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.     

三电平PWM整流器双闭环系统设计与仿真

三电平PWM整流器多采用电压控制外环和电流控制内环组成的双闭环控制系统,电压外环的作用,是根据直流电压Vdc的大小决定三电平PWM整流器输出功率的大小和方向,以及三相电流给定信号。电流内环的作用,是使整流器的实际输入电流能够跟踪电流给定,实现单位功率因数或功率因数可变。本文主要研究了三电平PWM整流器的系统设计,并进行了仿真。结果表明,设计的双闭环系统具有良好的抗扰动性能,动态响应也得到了明显的改善。     

直流电容储能反馈和负载功率前馈的PWM整流器控制策略

首先介绍了三相电压型PWM(pulse width modulation)整流器在dq轴系下的数学模型,分析了整流器的能量和功率交换关系。提出了一种电流内环、直流侧电容储能作为外环的电容储能反馈控制策略,并给出了环路设计方法。为了减小负载的不确定性对整流器系统的影响,引入了负载功率前馈估计算法。最后,实验比较了传统的电压、电流双闭环和本文所提出的控制策略的动、稳态特性。结果表明,本文所提出的控制策略能满足系统稳态时的控制要求,并且较传统的电压、电流双闭环控制策略具有更好的动态特性。     

三相电流型多电平整流器的研究和设计

在建立三相电流型多电平整流器(MCSR)数学模型的基础上,分别对其控制系统和电路参数的设计方法进行了研究。在控制系统方面,首先研究了三相MCSR的双闭环控制策略,文中给出的设计方法充分考虑了整流器内部电路参数(如分流电感)对控制系统的影响。当考虑分流电感参数的影响时,三相MCSR直流侧电压的传递关系体现为二阶系统特性。由于二阶系统在谐振频率处有很大的幅值增益尖峰,这不仅使系统的性能变差,也给控制系统的设计带来一定的困难。为此,本文提出增加负载电流前馈控制环节,该方法解决了开环幅值增益尖峰和系统快速性之间的矛盾,使得系统即便采用较小的回路增益,仍可具有较快的动态响应和较好的稳态性能。在电路参数方面,提出了一种简单、通用的分流电感以及直流侧滤波电容参数的设计方法。最后,通过一台三模块并联的三相MCSR的试验工作,进行了验证。     

三电平PWM整流器的研究

针对三电平PWM整流器的拓扑结构进行了分析,在建立其同步旋转坐标系数学模型的基础上,设计了电压、电流双闭环控制器。保证电流内环较快的跟随性能,控制交流侧电流为畸变很小的正弦化电流,且功率因数为1;保证电压外环的抗扰性能,稳定直流侧输出电压。系统还采用基于零序电压注入的SPWM控制方法对中点电位进行控制,此方法不仅使中点电位得到有效的平衡,而且控制方法简单,鲁棒性能也强。利用上面所述方法对系统进行Matlab软件仿真分析,验证了系统控制方法的正确性,并在此基础上使用MC56F8345DSP作为主控芯片完成了硬件电路的搭建,通过实验验证了双环控制器和中点电压平衡方法的可行性和有效性。     

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。     

混合导通模式三相三电平VIENNA整流器控制策略

对三相三电平VIENNA型整流器进行物理解耦,进而分析单相三电平整流电路分别在连续和断续导通模式下的数学模型,针对该拓扑结构提出了一种适合用于混合导通模式的前馈控制策略。定参数电流环仅适用于一个电流工作模式,出现混合导通模式时,其控制效果很差。而在电流控制环中引入前馈,将理论上想要的占空比叠加在原电流环的输出端,新的控制环便能适应不同电流工作模式,从而大大降低电流总谐波失真度(THDi)。最后通过5kW三相实验样机,验证了该控制策略的可行性和有效性,在混合导通模式满载时的功率因数(PF)接近于1。     

多电平直流变换器中飞跨电容电压的一种控制策略

多电平直流变换器利用飞跨电容使得输入电压在串联的各开关管之间均分，以降低各开关管的电压应力。合适的飞跨电容电压是保证多电平直流变换器正常工作并具有良好性能的关键。文中提出一种新颖的控制飞跨电容电压的方案，该方案首先将输出电压与飞跨电容电压解耦，使得控制飞跨电容电压的同时不影响输出电压的调节。继而对飞跨电容电压进行解耦控制，采用这种控制方案有利于分别独立设计各个飞跨电容电压和输出电压的控制闭环。此控制方案通过四电平直流变换器进行了实验验证。     

三相VIENNA整流器双闭环控制策略及其参数研究

通过对VIENNA整流器基本原理分析,建立了d-q坐标系下的数学模型。由于系统具有强耦合、非线性的特点,利用前馈解耦控制策略实现对d、q轴的解耦控制。一方面,基于频域法对电流内环进行分析,借助MATLAB单输入-单输出SISO(single input-single output)设计工具,合理配置电流内环控制器零点位置与环路增益,实现对网侧电流快速性与稳定性的控制;另一方面,电压外环易受到负载电流影响,通过对外环控制器零点和环路增益优化配置,提高系统鲁棒性。此外,重点分析了在负载电流干扰的情况下影响电压外环控制器稳定性的成因。最后,利用MATLAB/Simulink软件搭建仿真平台,验证了电流内环和电压外环控制器参数设计的正确性与合理性,使VIENNNA整流器双闭环控制系统具有良好的稳定性能和动态性能,并在负载波动的情况下,保持良好的控制效果。     

三相电压型PWM整流器的新型双闭环控制方法

研究了三相电压型PWM整流器的基于内模控制的新型双闭环控制策略。其中电流环基于内模解耦控制,实现了有功和无功电流的解耦,电压环基于功率守恒和二自由度内模抗扰控制,既实现了线性化的间接电压控制,又可实现直流侧电压的快速跟踪和优良抗扰特性。仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

三相电压型PWM整流的新型双闭环控制策略

同步旋转d-q坐标系下的电压、电流双闭环控制,广泛应用于三相电压型PWM整流器。该方案结构简单,比较适合基于数字处理芯片的数字控制系统。由于交流侧电感工艺存在差异,且当电流很大电感饱和时,电感值也会有变化,实际控制系统往往忽略掉耦合项;而电压外环的非线性也使得控制系统的性能提升受到限制。提出一种新的电压电流双闭环控制策略,其中电流内环借鉴合成矢量的思想,提出同步旋转d-q坐标系下无电感L参数的电流解耦控制方法;电压外环采用电压平方为控制量实现线性化的间接电压控制。仿真与实验结果均验证了所提方法的正确性和有效性。     

单相级联H桥整流器平方电压反馈控制算法

以单相级联H桥整流器为研究对象,对其控制策略进行了研究。首先在采用双闭环控制策略的基础上,构建了dq前馈解耦模型,并通过二阶广义积分算法改善了虚拟交流分量对系统的影响,实现了网侧电流对电压相位、频率的快速精确追踪。其次,对传统电压平衡控制算法进行了改进,通过对功率平衡关系的定义,将输出电压平方作为控制信号,增强了系统自适应能力,提高了系统在投切载时的动态性能。最后,基于MATLAB/Simulink软件进行仿真,验证了所提策略的正确性和有效性。     

一种改进的PWM整流器电压控制策略

针对PWM整流器电压控制的非线性特性,在电压环的控制中提出一种改进的基于负载电流前馈的电压控制策略。实现了电压控制的线性化。MATLAB仿真结果表明,控制器具有良好的性能。     

单相电压源整流器直接储能控制的研究

单相电压源整流器(VSR)可以采用经过改造的三相电压源整流器和单相有源功率因数校正器的控制策略,在固态变压器(SST)、单相有源电力滤波器(APF)等领域具有广泛的应用价值。提出一种直接控制单相VSR的输出电解电容直流电压平方和网侧电感电流平方的双闭环控制策略,即直接控制无源器件储能,对采用上述直接储能控制的单相VSR进行了理论分析、基于MATLAB/Simulink仿真分析和实验验证,获得了满意的动态和静态特性。     

基于模糊控制的双闭环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,在较大的扰动和控制对象变化时情况下,使用PID调节方式难以得到满意的调节效果。该文将传统PID控制与模糊控制相结合,并引入负载电流前馈补偿,提出了一种新颖的控制策略,优化了PWM整流系统。理论分析和仿真表明：这种控制策略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。     

单相级联H桥整流器电压平衡控制策略

以无工频变压器牵引传动系统前端的单相级联H桥整流器(CHBR)为研究对象,构建了其数学模型,在电压电流双闭环控制策略的基础上,引入无锁相环技术,改进瞬态电流控制策略。实现了系统发生扰动时,网侧电流对电压相位频率的快速精确追踪。进一步地,对传统附加平衡电压控制策略加以改进,增加模糊控制技术,解决了CHBR在非理想电网或负载大范围投切载时,存在的直流侧各级电容电压不平衡、压差大等问题。最后,利用MATLAB/Simulink进行仿真,对所提策略在CHBR运行时的快速响应和抗干扰能力进行了验证。