PWM整流器虚拟电网磁链定向矢量控制仿真研究

三相电压型PWM整流器与三相交流变频调速电机定子电路有很大的相似性.采用类似于交流电机磁链观测的方法来构造一个虚拟电网磁链,可以代替电网电压作为PWM整流器矢量控制中的定向矢量,达到省去交流侧电网电压传感器,降低PWM整流器成本的目的.根据交流电机磁链观测器的设计方法,设计了虚拟电网磁链观测器,并构造了基于Matlab/Simulink的PWM整流器虚拟电网磁链定向无电网电压传感器的仿真模型.仿真结果验证了观测器的可靠性和控制方案良好的动静态特性.     

PWM整流器无电网电压传感器控制策略研究

PWM整流器是一种高功率因数、低噪音静止变流器.采用类似于交流电机磁链观测的方法构造出虚拟的电网磁链矢量,作为PWM整流器矢量控制中的定向矢量,可以达到取消交流侧电网电压传感器、降低PWM整流器硬件成本的目的.提出了准确观测虚拟电网磁链的方法,解决了PWM整流器无电压传感器运行的关键问题.     

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.     

无电网电压传感器三相PWM整流器虚拟电网磁链定向矢量控制研究

电压型三相PWM整流器与变频器供电三相交流电机的定子电路有很大的相似性,采用类似于交流电机磁链观测的方法构造出虚拟的电网磁链矢量,作为PWM整流器矢量控制中的定向矢量,可以达到取消交流侧电网电压传感器、降低PWM整流器硬件成本的目的.准确观测虚拟电网磁链是PWM整流器虚拟电网磁链定向无电压传感器运行的关键.与同步电机磁链观测相似,虚拟电网磁链的观测也存在初始值的问题.不带初始磁链估计的观测器会导致PWM整流器在起动过程中产生很大电流冲击甚至无法起动.为了解决这一问题,该文通过深入分析虚拟电网磁链的特点,提出了一种新的带初值估计的虚拟电网磁链的观测方法.仿真和实验结果验证了所提出观测方法的有效性和无电网电压传感器条件下,三相电压型PWM整流器虚拟电网磁链定向矢量控制运行的良好动、静态特性.     

基于虚拟磁链的PWM整流器的直接功率控制

三相PWM整流器的直接功率控制(DPC)比电压定向控制(VOC)的动态响应要快,并具有良好的抗干扰性能.提出一种新的基于虚拟电网磁链的三相电压型PWM整流器DPC策略.分析了PWM整流器工作原理,建立了电压型PwM整流器在α-β、d-q坐标系中的数学模型,并在此基础上,通过应用虚拟磁链概念,提出了三相电压型PWM整流器在α-β、d-q坐标系中的虚拟磁链模型.由于通过估计虚拟磁链来计算无功与有功功率,因此可省略三相PWM整流器的电网侧电压传感器,该控制系统的结构为直流输出电压外环,功率控制内环.仿真结果表明:与传统的DPC方法相比较,基于虚拟磁链的三相PWM整流器DPC系统结构简单,能有效减少传感器的数量,且抗干扰能力强,电网输入电流的畸变较小,具有更好的瞬时功率动、静态控制特性.     

基于虚拟磁链定向矢量控制的三电平PWM整流器仿真研究

PWM整流器与交流电机的定子电路有很大的相似性,采用交流电机磁链观测的方法构造出虚拟的电网磁链矢量,作为PWM整流器矢量控制中的定向矢量,可以达到取消交流侧电网电压传感器降低PWM整流器硬件成本的目的。根据交流电机磁链观测器的设计方法,设计了虚拟电网磁链观测器,并构造了基于Matlab/Simulink的三电平PWM整流器虚拟电网磁链定向矢量控制的仿真模型。仿真结果验证了观测器的可靠性和控制方案良好的动静态特性。     

新型三相PWM整流器无交流电压传感器控制方法

针对三相脉冲宽度调制(PWM)整流器无交流电压传感器控制策略中,虚拟磁链定向算法会引入直流偏置误差的问题,研究了一种新的交流电压观测方法。利用三阶广义积分器能对特定频率正弦信号实现无静差跟踪的特性,构造正交信号发生器,对两相静止坐标系下的交流电压进行估算,实现三相PWM整流器无交流电压传感器的控制方法。该方法无需对电流信号进行微分运算,对噪音不敏感,且能避免纯积分运算存在的问题;采用该方法估算电网电压相当于对其进行了滤波处理,能够保证整流器输入电流波形正弦度好,谐波含量小。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。     

基于PWM整流器双PFC模型的电机能量回馈系统

用PWM整流器取代通用变频器的二极管整流电路,采用双PWM整流器/逆变器,设计了电机能量回馈系统。通过分析PWM整流器的数学模型,提出了一种基于α-β静止参考坐标系的PWM整流器双功率因数校正变换器(PFC)定频控制策略。在两相静止坐标系中将PWM整流器等效为2个与传统单相PFC类似的电路结构,然后根据电压空间矢量调制理论,分析了开关信号由两相静止坐标系到三相静止坐标系变换的控制策略。实验结果表明,该系统不仅能够将电机机械能转化的电能有效地回馈到电网,而且能够有效抑制注入电网的谐波,实现网侧单位功率因数控制。     

基于α-β静止坐标系的PWM整流器双单输入单输出模型(英文)

系统分析了PWM整流器的数学模型,提出了一种基于α-β静止参考坐标系的双单输入单输出模型,在两相静止坐标系中将PWM整流器简化为两个与传统单相升压变换器类似的电路结构。根据空间矢量调制理论,分析了开关信号由两相静止坐标系到三相静止坐标系变换时的控制策略。根据输入/输出能量平衡原则,对系统设计所需的参数条件进行了分析和实验验证。该模型大大简化了对PWM整流器的分析,并且易于数字实现。实验结果表明,系统能够实现单位功率因数控制,有效地抑制注入电网的谐波,使交流输入电流为正弦波,并且系统具有良好的动态响应。     

三相电流型脉宽调制整流器的功率因数控制新方法

该文建立了三相电流型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器的基于开关函数的abc三相静止坐标系下的一般数学模型和dq同步旋转坐标系下的简化数学模型,详细分析了它的稳态特性,尤其是系统的无功功率及功率因数特性。在此基础上,提出一种三相电流型PWM整流器的功率因数控制新方案。不同于传统的基于静止abc坐标系的控制方法,该文将控制算法建立在dq同步旋转坐标系上,提出了基于交流侧电容电压定向的矢量控制,使得直流侧电流和交流侧功率因数得以解耦控制。该控制方法对系统参数的依赖性小,能够自动调节到其可以达到的最大功率因数运行点。该控制方案的有效性和可行性通过仿真进行了验证,并进一步在一个5 kVA的试验样机上进行了验证。     

PWM整流器无电压传感器预测电流控制

传统PWM整流器预测电流控制需借助交流电压传感器测量电网电压,针对电压传感器硬件成本高、安装困难及可靠性低等问题,提出将虚拟磁链引入PWM整流器预测电流控制方法中。建立两相静止坐标系下PWM整流器虚拟磁链数学模型,采用带有补偿项的一阶低通滤波器代替纯积分环节对电网虚拟磁链进行估计,解决因纯积分环节带来的积分初值和直流偏置问题,利用虚拟磁链计算瞬时功率和电网电压矢量幅值及相角,结合预测电流控制方法建立PWM整流器无电压传感器预测电流控制系统。仿真结果表明无电压传感器预测电流控制系统电网电压及电流相位同步,电网电流谐波畸变率低,直流母线电压准确跟踪其指令值,表明所提方法的有效性和可行性。     

基于单神经元自适应PI的PWM整流器控制

根据三相电压型PWM整流器的基本结构及数学模型,推出以电网电压定向的矢量控制方法,在Matlab环境下搭建了三相PWM整流器控制系统仿真模型。将单神经元自适应PI控制引入到系统中,用S函数实现了单神经元自适应PI控制算法,对基于单神经元自适应PI控制算法与基于普通PI控制算法的三相PWM整流器系统分别进行了特性仿真,结...     

三相电压型PWM整流器预测功率控制研究

提出一种基于功率预测的三相电压型PWM整流器(VSR)直接功率控制。对三相VSR进行分析,建立两相静止坐标系下的数学模型,在瞬时功率理论的基础上建立功率的预测模型,以功率跟踪误差为目标函数来选择合适的交流电压矢量,针对功率跟踪存在的稳态偏差采取误差反馈校正以优化模型、提高精度,然后采用空间矢量调制实现恒定的开关频率,并通过估算电网电压实现无电压传感器,可以有效节省系统成本、提高系统鲁棒性。进行了详细的理论推导和仿真分析,其仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

电网不平衡时三相四线整流器控制策略研究

提出了一种三相四线脉宽调制(PWM)整流器在不平衡电网下的控制方法。该方法通过分析静止坐标系下三相四线PWM整流器的有功、无功、零序功率,在保证直流侧电压稳定及交流侧单位功率因数的条件下计算出指令电流。该方法外环采用传统的电压环,内环电流采用有限控制状态模型预测控制(FCS-MPC)。和传统方法相比,所提方法无需提取电网电压、电流的正负序分量,有效降低了计算的复杂性。在电网不平衡时,该方法能够减小整流器直流侧电压波动和有功功率的波动。同时,简化了在线计算过程,易于工程实践,保证了良好的动态性能和电流跟踪能力。最后通过试验对所提方法的正确性与可行性进行了验证。     

两种PWM整流器控制策略之比较

该文在三相PWM整流器dq轴数学模型基础上详细分析了基于电网电压定向的SVPWM控制方法,同时在此基础上提出了虚拟磁链观测方法,并给出了一种新颖的虚拟磁链观测器。详细研究分析了基于虚拟磁链定向的无电网电压传感器矢量控制系统。然后给出MATLAB／simulink的仿真波形和分析结果。     

单周期控制三相PWM整流器在不对称电网下的研究

传统的矢量模式单周期控制三相PWM整流器是基于对称电网系统下研究的,功率因数约为1,输入谐波低,且与双极型单周期控制相比,具有更低的开关损耗。当三相电网不对称时,三相输入电流跟踪电网电压的非零序分量,采用传统电网电压选择矢量区间不能保证三相PWM整流器具有较低的开关损耗,且在电网极端缺相故障时,系统不能正常工作。本文采用电网电压非零序分量选择矢量区间,并对矢量区间状态进行分析比较,结果证明所采取的方法能保证系统在任何情况下开关损耗最低。最后对三相PWM整流器工作于不对称电网情况下进行了仿真研究,仿真结果表明采用电网电压非零序分量选择矢量区间能保证电网电压在缺相故障时系统仍能正常工作,并且所采用的单周期控制同时满足对称电网系统。     

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。     

基于空间矢量的三相电压型PWM整流器的研究

建立了三相电压型PWM整流器在三相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型,研究了其前馈解耦控制策略。在此基础上结合空间矢量调制（SVPWM）的算法,设计了三相电压型PWM整流器控制系统,并在Matlab的Simulink中进行了系统仿真。仿真结果表明,设计方法可行,仿真模型正确。     

三电平PWM整流器中点电位平衡控制研究

针对三电平脉宽调制(PWM)整流器直流侧两电容电压不平衡问题,提出了基于中点电荷预估控制的电压平衡控制算法。建立了电网电压定向下三电平PWM整流器在d,q坐标系下的数学模型,推导了平衡因子的精确计算方程,搭建了基于数字信号处理器(DSP)的实验平台并进行实验,实验结果验证了该方法的有效性。     

基于线电压伏秒平衡的三电平SVM研究

提出了一种新的三电平空间矢量调制(SVM)简化实现方法,该方法通过将参考电压矢量分解到三相静止坐标系ab-bc-ca中,将电压矢量的伏秒平衡转化为线电压的伏秒平衡,经过简单计算得到各桥臂开关管在每个开关周期内的开通时间.证明了该方法本质上与传统SVM方法完全一致,都是基于冲量等效原理,但是由于不用确定电压矢量所在扇区,不用计算正余弦,只需要简单的加减乘除,使得计算时间大幅度减少,并且在控制三电平PWM整流器中点电压平衡方面也具有方便有效的特性.在Matlab/Simulink 7.1中建立了三电平PWM整流器的仿真模型.控制算法仿照DSP程序完全利用S函数实现.