基于任意相位延时的单相整流器dq轴电流快速计算方法

以单相两电平脉冲整流器为研究对象,以提高其dq电流解耦控制的动态性能为目的,针对传统dq轴电流计算速度缓慢的问题,提出一种新的dq轴电流计算方法。首先,引入两相坐标系下空间复矢量的概念,建立整流器在dq坐标系下的数学模型,分析dq电流解耦控制的基本原理;然后,针对单相系统αβ-dq坐标转换需要引入虚拟正交分量问题,提出一种任意相位延时算法,并分析该算法的响应速度与抗噪声干扰能力,该算法与目前几种常用的正交信号产生(orthogonal signal generators,OSG)算法相比具有更快的响应速度,且无需复杂计算、实现简单容易;最后对所提出的算法结合单相整流器dq电流解耦控制进行计算机仿真与半实物实验验证,同时与几种常见OSG算法做对比实验,结果证明了所提算法的正确性与有效性。     

四象限脉冲整流器控制策略研究与实现

针对四象限脉冲整流器,提出一种电压外环加电流内环的控制算法,详细介绍了该算法中基于d,q坐标系的有功无功电流解耦控制和基于广义二阶积分(SOGI)的单相锁相环技术。仿真和实验结果均证明该算法可实现直流侧电压稳定、网侧单位功率因数的控制目标。     

基于改进虚拟正交信号的单相PWM整流器模型预测功率控制

针对单相整流器内环动态响应性能受限于虚拟正交分量的重构速度,提出一种基于改进虚拟正交信号的模型预测功率控制算法.针对控制系统中电感设定值与实际值存在偏差,导致单相脉冲宽度调制(PWM)整流器的控制电感参数和系统实际电感参数失配,从而影响模型预测控制的鲁棒性问题,提出一种解决电感失配的补偿算法,该算法通过比例积分环节实时补偿无功功率,消除了电感失配对功率因数的影响.实验结果表明,所提算法不仅明显地提高了单相PWM整流器模型预测的内环动态响应速度,而且能实现模型预测单位功率因数的要求,在一定程度上解决了模型预测电感敏感性问题.     

基于DQ坐标系的单相三电平PWM整流器研究

为了实现牵引传动系统网侧电流正弦化、高功率因数和开关器件承受低电压,一种单相电压型三电平PWM整流器被采用。论文在分析其工作原理的基础上,将三相整流器中使用的DQ坐标系引入单相整流器,并建立了该PWM整流器在DQ坐标系下的数学模型。探讨了一种适用于单相两电平和三电平PWM整流器的DQ坐标系下的预测电流控制方法,通过计算仿真验证了该算法的可行性。     

基于自抗扰的单相PWM整流器直接功率控制

为改善单相两电平PWM整流器的动态性能,本文在传统外环采用PI控制,内环采用功率前馈解耦直接功率控制的双闭环控制方法基础上,提出一种改进控制策略,即引入基于线性自抗扰(LADRC)的电压外环,以减小直流侧电压的超调量,提高系统的响应速度,并增强其抗负载扰动能力。进一步在功率前馈解耦控制的基础上,引入二阶广义积分(SOGI)构建虚拟正交分量,以提高网侧电流对电压的追踪能力,提升系统的动态性能。最后,通过MATLAB/Simulink建立系统仿真模型并进行仿真,对所提出改进控制策略的可行性和有效性进行了验证。     

单相Boost型PFC变换器无差拍电流控制方法研究

提出一种考虑时间延时的无差拍电流控制算法,推导出单相Boost型功率因数校正(PFC)变换器在两拍周期内电感电流的数学表达式,进而得到开关器件的占空比控制信号。该方案实现了电网电流快速准确地跟踪电网电压,有效减小了网侧电流总谐波畸变率(THD)。还验证了基于广义二阶积分器(SOGI)的锁相环(PLL),应用该PLL可实现网侧单位功率因数。仿真和实验均证明了上述方法性能良好,可满足运行要求。     

单相脉宽调制整流器直接电流控制策略

单相系统无法直接采用基于dq同步旋转坐标系的比例积分(proportional Integral,PI)控制方法对有功电流和无功电流进行控制。针对这一问题,提出一种基于电压、电流虚构的单相脉宽调制(PWM)整流器直接电流控制方法。建立了单相PWM整流器数学模型,根据整流器网侧电压信号,通过相位滞后90O虚构出两相正交电压、电流信号,将三相矢量控制应用于单相系统。通过仿真验证了所提方法的可行性,并采用研制的单相PWM整流器实验装置对所提控制算法进行实验,验证了所提方法的有效性和正确性。所提方法可实现单位功率因数运行,且算法易于实现,具有较好的电流响应速度。     

基于瞬时功率观测器的单相三电平脉冲整流器直接功率控制

为提高单相脉冲整流器直接功率控制(DPC)的动态响应速度及稳态精度,构建一种单相系统瞬时功率观测器。为实现该目标,首先,分析传统功率前馈解耦直接功率控制算法;其次,提出一种改进二阶广义积分(ISOGI)算法,用以估算网侧电压的正交分量,并根据单相整流器的数学模型,通过虚轴反馈算法对网侧电流正交向量进行估计,并结合所提ISOGI算法,构建完整的单相系统功率观测器;然后,结合脉宽调制策略,建立单相三电平脉冲整流器的功率前馈解耦控制系统,并对该控制算法的参数敏感性进行分析;最后,通过所提观测器算法与传统算法的实验结果对比验证了所提算法的正确性和有效性。     

基于相位补偿的高频Vienna整流器解耦控制方法

针对三相三线制Vienna整流器控制频率与输入电压频率比值较低时dq轴耦合加剧的问题,采用基于复系数传递函数的方法,推导了Vienna整流器电流环的开环传递函数。在同步旋转坐标系下,建立了考虑数字控制延时后的电流环复系数控制模型,对该模型的分析与研究表明,考虑数字控制延时后,传统电流前馈解耦方法不能实现完全解耦。为解决此问题,提出了一种带相位补偿的电流前馈解耦控制方法。该方法将输出的控制信号乘上延时对应的相位补偿量后作为新的控制信号,以消除延时对控制环路的影响,有效提高了电流环的性能。最后搭建了1 000 W的Vienna整流器仿真与实验平台进行验证,仿真与实验结果证明了所提控制策略的有效性。     

单相三电平脉冲整流器无锁相环直接功率控制

以单相三电平脉冲整流器为研究对象,以取消网侧电压锁相环,实现有功和无功功率解耦控制为目的,首先,建立单相三电平脉冲整流器数学模型。其次,根据有功和无功功率定义,提出一种单相无锁相环(phase-locked loop,PLL)瞬时功率计算方法,并给出详细证明过程,在此基础上,提出一种频率补偿算法,以实现无锁相环非同步旋转坐标系坐标变换。然后,分析了基于功率前馈解耦的PI控制与内嵌中点电位平衡的单相三电平空间矢量调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)相结合的单相三电平脉冲整流器控制策略。最后,对所提出的无锁相环直接功率控制与SVPWM算法进行了计算机仿真和半实物实验验证,仿真和实验结果都验证了该算法的正确性和有效性。     

基于虚拟信号构造的单相整流器功率前馈控制

以单相三电平PWM整流器为研究对象,以提高其稳态精度,减少谐波含量,实现有功和无功功率解耦控制为研究目的。首先,以单相三电平PWM整流器数学模型以及瞬时功率理论为出发点,提出一种基于虚拟信号构造和网压幅值计算的瞬时功率求取方法。在此基础上,采用功率前馈解耦控制策略,实现了整流器交流侧电压控制量的解耦,减轻了动态PI控制器的调节负担,提高了整流器动态响应速度。然后,结合一种具有中点电位平衡功能的调制算法,构建了完整的单相三电平PWM整流器直接功率控制系统。最后,通过Matlab/Simulink仿真对比分析验证了该算法的可行性和有效性。     

一种无延时单相并网变换器dq电流解耦控制方法

以单相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)变换器作为研究对象,以改善电流控制器的动态性能为目的,提出一种无延时控制方法。单相变换器传统矢量控制方法需要虚构正交电流分量,但传统正交信号发生器(orthogonal signal generator,OSG)在虚构出与单相电网电流正交的物理量时存在一定的延时,从而会恶化电流控制器的动态性能。针对虚构电流引起的延时问题,提出了一种无延时单相并网变换器电流控制方法。首先,建立了单相PWM变换器在dq旋转坐标系下的数学模型。其次,针对矢量控制在单相系统无法直接实现的问题,介绍了几种传统的OSG算法的原理。然后,提出一种无延时正交电流虚构算法,并给出了无延时正交电流虚构算法实现框图。最后,对所提的算法与传统的OSG算法进行仿真和实验对比分析,仿真和实验结果均验证了所提算法的有效性和可行性。     

电力机车单相PWM整流器μ综合直接电流控制

外界环境改变以及功率器件老化等因素,会不可避免地导致电力机车单相脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)整流器系统网侧电路参数发生变化,这一现象易影响整流器系统控制性能。为提升单相PWM整流器系统在网侧电路参数摄动情况下的鲁棒性,提出一种基于结构奇异值(structure singular value,SSV)理论的μ综合直接电流控制(directcurrentcontrol,DCC)策略。在单相PWM整流器dq坐标数学模型的基础上,得出电流环系统状态空间;利用性能加权函数约束电流控制系统跟踪精度、规划抗干扰能力以及限制控制输出大小,同时引入虚拟性能不确定模块,进一步归纳出具有结构化不确定性的单相PWM整流器μ综合控制问题;经D-K迭代所得该μ综合问题结构奇异值曲线峰值为0.895,表明μ综合直接电流控制器可使单相PWM整流器系统满足鲁棒稳定与鲁棒性能要求;通过半实物仿真平台对μ综合DCC策略与直轴交轴(direct-axis quadrature-axis,DQ)电流解耦控制策略进行实验对比研究,结果表明:所提控制策略动态响应速度快,且在网侧等效电感参数摄动情况下系统鲁棒性较强。     

单相PWM整流器混合坐标模型预测控制算法

在此针对单相系统电气量为标量,无法直接构造旋转矢量,及模型预测算法误差问题,提出混合坐标系下单相整流器模型预测控制算法.首先建立单相整流器数学模型,并虚拟出网侧电压和电流静止坐标系α,β轴分量同时部分变换至旋转坐标系d,q轴下,构建混合坐标模型预测模型,接着引入价值函数优化控制率.同时引入插值余项对模型误差进行补偿.与传统算法相比,所提算法无需进行比例积分(PI)参数调节,动态响应速度更快,网侧电流谐波含量更低.最后通过仿真和实验,对比传统d-q解耦控制和所提混合坐标模型预测控制(HCMPC)算法验证所提算法的优势.     

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。     

一种新颖的高功率因数整流器的研究

提出了一种新颖的基于电感电压控制模式（IVC）和滞环电流控制模式（HCC）的半桥式单相Buck整流器。文中分析了基于IVC控制的整流器电路工作原理，理论表明该电路具有电路结构简单、控制性能好、功率因数为1的优点。建立了等效平均电路模型，详细分析了控制器、输出滤波器、电流检测端低通滤波器等设计参数。仿真和实验验证了理论分析结果。     

单相PWM整流器前馈解耦控制策略研究

考虑到单相电压型PWM整流器只有一相的特殊性,提出了一种基于旋转坐标变换的前馈解耦控制策略,通过构建正交虚拟电流完成网侧电流的单相旋转坐标变换和采用前馈解耦控制,实现网侧电流的矢量控制和稳定直流母线电压。在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型和基于RT-LAB的半实物仿真实验平台,结果表明该控制策略能够满足系统要求,验证了所提出的控制策略的正确性和有效性。     

基于三相-单相电力电子变压器的牵引供电系统负载不平衡、无功和谐波潮流分析

将三相-单相电力电子变压器应用于贯通式同相供电系统,对比计算了传统变压器、电力电子变压器的单相侧和三相侧之间负载不平衡、无功和谐波的潮流关系。基于三电平电路研究了隔离DC-DC变换器和多模块级联整流器的控制方法:整流器采用有功无功解耦控制,实现了三相网侧单位功率因数运行;隔离DCDC变换器采用双边三电平控制,减小了流过中频变压器电感电流有效值。仿真和实验结果验证了基于三相-单相电力电子变压器的贯通式同相供电系统可有效消除负载不平衡、无功和谐波对三相电网电能质量的不良影响,系统动静态性能良好。     

基于旋转坐标变换交流电子负载模拟实验研究

针对传统交流电子负载基于内环电流PI控制动态响应较差,且易受网侧波动干扰,以双PWM变换器为电路基础,参考三相PWM整流器通过旋转坐标变换分别控制有功与无功电流来消除稳态误差的模型,提出单相PWM整流器(VSR)旋转坐标变换模型.通过构建正交虚拟电流与前馈解耦并结合基于BP神经网络的自调整PI控制,在稳定直流母线电压的...     

一种三相三电平整流器在变频空调中的应用

考虑到满足功率等级以及谐波电流限制等因素,较大功率家用和轻型商业变频空调的前级功率电路逐渐开始采用三相可控整流器.在分析一种由两只三电平单相整流器构成的三相三电平整流器工作原理的基础上,将其应用到变频空调的整流器设计中,采用传统单相PFC的电压外环和电流内环的双环控制和错相控制进行了理论分析和仿真分析,所得结果验证了三相三电平整流器的具有设计容易、单位输入功率因数等优点,没有电感均流和输出均压问题.