基于空间电压调制的三电平整流器控制策略研究

正基于对三电平二极管钳位型整流器工作原理分析的基础,分析PWM整流器在dq坐标系中的简化数学模型,用此模型建立电压调节器解耦dq轴电流的调节环,并简化各个环节,进而研究双闭环电流、电压PI调节器,并给出Matlab仿真和试验结果,验证了理论分析的正确性。     

高功率因数PWM整流器的研究

从三相电压型PWM整流器的主电路拓扑结构出发,分析建立了VSR的一般数学模型及在dq坐标系下的数学模型。根据简化的dq模型设计电流、电压调节器的PI参数,采用一种简化的SVPWM控制策略来实现PWM控制,在Matlab/Simulink中建立了仿真模型。仿真结果表明,所设计的系统交流侧电流波形好,系统稳定性好,动态响应速度快,且可以实现能量的双向流动,能量回馈,和单位功率因数控制。最后根据实际运用中的"死区问题",研究了基于DSP的实现方法。     

三相电压型PWM整流器双闭环系统校正方法

分析了三相电压型脉宽调制(PWM)整流器在旋转dq坐标系中的简化数学模型,运用前馈解耦控制策略得到三相电压型PWM整流器的电流解耦模型.根据该模型,提出了三相PWM整流双闭环系统调节器的整定方法,并通过仿真验证了该整定法的可行性.     

三相电压型PWM整流器PI调节器设计

三相电压型PWM整流器多采用电压电流双闭环控制结构,PI调节器参数设计对于控制系统的性能及稳定性有着重要意义。根据PWM整流器在两相旋转dq坐标系下的模型引入PI调节器,分别介绍了电压外环和电流内环的PI调节器参数设计及调试方法。通过试验对比,给出适合工程应用的参数组合,并验证了参数设计的正确性。     

基于SVPWM的STATCOM电压电流双环控制

提出一种基于电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法的静止同步补偿器(STATCOM)控制方案,并讨论了电压电流双环控制器的简化设计方法.该方法利用锁相环(PLL)和低通滤波器(LPF)检测负载电流中无功电流的大小,通过dq变换实现STATCOM无功电流和有功电流在dq平面的解耦控制.同时.直流电压外环控制器输出耦合到有功电流控制环路实现直流电压稳压控制.为利用SVPWM调制方法控制STATCOM输出电压控制其输出电流,控制器通过PI调节器将电流控制变量变换到电压矢量空间.全部控制算法在单片现场可编程逻辑门阵列(FPGA)中采用VerilogHDL硬件描述语言设计和综合实现,并应用在500 kV·A容量样机的控制上.仿真和实验结果显示该控制方法具有动态响应速度快、调制深度高、输出电流谐波畸变率低等优点.     

UPQC完全解耦直接控制策略

针对现有的基于同步旋转坐标系dq0的统一电能质量调节器(UPQC)模型中存在双环强耦合特性,在推导了αβ变换和dq0变换之间存在对偶变换关系的基础上,证明了上述耦合问题属于αβ和dq0之间对偶变换关系中的特例,可通过增加1次从dq到αβ的变换实现完全解耦.解耦后的模型可以极大简化控制过程和参数的设计.在此基础上提出了基于两相同步旋转dq坐标系的UPQC完全解耦的新型直接控制策略,该策略中串联有源电力滤波器部分控制设计为受控电流源,使得电网电流被控为正序基波电流;而并联有源电力滤波器被控制为受控电压源,使得负载侧的电压被控为标准正序基波电压.大量EMTDC/PSCAD仿真表明,通过增加1次αβ变换,使得dq两相中的各交叉耦合量实现了完全解耦,控制过程变得更加简捷,也有利于UPQC的参数计算和设定.     

四象限PWM整流器的设计与仿真

给出了四象限电压型PWM整流器(VSR)在dq坐标系中的简化数学模型.采用固定开关频率的双闭环直接电流控制策略,分析了电压和电流PI调节器参数的确定方法,指出交流侧电感和直流侧电容的选取对整个系统的影响,给出了设计方法,在Matlab/simulink下建立仿真模型.仿真表明:给出的调节器设计方法和电路参数设计方法正确,且可使能量双向流动,实现了能量回馈,对四象限PWM整流器的研制有重要的理论指导意义.     

低速下无刷力矩电机电流环设计

针对自主导航系统中电机低速平稳的要求,分析了低速条件下相电压的影响因素和旋转坐标系dq轴下的电机数学模型,提出了dq轴的电压电流传递函数,并根据硬件电路系统对电流环回路进行分析,进而提出电流环在d轴和q轴下的传递函数模型,为使电流环具有动态快速响应和较小电流跟踪误差,设计了各自的调节器。Matlab仿真和实验结果表明,d轴、q轴各自的调节器能够达到快速稳定的性能指标,并且稳态误差较小,证明了该方法的正确性。     

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。     

采用电流滞环调节器的电压矢量控制PWM整流器系统

提出了一种性能良好的电压矢量控制PwM整流器方法.根据dq坐标系下整流器数学模型,用控制整流器系统中有功和无功功率的方法间接控制相互有耦合的输入有功和无功电流分量.控制系统电压外环用PI调节器输出有功指令电流分量,反馈输入电流与指令电流的误差作为两个电流滞环调节器的输入.滞环输出经过开关逻辑表选择出合适的电压矢量,不需计算开关作用时间,控制整流器输入电压和电流同相位,输入电流正弦化.仿真和实验结果证明了该控制方法简单,动态性能好,易实现.     

一种三相PWM整流器控制方法研究

在三相PWM整流器d q轴数学模型的基础上 ,研究了其网侧电流控制策略 ,讨论了基于电网电压前馈控制和网侧电流补偿控制的解耦控制方法 ,提出了一种结合间接电流控制和直接电流控制方法的矢量控制策略 ,并通过仿真验证了控制策略的正确性和有效性。     

基于AC电压估计和电流重构的PWM整流器研究

在详细分析PWM整流器数学模型的基础上,提出了一种基于交流电流重构和交流电压估计的PWM整流器控制方案,该方案同时去掉了交流输入电流和交流输入电压传感器,根据开关信号和直流电流对三相交流电流进行重构,利用交流输入电压估计器对三相交流输入电压进行估计,然后在d-q旋转坐标系中对交流电流的d,q分量进行解耦控制.实验结果表明,该方案在减小装置体积、节省成本、提高系统可靠性的同时,能够有效地抑制注入电网的谐波,使交流输入电流为正弦波,实现单位功率因数控制.     

基于电流解耦的双闭环三电平PWM整流器研究

分析了三电平PWM整流器在旋转d,q坐标系中的简化数学模型;建立了电压、电流解耦环节,对解耦后的d,q轴电流id,iq分别进行PI控制.采用正弦脉宽调制(Sinusoidal Pulse Width Modulation,简称SPWM)控制策略,以TMS320F240型数字信号处理器(Digital Signal Processing,简称DSP)为数控平台实现了三电平整流器的电流解耦控制;最后给出了相应的仿真和实验波形.经研究发现,该整流器的谐波小,功率因数高,动态性能好,证实了三电平PWM整流器的电流解耦控制策略是正确可行的.     

单相全桥PWM整流器的直接电流控制技术研究

分析了采用IGBT全控型开关管的单相全桥整流电路及其相应的数学模型,根据稳态矢量关系,指出要实现整流器的单位功率因数控制,关键在于控制网侧电流。给出了PI调节器的控制结构框图,分别对电压外环和电流内环的PI调节器参数进行了设计,并采用Matlab/Simulink对整个控制系统进行建模和仿真验证。最后制作了3 kW的小样机进行实验,实验结果表明双闭环PI调节器能很好地满足整流器控制系统的稳定性和动态性要求。     

基于前馈解耦的三相PWM整流器研制

从PWM整流器的矢量控制原理出发,首先建立了整流器输入电流控制所需的d,q模型,提出了d,q轴电流的状态解耦控制策略,并详细介绍了基于IPM的主电路设计和基于TMS320LF2407A的控制电路设计.样机实验结果表明,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,满足了设计要求.     

两种交流PI调节器控制策略的比较分析

针对采用输出电容电流和电感电流作为主反馈变量的两种多闭环控制策略的特点进行了详细的研究，提出了对这两种运算的谐波差异和瞬态性能的估计。通过向输出电压调节环巾引入交流PI调节器完全消除了稳态误差，并且有效地运用电容电流反馈，得到了令人满意的稳态和瞬态特性。     

变频器SVPWM整流输入输出解耦控制研究

针对变频器能量回馈及数学模型直流电压与d,q定向坐标系下q轴电流之间的非线性耦合问题,利用非线性状态反馈和坐标变换,实现了变流系统的输入输出解耦控制和完全精确线性化,将原系统分解为直流电压线性子系统和9轴电流线性子系统,并分别进行控制器校正设计.理论分析和实验表明,变频器变流系统解耦线性化控制比常规矢量控制PI调节具有...     

Determination of direct and quadrature axis inductances of synchronous reluctance motors with allowance for cross saturation

The d‐axis inductance of reluctance motor is affected by not only the d‐axis current but also the q‐axis current, because of cross magnetic saturation between the direct and quadrature axes. This situation is similar for the q‐axis inductance. The authors propose a method to determine the d‐axis inductance related to the d‐ and q‐axis currents and the q‐axis inductance related to the d‐ and q‐axis currents from a standstill test. This method involves the following four steps. First a rectangular‐wave voltage, alternated between plus and minus, is applied to the two armature winding terminals after breaking the rotor in the d‐axis position. Secondly, the voltage and current between the terminals are measured. Thirdly, the d‐axis inductance related with d‐axis current is calculated from the voltage and current. Finally, the process above is repeated when a DC current flows from the remaining armature terminal to neutral point terminal and the d‐inductance related to the d‐ and q‐axis currents is derived. A similar treatment applies when determining the q‐axis inductance related to the d‐ and q‐axis currents in the q‐axis rotor position. The method is implemented on a 1.1 kW–178 V–6.3 A‐4P–2200 min^?1 flux barrier type reluctance motor. Results of load performance on a vector controlled reluctance motor measured by on‐load tests and calculated from the d‐ and q‐axis inductances obtained by the proposed method clearly demonstrate the validity of the proposed method. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 149(4): 52–59, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10377     

基于内模控制的双闭环PWM整流器

传统的双闭环PWM整流器设计中常常采用常规PID调节方式来进行控制,但是由于PWM整流器具有非线性等特性,在较大的扰动情况下,使用PID调节方式较难以得到满意的调节效果。根据内模控制原理,针对双闭环PWM整流系统设计了一种内模控制器,取代了常规的PID调节器,优化了PWM整流系统。理论分析和试验结果表明,内模控制器能使系统获得优良的动态和静态性能,而且设计方法简单,控制器容易实现。     

基于PMSM模型解耦的电流控制器设计与性能研究

永磁同步电动机(PMSM)是一个多变量、非线性、强耦合的控制对象,即使在同步坐标系下对电机的磁场电流和转矩电流进行解耦,也无法实现d轴、q轴电压直接控制d轴、q轴电流.提出了电机本体解耦方案,即通过在电机中添加控制模块,把速度电压和互感项去掉,将交、直轴分量的控制转化成两个独立通道的控制系统;其次,设计了一种电流控制器,并将其应用于PMSM的电流控制中.仿真结果表明,该电流控制器具有较好的鲁棒性和动态响应性能.