienna整流器中点电压产生的影响。首先介绍了Vienna整流器的工作原理,然后分析了空间矢量对中点电压的影响,并基于SVPWM调制提出了一种中点电压波动的抑制策略。最后,搭建了15 kW实验样机,验证了所提控制策略的有效性,解决了中点电压不平衡的问题,明显改善了输入电流波形质量。     

基于滑模控制的维也纳整流器电流谐波抑制*

三相维也纳（Vienna）整流器采用PI控制时参数选择复杂且需解耦及多次坐标变换,不利于数字实现,因此提出一种滑模控制与多比例谐振控制相结合的控制策略。该控制策略的电压外环由滑模控制,输出电压快速,鲁棒性强;而电流内环设计结合整流器数学模型在αβ坐标系的无耦合特性,采用多PR模块,能进一步抑制高次谐波,使电流总谐波失真更低。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型证明了该控制策略的有效性和优越性。     

基于电网不平衡的三相Vienna整流器双闭环控制策略

传统的有限集预测功率控制应用在Vienna整流器时,在电网不平衡条件下输入电流将产生大量的三次谐波,严重影响Vienna整流器的正常工作。提出了一种基于电网不平衡的三相Vienna整流器双闭环控制策略,内环采用新型有限集预测功率控制(new-finite control set-model predictive direct power control,N-FCS-MPDPC),外环采用线性自抗扰控制(linear auto disturbance rejection control, LADRC)。通过引入重新定义的无功功率,使得在电网不平衡时能够同时有效控制瞬时有功功率二次谐波和瞬时无功功率二次谐波,实现了Vienna整流器在电网不平衡条件下的正常工作。电压外环采用线性自抗扰控制,还可以克服PI控制存在的电压超调和动态响应慢的问题;同时,其在电网不平衡条件下也具有较好的鲁棒性和较快的跟踪性能。最后,在Simulink中搭建了三相Vienna整流器的仿真模型,对所提控制算法进行了验证。     

基于三相维也纳整流器的变基本空间矢量控制

针对采用定基本空间矢量-空间矢量脉宽调制控制的三相维也纳(Vienna)整流器在抑制直流侧电压波动方面存在缺陷的问题,提出一种变基本空间矢量-空间矢量脉宽调制(variable basic space vector-space vector pulse width modulation, VBSV-SVPWM)控制。将直流侧实时电压反馈回控制电路,构成VBSV-SVPWM控制,使得系统对于直流侧电压波动有着更好的响应性能。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证所述理论的正确性。试验结果表明,采用VBSV-SVPWM控制策略的三相Vienna整流器有着良好的运行性能,对直流侧电压波动有着更强的抑制能力。     

电网不平衡下的Vienna整流器网压重构控制策略

在电网不平衡条件下,三相Vienna整流器多数采用网侧电压延迟90°或正负序分离法实现对正负序分量进行控制,而对正负序分量分别控制会增加控制系统复杂性并降低控制效果。为此提出了一种电网不平衡下的Vienna整流器网压重构控制策略,通过对网侧电压进行重构,使输入至内环的参考电压为平衡电压,实现Vienna整流器的稳定运行。电流内环采用将多个准比例谐振控制器级联,可实现电流控制器的无静差跟踪并抑制多次谐波分量,提高网侧输入电流总谐波失真(total harmonic distortion,THD)。直流侧电压外环采用滑模变控制,克服了PI控制器参数整定复杂与高超调量等问题。同时,在电网不平衡条件下也具有良好的暂态、稳态性能。最后,在Simulink中进行仿真分析并搭建实验平台进行验证。结果表明,该控制策略减小了网侧输入电流的谐波含量,且提高了Vienna整流器的抗干扰性能,具有良好的鲁棒性与稳定性。     

Vienna整流器功率因数校正数字控制策略

本文分析了Vienna整流器的工作原理,推导出离散占空比表达式,并改善空载情况的母线电压问题。提出了一种Vienna整流器的数字化功率因数校正控制策略。理论和仿真表明,该控制系统可以获得稳定的母线输出,具有较高的功率因数和良好的动态性能,实验验证了整流器的输入功率因数可接近1。     

基于滑模变结构控制的Vienna整流器直接功率控制策略

由于三相Vienna整流器是非线性系统,采用传统线性控制难以达到良好的控制效果,为此根据整流器的非线性数学模型,提出了一种基于滑模变结构的功率环和电压环的双闭环非线性控制策略.详细论述了所提控制策略原理和设计过程,包括建立系统滑模变结构模型、选择滑模面和给出滑动模态可达到条件等.分析、仿真和试验了控制策略,仿真及试验结果表明了算法的有效性和可行性.     

一种实现VIENNA整流器开关损耗降低和中点电压平衡的新型不连续PWM策略

Vienna整流器是一种能量单向流动的升压型整流器,被广泛应用到风力发电机系统、通信电源以及电动汽车等场合。为了减少Vienna整流器的开关损耗,通常使用非连续脉宽调制(discontinuous pulse width modulation,DPWM),但这会导致中点电压产生直流偏移和交流纹波。文中提出一种新型适用于Vienna整流器的基于载波的DPWM(carri-erbased DPWM,CB＿DPWM)方法以减少开关损耗,并选择合适的钳位模式控制中点电压。为了避免在更改钳位模式时发生多余的开关动作,还采用一种改进的脉冲序列方法。综合对比传统的DPWM及所提出的CB＿DPWM在开关损耗和中点电压纹波方面的性能。实验结果表明,CB＿DPWM具有良好的中点电压控制能力,能有效降低开关损耗。     

基于无源与自抗扰的Vienna整流器控制策略研究

为提高整流器抗干扰能力与减少对电网的不良影响,采用T型VIENNA整流器实施直流输出电压、交流输入电流的综合控制。在建立三相T型VIENNA整流器数学模型的基础上,提出非线性虚拟阻尼注入的无源电流控制算法,使输入电流具有跟踪速度快、稳态精度高、谐波畸变率低的特性;采用直流侧电压反馈误差非线性控制的自抗扰算法,实现了在负载扰动和电网电压波动时直流侧电压的快速恢复和稳定输出。该控制策略与典型的电压比例-积分调节(proportional-integral controller,PI)+电流PI或传统无源电流控制策略相比,可使Vienna整流器运行于高功率因数,低谐波畸变率,直流侧输出电压稳定,抗负载、电网电压扰动能力强。仿真与实验结果验证了T型Vienna整流器电压、电流误差非线性控制的无源与自抗扰策略的可行性和有效性。     

三相Vienna整流器无差拍预测直接功率控制策略研究

针对三相Vienna整流器控制系统计算、采样等延时引起的功率误差问题,提出一种两步预测直接功率控制(DPC)算法。基于无差拍控制原理设计内环直接功率控制器,推导两相静止坐标系下控制参考电压矢量公式,并结合二阶拉格朗日差值法估算k+2时刻有功功率给定值,提高功率预测精度。同时为提高电压外环响应速度和稳定精度,构建以直流侧电压平方为反馈量的滑模控制器(SMC)。最后搭建10 kW三相Vienna整流器仿真模型与实验平台对所提算法进行验证。仿真和实验结果表明:无差拍预测直接功率与滑模控制相结合的算法不仅可以有效减小输入侧电流谐波含量及功率脉动,而且可以提高三相Vienna整流器的动态响应速度和抗干扰性能。     

基于相位补偿的高频Vienna整流器解耦控制方法

针对三相三线制Vienna整流器控制频率与输入电压频率比值较低时dq轴耦合加剧的问题,采用基于复系数传递函数的方法,推导了Vienna整流器电流环的开环传递函数。在同步旋转坐标系下,建立了考虑数字控制延时后的电流环复系数控制模型,对该模型的分析与研究表明,考虑数字控制延时后,传统电流前馈解耦方法不能实现完全解耦。为解决此问题,提出了一种带相位补偿的电流前馈解耦控制方法。该方法将输出的控制信号乘上延时对应的相位补偿量后作为新的控制信号,以消除延时对控制环路的影响,有效提高了电流环的性能。最后搭建了1 000 W的Vienna整流器仿真与实验平台进行验证,仿真与实验结果证明了所提控制策略的有效性。     

采用参数辨识及新型主动阻尼控制的LCL滤波脉宽调制整流器

采用LCL滤波器的脉宽调制整流器一般需要检测电网电压、电流及直流母线电压,为抑制谐振还需检测交流滤波电容支路电压或电流。过多的传感器增加了整流器成本,且检测所得电网电压实际易受电网内感抗干扰,影响整流器稳定运行。首先提出一种基于电网参数辨识的虚拟磁链定向控制方法。在整流器启动之前,采用遗传算法辨识电网感抗、频率、幅值和初始相位角等参数,以获得虚拟磁链及其初值的精确观测。为抑制LCL滤波器谐振,提出一种通过一阶高通滤波器回馈整流器侧电流高频分量的新型有源阻尼控制方法,建立频域模型,分析高通滤波器参数对谐振抑制效果的影响。所提控制策略只需检测直流母线电压及整流器侧两相电流,省去了电网电压传感器及交流滤波电容支路电压或电流传感器。仿真和实验分析证实了该控制策略有效性。     

一种提高电网适应性的前馈加权滤波控制策略

为了提高三相Vienna整流器在不同电网条件下的适应性,在此提出前馈加权滤波的控制策略.该控制策略的电网电压前馈由实时值和滤波值两部分组成,通过选取合适的加权系数兼顾抑制电网背景谐波和提高弱电网适应性.首先建立了弱电网下Vienna整流器的数学模型,其次利用系统开环传递函数波特图和根轨迹对比分析了弱电网下直接前馈控制、...     

考虑谐波特性和中点电位平衡的Vienna整流器改进断续脉宽调制策略

Vienna整流器在以高功率密度为设计目标的场合中,应用十分广泛。且Vienna整流器通常运行在较高的开关频率下,因此减小开关损耗,降低装置的发热,十分有必要。断续脉宽调制(DPWM)可以降低开关损耗,本文研究了一种适用于Vienna整流器的具有最大开关损耗降低效果的DPWM方法。为改善DPWM相对于SPWM和SVPWM方法谐波特性较差的缺点,提出了一种适用于Vienna整流器的改善谐波特性的改进DPWM方法。该方法通过对子扇区注入的零序分量进行修正,改善了三相电流的谐波特性。为针对三电平拓扑固有的中点电位不平衡问题,提出了DPWM方法的中点电位平衡控制策略。最后,通过仿真和实验验证了本文提出的调制方法和中点电位平衡控制策略的有效性,对不同调制方法 Vienna整流器的工作效率和电流THD进行了比较。     

一种快速响应的新型Vienna整流器控制方法

首先介绍Vienna整流器在三相静止坐标系和d,q坐标系下的数学模型,分析了Vienna整流器在d,q坐标系下的能量交换关系。针对传统电压外环存在的问题,提出了一种将电容储能作为反馈变量,并将负载功率进行前馈的外环控制方式。为了降低系统成本,提出了一种无电流传感器的负载功率估计算法,并介绍一种改进的遗忘迭代滤波对估算的负载功率进行滤波。此外,针对电容充电功率的物理特性对外环的参数设计进行了说明。最后,搭建了Vienna整流器的实验平台,实验结果验证了所提方法的优越性和可行性。     

基于Vienna整流器的直驱风力发电控制策略研究

研究了基于Vienna整流器的直驱风力发电系统的控制原理及实现,分析了Vienna整流器的拓扑结构及其工作原理,研究了空间矢量脉宽调制的脉冲实现方法,描述了永磁同步电机在两相同步旋转坐标系下的数学模型、永磁发电机采用恒定子磁链控制策略和基于最佳叶尖速比的最大风能跟踪方法.基于以上理论,搭建了整个系统的MATLAB/SIMULINK仿真模型,仿真结果表明了基于Vienna整流器的直驱风力发电系统拓扑结构及其控制策略是有效的.     

基于空间矢量调制的Vienna整流器无模型预测电流控制

三相三电平Vienna整流器具有开关应力低、功率因数高等优点。为了消除传统无差拍预测电流控制（DPCC）对系统参数的依赖性,该文提出一种无模型预测电流控制（MFPCC）方法,其特点是利用超局部模型代替原有的Vienna整流器精确模型,并利用过去两个时刻的电压和电流信息实现超局部模型的增益和动态部分的在线更新。进一步结合DPCC预测得到下一时刻参考电压矢量,通过空间矢量调制（SVM）得到开关驱动信号。该方法鲁棒性强、计算量小、稳态和动态性能良好。在参数精确和失配的情况下,对传统DPCC和该文所提方法进行稳态和动态性能对比,仿真和实验结果验证了所提方法的优越性。     

基于中点电位平衡的三相Vienna整流器控制策略研究

针对传统控制策略中存在的问题,分析了Vienna整流器数学模型,提出了一种电压外环比例积分电流内环比例积分谐振(PIR)控制策略来改善系统性能,并介绍了中点电位平衡控制策略。将PI控制器与PR控制器组合成PIR控制器,该控制器同时具有PI控制器稳态性能良好以及PR控制器抑制交流谐波分量的特点。所提比例积分PIR控制具有无静差跟随交流信号、抑制输入侧电流谐波、直流侧电压稳定快且上下电容电压近乎相等等优点。最后在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略优越性。     

《航空高压直流供电系统中三相Vienna整流器 的控制策略研究》之三 ——电网不平衡时Vienna整流器的滑模控制策略和稳定工作条件

针对电网不平衡的问题,提出了一种基于滑模控制的抑制有功功率二次谐波的策略。首先,通过公式分序法提取了交流侧电压、电流的正负序分量,并推导了电网不平衡时瞬时功率的计算方法;在此基础上,根据抑制有功功率二次谐波的要求,改进了电网平衡时的双闭环滑模控制策略,并根据空间矢量调制的特点和交流侧电流、参考电压的位置关系,确定了上述控制策略下Vienna整流器的稳定工作条件。仿真和实验结果表明,当电网不平衡度和正负序电压初相位满足稳定工作条件时,Vienna整流器的交流侧电流能够保持正弦化,且谐波含量较低。