单相三电平PWM实验系统中数字滤波器设计

为了实现网侧电流正弦化及输入端高功率因数,针对单相三电平PWM整流器,本文首先分析了单相三电平PWM整流器的工作原理,给出了控制系统的总体控制思想,为了减少直流侧电压、网侧电压、网侧电流因传感器采样误差和电磁干扰等因素产生的高次谐波,探讨了一种适用于单相PWM整流器谐波抑制的数字滤波器设计方法,实验验证了该算法的有效性。     

三电平四象限脉冲整流器控制策略的研究

介绍了单相三电平四象限脉冲整流器的工作原理,建立了基于理想开关函数的数学模型。比较和分析预测电流控制和瞬态电流控制两种方法,并采用正弦脉宽调制策略进行控制。运用MATLAB仿真软件对整流器在牵引工况和再生工况下进行仿真,采用瞬态直接电流控制,三电平脉冲整流器具有输出电压稳定,网侧电流谐波小等优点。     

三电平PWM整流器双闭环控制系统研究

本文对三电平PWM整流器的拓扑结构进行了分析,结合三电平PWM整流器的数学模型,提出了一种固定开关频率的控制方法。采用功率、电流的双闭环策略通过SVPWM对系统进行控制。该方法使用MATLAB/SIMULINK软件仿真,结果表明,该控制方法能保证中点电位平衡、网侧电流谐波小,具有良好的动、静态性能,实现了单位功率因数运行,通过样机实验,验证了所提方法的正确性和可行性。     

基于改进滑模控制的动车组网侧PWM整流器

本文针对传统线性比例积分(proportional integral,PI)控制方式下的动车组网侧PWM整流器响应速度慢,直流侧电压波动较大的问题,考虑将滑模控制策略应用到整流器控制环节当中。针对滑模控制本身的抖振问题,本文采用连续的Sigmoid函数来代替滑动模态当中的不连续的Signum切换函数函数,以此来降低滑模控制固有的抖振问题。针对网侧电流谐波畸变的问题,本文将具有特定次谐波抑制能力的陷波器加入到了直流侧电压控制的反馈环节,以此来抑制网侧电流谐波,降低网侧电流谐波畸变率。最后在MATLAB/simulink平台搭建基于滑模控制的PWM整流器仿真模型,通过与传统PI控制下的整流器进行对比分析,验证本文所提方法的有效性。     

不平衡电网电压下三相PWM整流器控制策略的研究

在不平衡电网电压下三相电压型PWM整流器的优越性能受到了很大的影响,其原因是由于直流电压产生了奇次谐波以及交流的电流产生了偶次谐波。三相PWM整流器直流侧电压的二次谐波以及在交流侧电流所产生的负序分量都将对整流器负载性能产生影响,同时还将影响直流侧电容寿命。文章提出一种新型不平衡观测器及其控制策略可有效地对不平衡电压进行补偿。通过此控制策略可同时抑制直流侧电压的2次谐波以及减小网侧电流的不平衡度。分析及仿真结果证明了此控制策略的有效性。     

单相PWM整流器控制方法及谐波分析

传统二极管不控整流或晶闸管相控整流,对电网注入大量谐波及无功功率,造成电源污染.PWM整流器采用全控型开关器件取代二极管或半控型器件,并将PWM控制技术引入整流器,在稳定直流电压输出同时,使交流侧电源电流接近正弦波,实现能量的双向流动.通过介绍单相PWM整流器的控制方法,利用Matlab/Simulink搭建仿真模型,比较分析不同控制方式下PWM整流器运行时电压波形及输入电流的谐波频谱.     

无电压传感器的三电平PWM整流器定频直接功率控制

给出了三电平PWM整流器的数学模型,在传统的直接功率控制和电压定向控制的基础上,结合虚拟磁链控制的优点,提出了一种新的三电平PWM整流器定频直接功率控制方法。该控制方法省略了电网电压传感器,实现了有功功率和无功功率的动态解耦,调制环节采用空间电压矢量调制,开关频率固定。仿真结果表明,该控制方法实现了单位功率因数运行,网侧电流谐波小,具有良好的动静态性能,保证了中点电位的平衡。     

单相PWM整流器直接电流控制策略的仿真研究

本文以单相两电平PWM整流器为研究对象,根据其工作原理,建立了基于理想开关函数的PWM整流器主电路数学模型,进而通过该模型搭建了仿真框架。在Matlab/Simulink仿真环境下,对比研究了瞬态直流电流控制和预测直接电流控制两种控制策略在PWM整流器中的控制性能。仿真结果表明,两种控制策略均可以使得单相两电平PWM整流器具有良好的稳定性和动态响应。     

基于旋转坐标变换的单相电压型PWM整流器系统仿真

为了抑制网侧电流静差,改善调制波输出质量,文章讨论了一种基于旋转坐标变换的单相电压型PWM整流器d—q轴电流矢量控制策略。采用单极性SPWM调制方式,并考虑单相系统的特殊性,通过构建正交虚拟电流完成网侧电流的旋转坐标变换,以实现对网侧电流的矢量控制。在Matlab2007a／Simulink环境下建立了控制系统的仿真模型,详细讨论了各主要模块的搭建方法,并在此基础上给出了仿真结果。仿真结果表明,基于旋转坐标变换的单相PWM整流器d—q轴电流矢量控制策略的可行性,以及其对交流量误差调节的有效性。     

单相三电平PWM整流器电流解耦控制方法

基于单相三电平中点箝位(Neutral Point Clamped,NPC)PWM整流器的工作原理,将dq坐标系引入单相整流器,给出了dq坐标系的整流器数学模型。提出了一种电流解耦控制策略,对解耦后的d、q轴电流分别进行比例控制,极大地降低了控制系统设计的复杂性,并具有良好的线性控制特性。计算机仿真和实验结果表明,基于电流解耦控制的PWM整流器功率因数高、动态性能好,验证了该策略是正确可行的。     

A novel unity power factor input stage for AC drive application

In this paper, a new method of improving the input current total harmonic distortion (THD) as well as power factor of a three-phase suppressed-link rectifier-inverter is presented. This proposed method makes use of a novel controlled diode rectifier. The technique involves the use of bidirectional switches across the front-end rectifier, and a dSPACE based intelligent control algorithm. The operation of the converter is fully analyzed and design example provided. The main feature of the topology is low cost, small size, high efficiency and simplicity, and is excellent for retrofitting front-end rectifier of existing ac drives, UPS etc.     

A predictive instantaneous-current PWM controlled rectifier withAC-side harmonic current reduction

A new single-phase bridge rectifier controlled by a predictive instantaneous-current PWM control scheme for reducing AC-side harmonic currents and improving power factor is proposed. The rectifier can operate at the unity displacement power factor and has fast response to an input signal as a current reference. The effect of the DC-side voltage ripples is taken into account. The paper describes three digital control schemes for such rectifiers and presents experimental and simulation studies on steady-state and dynamic performances of the rectifier. The effectiveness of the control schemes is confirmed by experiments and simulations. The proposed rectifier can be used for applications such as UPS systems and static VAr compensators     

一种充电设备整流电路新型控制策略的研究

在此将三相PWM整流电路应用于充电设备主电路,以达到充电设备输出长期稳定、可靠性好、输出纹波小、传递效率高的要求。在整流器控制策略上采用基于电压定向的的矢量控制,对电压定向原则进行了分析,并推导了dq轴电流解耦方式。仿真结果表明采用该方案整流器能快速跟踪给定,具有直接电流控制的动态响应快、稳态性能好的特点。由于采用了网侧电流闭环控制也使网侧电流变化对系统参数不敏感,从而增强了电流控制系统的鲁棒性。     

Vienna整流器单周控制技术研究

通过分析三相三开关三电平(Vienna)整流器的工作原理,研究了该整流器的单周控制策略,并采用电压外环和电流内环的双闭环控制,实现了Vienna整流器的可靠稳定、低谐波畸变特性。基于Matlab仿真平台,搭建了Vienna整流器的仿真模型,仿真结果表明,基于单周控制方法的8 kW三相PFC整流器,控制结构简单,系统可靠稳定,谐波畸变率＜3%,功率因数可达99%。     

Low-harmonic, three-phase rectifier that applies current injection and a passive resistance emulator

A new three-phase diode bridge rectifier that provides low harmonic distortion of the input currents applying current injection technique is proposed in this paper. The rectifier applies a novel passive resistance emulator consisting of four diodes and a transformer with the volt-ampere rating of 3.57% of the rectifier-rated power. Optimization of the transformer turns ratio is performed in order to minimize the input current total harmonic distortion (THD). It is shown that with the optimal turns ratio the input current THD equals 3.72%. Dependence of the input current THD on the load current is analyzed, and it is shown that at low load currents the rectifier operates in the discontinuous conduction mode with the THD of 7.79%. The analytical results are experimentally verified on a 2 kW rectifier, indicating that the input current THD lower than 8% is provided within a wide range of the load current variations applying simple circuitry.     

“电力电子技术”整流电路的教学方法研究

《电力电子技术》课程中整流电路是出现最早的电力电子电路,原有教学偏重相控整流电路内容,对网侧特性和谐波限制标准分析较少。本文围绕近年发展的谐波与功率因数分析、功率因数校正和谐波抑制技术,系统梳理与详细分析各类整流电路工作原理、特性和关键参量,提出跟踪电力电子技术发展的整流电路相关课程内容的知识结构组成,探索新型电力电子技术课程教学方法。     

A New Control Method for Input–Output Harmonic Elimination of the PWM Boost-Type Rectifier Under Extreme Unbalanced Operating Conditions

Under severe fault conditions in the distribution system, not only input voltages but also input impedances must be considered as unbalanced. This paper presents a new control method for input–output harmonic elimination of the pulsewidth-modulation (PWM) boost-type rectifier under conditions of both unbalanced input voltages and unbalanced input impedances. The range of imbalance in both input voltages and input impedances, for which the proposed method is valid, is analyzed in detail. An analytical approach for complete harmonic elimination shows that PWM boost-type rectifier can operate at unity power factor under extremely unbalanced operating conditions resulting in a smooth (constant) power flow from ac to dc side. Based on the analyses in open-loop configuration, a feedforward control method is proposed. Elimination of harmonics at ac and dc side of the converter affects the cost of dc link capacitor and ac side filter. The proposed method is very useful when the PWM boost-type rectifier is subject to extreme imbalance due to severe fault conditions in the power system. In addition, by using the proposed method, the PWM boost-type rectifier can be operated from the single-phase supply in cases where three-phase source is not available. Simulation results show excellent response and stable operation of the PWM boost-type rectifier under the proposed control algorithm. Experimental and simulation results are in excellent agreement.      

基于智能整流技术的电网电流谐波补偿方法研究

目前用于电网电流谐波补偿的电器设备,主要以PWM整流器为主。基于PWM整流器的电源产品只能被动地减小自身向电网输出的谐波电流,而对电网中业已存在的电流谐波污染束手无策。为了解决电网中电流谐波污染以及相关联的电压波形失真问题,采用基于SRM(智能整流模块)技术对电网电流谐波进行补偿。仿真结果表明,基于SRM的电力电子装置在从电网吸取电流并在向负载供电的同时,还能对电网电压的波形进行补偿,使电网电压波形接近正弦波形。     

单周期控制三相VIENNA整流器

电网谐波污染已经引起世界各国的高度重视,功率因数校正（PFC）是治理谐波的一种有效方法。文章对基于单周期控制的三相VIENNA整流器进行了研究,推导了单周期控制三相VIENNA整流器的控制规律,与其它控制方案相比不需要乘法器,不需对电源电压进行检测,控制逻辑比较简单并且以恒定开关频率工作,能够实现单位功率因数校正和低电流畸变。仿真结果验证了理论分析的正确性。