三相VIENNA整流器矢量控制策略的研究

针对三电平VIENNA整流器存在中点电位波动、控制复杂的问题,将直流侧中点电压偏差引入到电压定向电流解耦的双环控制中,通过调整矢量作用时间来达到直流侧中点电压平衡控制,并探究了一种三电平空间矢量平面简化到两电平矢量平面的简化空间矢量脉宽调制算法。最后通过MATLAB/Simulink搭建VIENNA整流器矢量控制仿真模型,通过仿真分析证实了该控制策略简单可行,且具有良好的动态性能和静态性能。     

基于SVPWM的VIENNA整流器研究

分析了三相三开关三电平(VIENNA)整流器的工作原理,研究了其空间矢量脉宽调制(SVPWM)的实现方法,提出了此整流器的矢量控制策略.采用电压外环和电流内环的双闭环控制,实现了VIENNA整流器的高性能特性.基于Matlab仿真平台,搭建了VIENNA整流器的仿真模型,仿真结果表明,该整流器能实现良好的动态性能和稳态性能.     

VIENNA整流器的指令电压辅助区间判断SVPWM控制

针对三相三开关三电平整流器(VIENNA整流器)的空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制问题,提出了一种指令电压辅助区间判断的SVPWM控制方法。依据VIENNA整流器的拓扑结构和数学模型,研究了传统SVPWM控制方法的实现流程。分析了单位功率因数工况下的交流侧相量关系,给出了电流矢量和电压矢量的固定关系。通过对电压空间矢量平面进行扇区划分,给出了指令电压辅助区间判断SVPWM控制方法的实现流程。实验结果验证了该方法的正确性和有效性。该方法不需要进行电流区间判断,简化了控制算法实现过程,并且该方法提高了电压空间矢量平面扇区的划分数量,提高了电流控制分辨率。该方法可广泛应用于开关电源的输入整流模块中。     

带中点电位平衡的VIENNA整流器反推控制研究

由于VIENNA整流器具有强耦合及非线性的特点,在建立VIENNA整流器d-q坐标系数学模型的基础上,采用反推控制策略实现对于直流电压以及d-q轴电流的控制。将基于两电平空间矢量脉宽调制SVPWM（space vector pulse width modulation）的简化算法移植到VIENNA整流器中,分析了VIENNA整流器SVPWM工作原理,并在此基础上采用软件算法调整P、N小矢量的作用时间,实现中点电位的平衡。最后,利用Matlab/Simulink软件搭建仿真平台,验证所提控制策略的合理性以及有效性。在中点电位平衡作用下,与传统的PI控制相比,反推控制增加了输出直流电压的稳定性,改善了电流谐波,并进一步提高了功率因数,使得VIENNA整流器有更好的动态响应性能。     

VIENNA整流器中点电位平衡控制策略研究

针对三相三电平VIENNA整流器存在的中点电位波动问题,文章在传统载波移相调制技术(CPS-PWM)的基础上进行改进,提出一种14脉波的中点电位平衡控制策略。根据等效电路分析VIENNA整流器工作原理,根据空间矢量调制原理分析载波移相调制过程,确定中点电位不平衡原因,根据面积等效原理通过高频PWM异或控制脉冲实现分解冗余和非冗余矢量成分,并设立中点电位补偿系数D调节分解比例,保证中点电位平衡。实验结果表明,提出的控制算法不仅平抑中点电位波动、稳定直流侧输出电压,还降低了网侧电流畸变,且原理简明易于实现。     

VIENNA整流器的滞环电流控制研究

通过分析三相三开关三电平(VIENNA)整流器的工作原理,提出了基于滞环电流比较的控制策略,并将母线电压偏差引入电流参考,通过调节电流参考的直流偏移实现中性点电压平衡。最后通过VIENNA整流器的仿真和2kW样机试验,在电压、负载突变及三相不平衡条件下,验证了控制方法的可行性。稳态条件下其谐波畸变率小于3%,功率因数为0.99。     

带中点电位平衡控制的VIENNA整流器简化SVPWM双闭环控制

针对三电平VIENNA整流器存在的固有中点电压波动和传统SVPWM(空间矢量脉宽调制)计算繁琐的不足,将直流侧中点电压偏差引入到电压定向电流解耦闭环控制中,通过调节指令电流的直流偏移量实现直流侧中点电压平衡控制,并探索了一种基于两电平空间矢量平面的三电平SVPWM简化算法。结合等效电路分析了整流器工作原理,并给出了简化SVPWM占空比和中性点补偿系数选取依据。最后搭建了一台实验样机,实验结果验证了该方案的可行性和正确性。     

基于无源性与滑模变结构控制相结合的VIENNA整流器控制策略

针对VIENNA整流器的非线性特点,提出一种无源性控制与滑模变结构控制相结合的混合控制策略。在建立同步旋转坐标系下VIENNA整流器非线性数学模型的基础上,推导了VIENNA整流器的Euler-Lagrange数学模型,分析了VIENNA整流器的无源性。利用无源性理论及滑模变结构控制理论设计了VIENNA整流器的控制器,即电压外环采用滑模变结构控制、电流内环采用无源性控制的双闭环控制算法。在MATLAB7.1/Simulink环境中建立了仿真模型,并搭建了800 W的实验样机。仿真与实验结果表明,所提出的混合控制策略达到了控制的目的。利用无源性控制与滑模变结构控制相结合的整流器具有鲁棒性强、动态特性好、抗干扰能力强等优点。     

三相PWM整流器直接功率控制研究

进行了三相电压型整流器(VSR)瞬时有功功率和瞬时无功功率的控制来达到对系统输入电流和输出电压控制的原理分析,提出了基于滑模变结构的空间电压矢量调制的直接功率控制策略,建立了直接功率控制系统Simulink模型,完成了实例仿真.仿真结果表明,使用该控制策略的三相PWM整流器具有更快的响应速度和更好的鲁棒性.     

基于新型自抗扰控制的VIENNA整流器控制策略

针对VIENNA整流器采用传统比例积分控制存在动态响应慢、抗干扰能力差等问题,提出自抗扰和滑模控制相结合的复合控制,将滑模控制中的滑模面和切换律引入自抗扰控制器中,设计了基于改进的自抗扰控制的VIENNA整流器电压外环控制器,采用切换律的概念,以获取整流器系统的主输出,增强了VIENNA整流器的抗干扰性并提高了系统的稳定性。仿真和样机验证了该控制策略的可行性。     

VIENNA整流器控制策略综述

VIENNA整流器作为一种能量单向流动的三电平升压型AC/DC变换器,广泛应用于电动汽车充电系统等场合。其控制策略的好坏是提升电能质量、增加系统可靠性的关键,因此VIENNA整流器控制策略成为学者们研究的热点,主要分为电流控制、直流电压控制、中点电位平衡控制3个方面,根据这3个方面对VI?ENNA整流器控制策略进行了分类、归纳和总结,分析了各类控制策略的原理和优缺点,为VIENNA整流器的研究与工程应用提供参考。     

基于混合矢量调制的VIENNA预测控制研究

VIENNA整流器由于具有便于模块化、高功率密度、输出性能良好等优势,在站级快速充电电源、绿色数据中心、航空电源等方面获得广泛关注。有限集模型预测控制(FCS-MPC)作为一种性能优良的多目标控制算法,具有诸多优点,如控制算法简单,响应速度快,因此较适用于VIENNA整流电源控制系统。然而,传统FCSMPC中单开关周期内电压矢量集较少,作用单一矢量造成开关频率不固定,严重影响并网电流质量。基于此,提出一种基于混合电压矢量的模型预测控制策略,利用实矢量线性合成虚拟电压矢量的方式增加单周期内的电压矢量个数,使得跟踪误差得到减小的同时有效抑制电网电流纹波。最后,从静态、暂态等方面进行了仿真与实验分析验证。     

非正常工况下矩阵整流器的前馈模糊补偿控制

在分析了三相输入电压正常工况下矩阵整流器的输入电流空间矢量调制算法后,针对输入电压在非正常工况下将会对输出直流电压波形产生影响的问题,提出一种带前馈模糊补偿控制策略的输入电流空间矢量调制算法,通过检测和实时计算电压矢量的模并与正常值进行比较,采用模糊控制动态调整当前控制周期的调制系数,保证输出电压的稳定。详细介绍了该补偿策略的工作原理,建立仿真模型和研制试验样机,仿真和实验结果验证了补偿控制策略的可行性和有效性。     

VIENNA整流器中性点平衡混合控制

为了抑制VIENNA整流器中点电位波动和振荡,提出了一种将动态调节因子与平衡因子计算相结合的控制方法,在采样输入相电流的基础上,使用适当的动态调节因子引入中性点偏差补偿成分,计算出不同扇区的平衡因子,分配冗余空间电压矢量持续时间,有效降低由不对称电容器参数或不平衡负载引起的中性点电压波动。同时在功率内环中引入比例积分(PI)重复控制,与PI控制器共同作用,以消除中性点电位振荡。7.5 kW的VIENNA整流器实验样机测试结果验证了控制方案的可行性。     

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.     

混合箝位式三电平整流器控制策略研究

针对高压、大功率混合箝位式三电平脉宽调制(PWM)整流器,分析了其功率开关器件控制规则并建立了数学模型,提出基于参考电压分解的三电平优化空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法和电网电压定向直接电流控制策略,实现了混合箝位式三电平整流器的高动态性能控制。通过分析64种电压空间矢量对整流器直流侧中点电位的影响特性,首次提出混合箝位式三电平整流器冗余"七段式"空间矢量组合选择策略,实现了直流侧中点电位的自平衡控制。实验结果表明所提出的控制策略实用、可行。     

VIENNA整流器中点电压控制策略研究

三相三电平VIENNA整流器因开关管所受电压应力不均及中点电压不平衡导致电流过零畸变，降低系统整体性能。为此，该文从空间矢量角度分析了中点电压不平衡产生的原因及七段式算法中矢量对中点电位的影响，并在传统SVPWM基础上，提出了一种改进的空间矢量调制策略来减小输出电压波动：在同一采样周期内，通过一种调节因子来合理分配正负小矢量的作用时间，进而抵消中矢量，维持电压稳定。此外，还通过分析调节因子与系统调制比间关系来优化算法实现。最后，通过仿真发现该控制策略与传统控制策略相比中点电压波动由±12 V降低至±4 V，证明所提策略的正确性及有效性。     

基于单周期控制的三相VIENNA整流器中点电压平衡控制策略

三相VIENNA整流器作为三电平Boost型中点箝位NPC(neutral point clamped)结构变换器,其具有所需开关器件少、功率因数高、开关管电压应力小和控制环节简单等特点,具有较高的研究价值。而中点电位波动是NPC结构变换器固有的问题,以单周期控制的三相VIENNA整流器作为研究对象。对其直流母线电压利用率较低和中点电压交流波动的问题进行建模分析,提出了在单周期控制基础上加入中点电压平衡控制环,不仅可以基本消除中点电压波动,而且可以提高直流母线电压利用率。最后通过仿真验证了所提控制策略的正确性。     

三相电压型PWM整流器控制特性

基于三相电压型PWM整流器的工作原理,研究了PWM整流器的四象限运行的工作状态,并在此基础上提出PWM整流器网侧呈现受控电流源、且电流和功率因数均可控的特性,这使得整流器可以灵活地在各种工作状态间切换。针对PWM整流器网侧功率因数控制的要求,指出PWM整流器需工作在升压状态,且推导出其保持正常运行时直流电压与交流输入电源电压的比值应大于一个临界升压系数。提出了基于空间矢量算法的PWM整流器阶段电流控制策略:升压系数较大时采用单位功率因数控制模式,升压系数较小时则切换至滞后功率因数控制模式。设计并搭建了基于DSP数字化的三相电压源型PWM整流器的物理平台,实验波形验证了PWM整流器自身运行特性与其工作在临界升压系数时电流控制策略的切换控制的正确性。     

基于三电平SVPWM调制的Vienna整流器中点电压均衡控制

Vienna整流器的中点电压振荡问题会造成直流侧电容电压分布不均,导致交流侧输入电流波形畸变,开关器件承受电压不一致而损坏等问题。针对Vienna整流器中点电压不平衡的问题,研究了三电平空间矢量调制对Vienna整流器中点电压产生的影响。首先介绍了Vienna整流器的工作原理,然后分析了空间矢量对中点电压的影响,并基于SVPWM调制提出了一种中点电压波动的抑制策略。最后,搭建了15 kW实验样机,验证了所提控制策略的有效性,解决了中点电压不平衡的问题,明显改善了输入电流波形质量。