电流型PWM整流器叠流时间对网侧电流影响及其抑制方法

为了保证电流型PWM整流器直流侧电流的连续性,需要在驱动信号中加入叠流时间,但叠流时间会给网侧电流带来额外谐波。通过对电流型PWM整流器换流过程进行分析,得到加入叠流时间前后的交流侧电流波形,根据冲量等效原理及对相关波形傅里叶分析,推导出叠流谐波与叠流时间的量化关系。提出一种通过正负斜率锯齿波交替作为载波的调制方法来抑制叠流谐波,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和抑制方法的有效性。     

三相CSR非线性和有源阻尼复合控制研究

三相电流型PWM整流器(CSR)可以实现直流侧的调压调功,而且能够实现网侧电压电流同相位,减少网侧谐波含量。针对三相CSR的非线性耦合系统进行输入输出精确线性化,为了提高电流跟踪特性和鲁棒性并且抑制网侧LC滤波器的谐振尖峰,设计了非线性和有源阻尼复合控制器。通过Matlab/Simulink进行仿真,并且搭建了基于三相CSR的感应加热电源的实验样机对以上控制策略进行验证,结果证明该控制算法的有效性和合理性。     

电流源型逆变器叠流时间效应的平均电流前馈补偿策略

为了保持电流源型逆变器直流侧储能电感电流的连续,需要对开关管驱动信号加入关断延时。因此在换流时会出现一段叠流时间,引起逆变器输出电流的谐波畸变率增加。该文对换流过程中叠流时间效应进行分析,推导出逆变器输出电流的非线性误差与三相滤波电容电压矢量的关系。再根据冲量等效原理将电流的误差脉冲信号等效成连续周期信号,并利用傅里叶分析推导出叠流时间产生的谐波分量表达式,进而提出一种平均电流前馈补偿策略。仿真与实验结果表明,提出的补偿策略在不同叠流时间情况下均能补偿基波的幅值,降低谐波畸变,故验证了理论分析及补偿策略的正确性与可行性。     

电流源型PWM整流器带容性负载的解耦控制方法

应用于不间断电源(UPS)时,三相电流源型整流器(CSR)因其直流输出端存在大电容而使得数学模型的阶数提高,增加了控制器的设计难度。针对带电容性负载的PWM型CSR建立了dq旋转坐标系中的数学模型,通过将d轴定向于交流滤波电容电压矢量,使得数学模型简化为相互解耦的直流侧和交流侧模型,进而可实现直流侧和交流侧的独立控制。进一步提出了在直流侧采用状态反馈控制来稳定直流母线电压,在交流侧引入虚拟阻抗进行网侧电流有源阻尼的控制方法,消除直流侧和交流侧之间由PWM调制过程所产生的相互影响,实现了直流侧和交流侧的解耦控制。基于40k V·A的UPS仿真和样机实验结果表明,该方法具有良好的动态性能和稳态性能。     

基于改进空间矢量脉宽调制的三相电流型PWM整流器研究

针对三相电流型PWM整流器(CSR)在传统空间矢量控制(SVPWM)算法中判断指令电流所在区间和计算各段合成矢量施加时间较为复杂,文章介绍了对其进行改进,使三值逻辑PWM控制波形的生成和控制算法大为简化,仿真及实验结果验证了改进电流空间矢量PWM方案的正确性和可行性。     

电流型PWM整流器有源阻尼控制的参数设计

三相电流型PWM整流器交流侧存在LC滤波环节,该环节用来滤除网测电流谐波并且辅助开关器件换流,但是LC滤波环节存在谐振尖峰,且该尖峰会引发网侧电流畸变。针对该问题,本文提出了一种新的PWM整流控制策略,即通过有源阻尼抑制谐振尖峰,并且运用解耦控制消除耦合项对系统性能造成的影响。通过建立内外环系统框图并且对系统框图进行分析,给出了内外环控制器参数的设计方法。通过搭建实验平台,证实本文所提出方法的实用性。     

电流型PWM整流器的不平衡控制

在电网电压不平衡的条件下,以电压平衡为约束条件设计的三相电流型PWM整流器(CSR)会在其直流侧和交流侧分别产生偶数次和奇数次非特征谐波,该非特征谐波严重影响了CSR的性能。本文基于瞬时功率理论,首先推导了电网电压不平衡情况下三相CSR交流侧的瞬时有功功率平衡的表达式,进而以消除整流器直流侧脉动功率和实现网侧可控的功率因数为目标,提出了网侧指令电流的控制算法。另外,在αβ静止坐标系中,提出了基于滑模控制的交流电流控制策略,实现了电流的无差跟踪。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

基于DSP的电流型空间矢量PWM整流器

传统的电流型PWM整流器(CSR)一般采用三值逻辑SPWM调制技术,通过相间解耦预处理的方法获得实际PWM控制波形,过程复杂且直流电流利用率较低.本文基于矢量控制思想,充分挖掘DSP芯片二级中断功能,使得三值逻辑PWM控制波形的发生和控制方案的实现大为简化.文中建立了近似的电流型PWM整流器传递函数模型,为系统的综合提供了依据.实验结果验证了电流空间矢量整流器基本原理、PWM波形发生技术以及控制方案的正确性和可行性.     

单相PWM整流器设计

针对目前非线性化负载大量使用引起电网谐波和无功污染日益严重的问题,设计对电网污染很小的单相PWM整流器。通过建立和分析单相电压型PWM整流器的拓扑结构和数学模型,给出了该系统的电压、电流双闭环控制方法。该方法采用构造虚拟电流的方法进行电流内环的解耦控制,并通过分析系统的瞬时有功、无功功率流以实现电压外环的线性化控制。对系统进行基于Matlab/SIMULINK的仿真分析,并进行硬件设计,搭建整流器实验模型,以进行实验验证。仿真和实验结果验证了该电压、电流双闭环控制方法的可行性,同时表明单相PWM整流器具有网侧单位功率因素运行、网侧电流正弦化、直流输出电压纹波小等优点,对电网的谐波和无功污染很小。     

基于场路耦合法的新型换流变压器电磁特性的仿真研究

由于新型换流变压器具有较特殊的接线方案,其电磁特性直接关系电磁参数的设计及系统运行.基于场路耦合法,建立了新型换流变压器的场路耦合数学模型,并以某一实际新型换流变压器的原理样机数据为依据,建立了相应的有限元仿真模型;并对该新型换流变压器在投入和不投入阀侧滤波器两种工况进行仿真,通过对比两种工况条件条件下的网侧电流、感应电动势、励磁电流及铁心主磁通,结果表明:新型换流变压器在投入阀侧滤波器条件下,网侧电流中的谐波含量大大降低;感应电动势畸变率变小;励磁电流和铁心主磁通波形接正弦.新型换流变压器的电磁特性较传统换流变压器得到大大改善,有利于降低谐波对换流变压器的不利影响.     

基于SVPWM的高功率因数三相混合开关型整流电路研究

提出一种高功率因数三相混合开关型SVPWM整流器,采用六脉冲晶闸管整流桥串联一个直流斩波环节的拓扑结构,分析其换流模式,利用SVPWM方法对输出恒定的直流电流进行控制,针对电网侧加入LC滤波环节而造成的网侧电压和电流相位不同步的问题,采取双闭环直接电流控制策略使网侧达到高功率因数,利用q轴电流给定不为零的方法来校正整流器的功率因数。仿真和实验波形验证了该整流器的优良工作性能,能够有效提高电能质量、实现网侧电流正弦化。     

滤波器对新型换流变压器运行参数的影响分析

新型换流变压器及其滤波器具有特殊的绕组接线方案,所以对其运行参数如视在功率、功率因数、网侧电流、负载电压、网侧电流的畸变率等的研究尤为重要。首先建立反映网侧电流和负载电流、负载电压和网侧电压、网侧谐波电流和负载谐波电流关系的数学模型。理论分析表明,未投滤波器时,新型换流变压器跟传统换流变压器的运行参数特性一致;而投滤波器时,新型换流变压器可以有效地降低网侧视在功率,提高网侧功率因数,减少网侧电流、增加负载电压及改善网侧电流的畸变率。最后通过对比理论计算值、仿真结果和实验结果,验证了所推导的新型换流变压器的数学模型的正确性。     

基于预测控制的PWM整流器控制策略研究

脉宽调制(PWM)整流器控制策略常以电网电压平衡环境为基础。在此着重研究电网不平衡状态时三相PWM电压型整流器(VSR)特性及其控制策略,提出电网电压不平衡环境下预测电流控制算法,在一个PWM开关周期内,利用己知电流状态,预测下一个采样时刻达到预期电流所需的控制电压值。该方法因无需进行网侧电流正、负序分量计算,从而减少内环电流调节器数目,简化了控制算法,提高了系统计算速度。其暂态过渡过程仿真和基于RT-LAB半实物实时实验结果表明,该控制方法无论电网电压是否平衡,系统均具有动态响应快、功率因数高、输出电压稳定性好的特性,能显著抑制网侧电网不平衡对PWM整流器性能的影响。     

基于DSP单相PWM整流器的控制器研究

对于单相PWM整流器,为了减少直流侧电压二次波动对网侧电流的影响,实现网侧电流正弦化及输入端高功率因数,探讨了一种消除直流侧二次波动对网侧电流影响的谐波抑制方法.分析了单相PWM整流器的工作原理和直流侧电压二次波动的原因,并设计了消除二次波动对网侧电流影响的数字陷波滤波器及控制算法.通过计算机仿真及实验对该算法与常规控制算法进行对比,验证了该算法的优越性,即该算法能够有效消除直流侧二次波动对网侧电流的影响并改善网侧电流波形.     

基于电流源型PWM整流器的高效电池充电系统设计

为了解决目前大功率充电系统所存在的电池电压匹配、充电效率等方面的问题,采用三相电流源型整流器(CSR)作为充电系统拓扑结构。采用间接电流控制策略对网侧电压信号进行延迟修正,从而实现网侧单位功率因数控制。在传统恒压-恒流(CC-CV)充电策略基础上,依据电池电化学特性,提出一种基于模糊推理控制策略的CC、CV充电模式切换算法。采用频域法对CV充电模式下的控制环路传递函数进行分析,并考虑数字时间延迟对系统的影响;利用MATLAB/SISO设计工具,分别对电流内环和电压外环控制器的零点位置与环路增益进行优化,以提高系统的整体性能。仿真与实验结果验证了所提策略的正确性与可行性。     

单相PWM整流器谐波电流抑制算法研究

单相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器广泛应用于交流传动领域,是交流传动电力机车主牵引和辅助供电系统的重要组成部分,同时也是牵引网的主要谐波源。详细分析牵引网谐波电压和直流电压脉动对单相PWM整流器网侧电流的影响,提出采用嵌入式重复控制和N次陷波器相结合的控制算法,对网侧谐波电流进行抑制。详细讨论电流环嵌入式重复控制器的设计方法,理论分析重复控制算法对牵引网谐波电压的抑制效果,给出电流环控制参数的选取原则。针对直流电压脉动,提出采用N次陷波器抑制其对网侧电流的影响,给出与电压环PI调节器相结合的设计方法,并讨论电压环的跟随性。最后,搭建单相PWM整流器的实验装置,对该算法进行实验验证。实验结果证明了该算法的正确性和有效性。     

双馈风力发电系统双PWM变换器控制策略

双馈风力发电系统采用两电平双脉宽调制(PWM)变换器,其中网侧PWM变换器主要用于控制PWM变换器输入电流特性与直流母线电压,根据双馈感应电机(DFIG)的数学模型分析了两种转子侧PWM变换器的控制策略,最后对双PWM变换器的控制策略进行了实验验证。     

基于开关函数法的新型换流变压器谐波分析

介绍一种新型换流变压器,分析了其拓扑结构的特点,并简要地阐述了新型换流变压谐波屏蔽原理。重点分析了阀侧接入和未接滤波器时,网侧电流和阀侧负载电流的矩阵变换关系。在此基础上,推导了新型换流变压器网侧和阀侧电流的开关函数表达式,详细地计算了阀侧和网侧汇流处基波和谐波电流的幅值和相位。通过与接入滤波器时谐波电流的对比分析,显示了新型换流变压器将谐波电流抑制在阀侧而不让其流入网侧的优越性。通过对比仿真结果,表明了开关函数法用于新型换流变压器谐波计算理论的正确性,这也为新型换流变压器结构和参数的进一步设计提供了精确的科学数据。     

一种简化的三相电流型PWM整流器控制方法

三相电流型脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)整流器一般采用三值逻辑的正弦波脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)调制方法,因而在任一时间区间都至少有3个开关同时处于PWM控制状态,且需设置叠流时间。为了简化该整流器的控制过程,提出了一种三相电流型整流器控制方法,在任一时间区间只需1个开关管进行PWM控制,不需设置叠流时间,且只需进行开环控制。分析了简化调制方法的原理,给出控制系统的结构和控制策略,对系统性能进行理论计算。理论计算表明相电流的总谐波畸变率为4. 64%,功率因数可达0. 999。通过仿真研究验证了该方法的正确性与有效性。     

基于间接电流控制的电流型PWM整流器

针对电力电子装置给电力系统带来谐波污染和功率因数下降的问题,建立了三相电流型PWM整流器在abc坐标系下的数学模型,并在该坐标系下通过控制三相电流型PWM整流器交流侧电流的基波和相位,进而间接控制网侧电流的间接电流。通过仿真和实验验证,该控制策略完全可以实现网侧电压电流单位功率因数,且直流侧电流趋于稳定。