三相-两相矩阵变换器的双电压合成策略

基于三相-两相矩阵变换器的4端输出拓扑,提出了双电压合成调制策略.该方法利用输入线电压瞬时值进行调制,将输入电压中绝对值最大的相电压作为基准电压,根据输出电压的正负,将输出回路的一端与基准电压相连,另一端相连的3个开关进行PWM调制来获得期望的输出电压和正弦的输入电流.输入功率因数为1时,能获得的最大电压传输比是1.5.进行了Simulink仿真和基于dSPACE平台的实验,结果验证了该策略的正确性和有效性.     

矩阵变换器电流控制策略

分析了传统矩阵变换器空间矢量调制策略,提出一种新型的矩阵变换器电流控制策略.该控制策略在虚拟整流部分,通过适当选取输入电压可实现高输入功率因数控制;在虚拟逆变部分,在一个采样周期内通过对输出电流进行基于规则的滞环跟踪控制及对虚拟逆变器的合适矢量选择,确保输出电流的误差在一个小的滞环宽度内.新型电流控制策略相比传统的基本滞环控制,减少了输入电流的谐波,改善了矩阵变换器的输入、输出性能.通过Matlab软件仿真分析并搭建Dspace硬件实时仿真平台对所提控制策略进行了实验研究,仿真及实验结果验证了新型电流控制策略的正确性.     

三相-单相矩阵变换器容错控制与输入电流优化

为提高三相-单相矩阵变换器(3-1MC)的供电可靠性,针对开关元件的开路故障与短路故障,研究了3-1MC的容错控制调制策略并设计了带解耦电感的容错控制拓扑。利用快速熔断器将短路故障转换为开路故障,将2种故障归结为开路故障,并对不同桥臂的开路故障控制策略进行了分析与计算。为实现输入电流的优化,提出对补偿电感进行功率解耦、中线电流补偿及退出运行等策略。通过仿真与实验对所设计的容错控制策略进行了验证,结果表明,在硬件改动较小的前提下,在不同桥臂故障下3-1MC均能维持输出电压稳定,同时输入电流的畸变较小。     

三相-五相矩阵变换器谐波产生机理的分析研究

分析了三相-五相矩阵变换器的两种空间矢量脉宽调制(SVPWM)调制策略。在此基础上对这两种调制策略的输出电压分别进行了傅里叶级数展开,分析了输出电压的谐波含量,并计算了两种调制策略下的畸变率;在Matlab/Simulink环境下搭建了仿真模型,对输出电压进行了快速傅里叶变换(FFT)分析。通过仿真结果与计算结果进行对比,验证了理论分析的正确性,为多相矩阵变换器的谐波分析及其滤波器的设计提供了依据。     

基于滤波器状态反馈的矩阵变换器网侧电流闭环策略

滤波器的引入降低了矩阵变换器轻载时的网侧功率因数,而滤波器的谐振特性更会导致系统不稳定。针对该问题,提出一种基于滤波器状态反馈的矩阵变换器网侧电流闭环控制策略,该策略以同步旋转坐标系下网侧电流为控制目标,并将滤波器状态变量的瞬时扰动引入电流环,对虚拟整流级电流矢量的期望值进行实时补偿,并根据补偿后的电流矢量期望值调制矩阵变换器。通过设置合理的反馈系数矩阵,滤波器的状态反馈使系统闭环极点移至更稳定的区域,增强了系统的稳定性。最后,实验结果表明该策略可以有效阻尼矩阵变换器动态过程的振荡,并能在全功率范围内使网侧保持较高功率因数。     

矩阵变换器的输入电流控制策略

根据有功功率平衡原理推导出不平衡输入电压下表征矩阵变换器输入电流特性的通用方程,分析表明矩阵变换器的输入电流特性只能通过对输出功率及输入电流偏置角的控制来调节.根据矩阵变换器输入电流特性方程及输入电流控制目标得到3种典型输入电流控制策略.在输出电压平衡正弦的情况下:使矩阵变换器的输入电流矢量与输入电压矢量保持固定的功率因数角(策略1),可得到不平衡且非正弦的输入电流男;使输入电流矢量跟踪输入电压正序分量与负序分量之差的方向(策略2),可得到不平衡但正弦的输入电流;输出电压矢量幅值变化并使输入电流矢量与输入电压正序分量保持固定的功率因数角(策略3),可得到平衡正弦的输入电流,但输出电压不平衡且非正弦.其中,策略1的输入功率因数及输出电压控制能力最强,但输入电流波形质量最差;策略2的输入电流波形质量较好,但输入功率因数和输出电压控制能力有限;策略3得到的输入电流波形质量最好,但输出电压特性最差.通过仿真及实验验证了理论分析的正确性.     

电流跟踪控制的矩阵变换器的控制策略与试验研究

介绍了基于电流滞环跟踪控制的矩阵变换器的工作原理,分析和推导了三相矩阵变换器在电流滞环跟踪控制方式下的开关函数,并提出了变换器控制系统的实现方案。通过对样机的试验,取得了带三相感性负载的电流波形和频谱分析结果。实验结果验证了文中提出的矩阵变换器控制策略的可行性。     

矩阵变换器的控制策略

简单概述了矩阵变换器各种控制方法的基本原理 ,分析并介绍了各种控制方法的优缺点及其应用场合 ,展望了矩阵变换器控制策略的发展趋势     

基于模型预测控制的三相?一相矩阵变换器偏磁控制

针对3相-1相矩阵变换器(3-1MC)中间侧无储能电容导致的弱抗扰性缺陷,提出一种适用于3-1MC带偏磁控制的模型预测控制(MPC)方法,利用模型预测控制提高3-1MC抗扰性。模型预测控制开关选择存在随机性,此随机开关状态会导致变压器直流偏磁饱和,在不改变硬件电路的前提下,在模型预测控制脉冲序列分配环节或品质函数中引入偏磁控制形成两种偏磁控制方案。搭建一台样机对方案进行验证,实验结果表明模型预测控制下3-1MC系统具有较强的抗扰能力,方案一改善了偏磁现象,方案二能有效解决3-1MC在模型预测控制下的偏磁问题。     

五相矩阵变换器逆变侧控制策略的研究

矩阵变换器作为＂绿色＂变频器越来越受到广泛的关注,但是传统的矩阵变换器的＂虚拟逆变部分＂拓扑大多是推挽式、半桥式和全桥式结构,因此电压传输比较低,基于上述情况,本文提出在矩阵变换器的＂虚拟逆变＂部分采用Cuk逆变电路,发挥该电路的升压特性,提高矩阵变换器的电压传输比,使得其达到1·0,同时对该矩阵变换器的滑模变结构控制策略进行研究,最后通过Matlab/Simulink仿真验证了理论的正确性,从而为矩阵变换器在工业领域的应用提供了一种思路和一定的理论基础。     

基于离散化状态反馈解耦控制的三相电流源型PWM整流器的控制策略研究

三相电流源型PWM整流器(Current Source Rectifier,CSR)是一种多变量、强耦合的非线性对象,这种复杂对象的控制较为困难。三相CSR通常都采用双级环路控制结构的直接电流控制方式,但常用的直接电流控制方式都存在一些问题,本文提出采用离散化状态反馈解耦控制器对该对象进行控制,可以解决其控制问题。文中分析了三相CSR数学模型及直接电流控制原理,讨论了离散化状态反馈解耦控制方法,搭建了这种控制方法的仿真模型,仿真结果说明了本文所提方法的优势,其控制效果要好于传统的PID控制方法。     

A control method to realize sinusoidal input and output current waveforms for matrix converters based on PWM

A matrix converter (MC) is a three‐phase AC‐to‐AC direct converter without any energy storage requirement. It is expected to be a next‐generation converter by reason of possibilities of small size and high efficiency. At present, there are some problems preventing it from being used practically. One of the problems is the distortion in the input current. The control methods proposed so far have not realized sufficient reduction of the input current harmonics compared with conventional PWM rectifiers. As a solution to these problems, many approaches have been proposed. In the present paper, an improved PWM method that can achieve both sinusoidal input and output currents simultaneously is considered. In this method, the MC is treated as a controlled voltage source viewed from the load side. On the other hand, it is treated as a controlled current source viewed from the line side. The proposed control method is based on the mathematical expression of the function of the PWM operation of MC. To improve the input current waveform, two line‐to‐line voltages of the three‐phase line are used to control the output current. The output duty ratio of the two line‐to‐line voltages is utilized to improve the input current waveform without affecting the controllability of the output current. In addition, the compensation of the variations in the line voltage and the output current are introduced. In this way, the proposed method can realize the sinusoidal input and output currents. The effectiveness of the proposed control method is confirmed by some experimental results employing a laboratory prototype. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 161(1): 66–76, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20242     

基于桥臂电流直接控制的模块化多电平换流器控制策略

提出一种基于桥臂电流直接控制的模块化多电平换流器控制策略,以实现对交流侧电流、直流侧电流以及内部环流的控制。通过理论分析,得到上、下桥臂传输功率与桥臂电流的关系;设计了上、下桥臂独立控制的内外环控制系统,分别对换流器三相桥臂电流进行dq变换,得到上、下桥臂各相电流的指令值;附加桥臂电流环流抑制器,以实现换流器有功、无功控制量闭环控制。在31电平柔性直流输电实验平台上对所提的控制策略进行验证,结果表明其具有精度较高、高效抑制换流器桥臂环流等优点。     

感应电机非线性输出反馈控制变频调速系统

针对以定子电压为控制量的交流感应电机调速系统存在的系统结构复杂、实时计算量大的缺点,提出了一种感应电机的非线性输出反馈控制变频调速方法。该方法依据感应电机的降阶模型,采用非线性输出反馈控制技术设计外环转速与磁链控制器,以滞环比较器作为内环电流跟踪控制器,直接产生PWM信号控制电压源逆变器,驱动感应电机运行,实现了对光滑转速参考信号的渐近跟踪。仿真结果表明该系统不仅具有快速的动态响应性能,而且对负载扰动具有较强的鲁棒性。     

基于YBa2Cu3O7薄膜的超导故障限流器设计与试验分析

针对直流电力系统短路电流分断困难的问题,提出了基于YBa2Cu3O7薄膜的电阻型超导故障限流器(SFCL)保护方案,设计了300V/200A的SFCL模型机。试验分析了不同的电源电压、负载电感和负载电阻等系统参数对薄膜限流效果及失超特性的影响。试验表明,YBa2Cu3O7薄膜能在短路电流到达临界电流Ic后准确动作,并在0.1ms时间里将短路电流峰值限制在2Ic以内。随着电源电压的增加,薄膜的失超传播速度和失超电阻值迅速增加。推导出限流器重要指标Umax、Imax与线路参数(L、R、Ue)、材料特性(Ic)的数值关系。     

源侧电流检测的DSTATCOM控制策略

为简化DSTATCOM的电流检测与控制算法,提出一种单独控制电源侧电流的补偿控制算法.对直流侧稳压问题进行了详细的分析,给出了控制直流侧电容电压稳定的PI参数整定的详细过程.采用自适应模糊PI控制器,减小电压超调,提高了系统响应速度.对采用所提出的电流控制策略的DSTATCOM进行了仿真研究,并制作了实验样机,通过仿真和实验验证了该控制策略应用于配电网静止同步补偿器的有效性和可行性.实验结果同时证明采用该控制策略后,DSTAT-COM具有稳定的直流侧电压,电源侧得到0.99的功率因数.     

基于改进电容电流反馈的含非线性负载光伏并网系统振荡抑制策略

在含非线性负载的光伏并网系统中,光伏发电单元、非线性负载、电网三者之间的相互作用可能导致系统出现振荡,因此提出一种改进的电容电流反馈有源阻尼(capacitor current feedback active damping, CCFAD)控制方法。首先,采用谐波线性化方法建立含非线性负载的光伏并网系统序阻抗模型,并基于阻抗模型和对数频率稳定判据揭示含非线性负载的光伏并网系统振荡特性。随后,基于负电阻理论定义阻抗相对灵敏度指标,评价不同参数变化对系统阻抗特性的影响程度,获取影响系统稳定性的关键参数。基于不同参数的阻抗相对灵敏度分析,提出一种改进的CCFAD方法。该方法拓展了传统CCFAD的正阻尼区域,有效地改善了系统输出阻抗的相位裕度,提高了系统稳定性。最后,在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,验证了分析方法的正确性和所提控制策略的有效性。     

光伏并网系统的输出电流控制方案

光伏并网输出电流有两个重要指标,为了减少电网受到的谐波污染,需减小谐波电流失真(THD);为了减少电网无功损耗,需提高功率因数。设计模拟和数字式两种控制方法实现并网,在相同的控制参数下进行SIMULINK仿真,并对比控制效果。结果证明,模拟式控制的THD为1.5%,数字式控制的THD为5%,并为模拟控制提出了可行方案。     

基于DMPC加权一致性算法的电池储能阵列分组控制策略

为了解决由多个电池单元组成的大容量电池储能阵列系统(BESAS)的优化运行问题,提出了一种基于分布式模型预测控制的加权一致性算法。首先,介绍了含风电场BESAS的构成,将多个电池储能单元划分为充电组和放电组,通过制定合理的组间协调策略,在不影响BESAS额定功率的前提下,提高储能系统的容量利用率和减少充/放电转换次数;然后,详细地介绍了所提分布式算法的计算过程,并将该算法应用于BESAS的分组控制过程,实现兼顾电池单元安全运行的功率自适应分配;最后,通过算例从算法性能和BESAS控制性能2个方面进行仿真验证,结果表明所提算法和分组控制策略在鲁棒性和控制效果方面均具有一定的优势和可行性。     

基于动态虚拟阻抗的多并联逆变器间环流抑制控制策略

孤岛微电网中基于下垂控制的各分布式电源逆变器并联运行,其参数差异会引发系统环流.为此提出一种基于动态虚拟阻抗的环流抑制策略.首先分析了采用下垂控制的逆变器并联时所产生环流的组成成分,得出无功环流占主导以及线路阻抗不匹配造成无功环流的结论.其次在虚拟阻抗中引入无功反馈项,实现无功精确分配,从而抑制无功环流.通过在电压控制...