基于数字双环控制的功率因数校正控制算法

提出一种基于数字控制的新型功率因数校正(PFC)控制算法。电流环采用改进的占空比控制,考虑数字控制特点加入电流项和电压项校正因子,并给出了电压项校正因子自适应算法;电压环采用具有前馈补偿的线性化比例—积分算法,引入输出电压滑动平均滤波法消除电压环对电流环的恶化影响以提升系统动态响应性能。文中以Boost电路PFC变换器为例阐明了算法的基本原理,搭建了基于数字信号处理器数字控制的千瓦级Boost电路PFC变换器硬件系统实验平台。仿真和实验均验证了算法可在宽输入电压、宽输出功率工作条件下实现接近单位功率因数的控制效果,输入电流总谐波失真低于5%,并且具有良好的快速动态响应性能。     

无桥拓扑有源PFC的理论和仿真研究

针对传统有源Boost-PFC的功率开关器件开关导通损耗大,承受较高的电压、电流和热应力的不足之处,提出了一种新型的无桥有源PFC电路(BLPFC)结构.该电路用两个IGBT取代了传统整流桥下桥臂的两个整流二极管,并采用双闭环平均电流控制策略,使之具有传统PFC提高功率因数和降低电网谐波的特点,又具有提高系统开关器件效率,降低系统损耗,发热和成本的优点.利用Matlab/Simulink的SimPowerSystems工具包对设计的BLPFC电路进行仿真,仿真结果表明,与传统的有源PFC相比,无桥有源PFC电路能够很好地提高系统的效率,降低开关器件损耗,抑制电流谐波,且输入电流能够很好地跟踪输入电压波形.     

无电压检测的PFC双环控制系统

分析并提出了无需输入电压检测电路及输出反馈电压检测电路,只检测输入电流的情况下,在BOOST型连续电流模式(CCM)功率因数校正(PFC)中实现电压环与电流环的双环控制策略。在TMS320F28069 DSP芯片平台上,设计了应用此无电压检测电路的双环PFC数字控制系统,并对该方案进行了实验验证。实验结果验证了此控制方案的可行性。     

数字化小型电镀电源的研究

研究了一款用于对各类小件进行高质量镀膜的小型数字化电镀电源,该电源采用了双闭环控制系统和DSP控制.建立了其半桥主电路的小信号电路模型,设计了双闭环控制系统,利用Matlab绘制了其电压控制环和电流控制环开环传递函数的波特图,并对所取主电路参数及控制回路参数进行了仿真,以验证该控制系统的稳定性.最后通过实验,验证了设计的合理性.     

LCL滤波器的单相光伏并网控制策略

单相光伏并网发电系统采用LCL滤波器有利于抑制高频开关谐波电流进入电网,但是LCL滤波器增加了系统的阶数,增大了系统稳定性的设计难度。直流侧电压外环、网侧电流内环的双环控制策略适用于采用L或者LC滤波器的单相光伏并网发电系统,但不利于基于LCL滤波器系统的稳定性。提出一种电压环、功率环和电容电流环的并网控制策略,电压环稳定并网逆变器直流侧电容两端的电压,功率环调节光伏并网发电的功率因数,功率环和电容电流环共同提高系统的稳定性和抑制LCL滤波器引起的谐振尖峰。推导了系统的闭环传递函数,分析了控制参数对系统闭环极点分布和稳定性的影响。仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性。     

基于单周期控制PFC电流过零畸变分析

单相Boost PFC整流器在输入电压频率较高时,输入电流过零将产生畸变.本文分析了单周期控制Boost PFC电路电流环输入导纳模型,指出电流环等效功率级为一阶系统,且其输入导纳在低频段呈纯阻性,在1kHz左右才开始呈现容性,使得输入电流超前于输入电压.因而其在航空400Hz及360～800Hz交流系统中不存在明显过...     

LCL滤波并网逆变器的进网电流相位矫正技术

文中分析了LCL滤波并网逆变器系统的稳定性。该并网逆变器采用逆变器侧电感电流作为反馈量,并采用电网电压前馈控制策略,由劳斯判据得到该系统恒稳定的结论。由闭环系统的传递函数确定了电压前馈系数的大小,并根据闭环系统的根轨迹设计了电流环的控制参数。分析了该闭环系统并网功率因数小于1的原因,为克服这一缺点,提出了进网电流相位矫正技术。该技术根据进网电流与电网电压之间的相位差调节电流环基准值的频率,最终使进网电流与电网电压同相位,并网功率因数等于1。进网电流相位矫正技术不会影响原有系统的稳定性。仿真结果验证了该策略的有效性。     

电动汽车混合储能装置三端口功率变换器设计

针对电动汽车混合储能装置功率分流问题,在三端口变换器拓扑结构基础上提出了能量型储能装置采用电流闭环、功率型储能装置采用电压闭环的控制系统。首先以双输入单输出模态建立该拓扑结构的状态空间模型,分析了功率电路的占空比-电感电流传递函数、占空比-输入电流传递函数和占空比-输出电压传递函数。其次设计了电压闭环控制器和电流闭环控制器,在保证母线电压稳定的前提下,可实现输出功率在功率型储能装置和能量型储能装置之间的精确分配。最后通过实验验证了控制系统在模拟HWFET工况和阶跃负载工况下的输入输出动态响应、电压控制精度和功率分流效果,其结果有利于实现混合储能装置功率精确分流。     

有源功率因数校正的控制机理

有源功率因数校正电路是一个双闭环控制系统。本文从控制理论的角度阐述了有源功率因数校正电路的控制机理,给出了各环节的传递函数,以及系统的闭环结构图,分别阐述了电流内环和电压外环的作用,从无差跟踪的角度说明了有源功率因数校正电路使功率因数接近于1的机理。     

三电平BOOST电路在功率因数调节(PFC)方面的应用

为了解决较高电压等级直流负荷(如电动汽车)前端整流装置对电网造成的谐波污染问题,笔者根据三电平结构的发展和boost PFC电路的应用,阐述了一种适用于高电压等级、基于三电平拓扑结构的PFC AC-DC变换器的控制策略,分析了其在应用载波移相调制技术下模块化结构,以及其输入、输出电压特点、电感二倍频电流的电气特征,搭建了三电平Boost电路控制及电路模型,得到了较高电压等级PFC变换的方案.仿真结果表明,基于三电平Boost的PFC变换器电流环灵敏度高,能有效实现PFC变换,解决了电感电流波纹过大的问题.     

基于电压空间矢量的三电平PWM整流器研究

针对三相二极管箝位型三电平PWM整流器的拓扑结构,建立了基于d-q同步旋转坐标系统的解耦状态空间方程。采用双闭环控制策略,电压环跟踪负载有功功率,电流环实现指令电流跟踪控制。给出了电压环和电流环PI参数设计方法,采用电压空间矢量调制方式（SVPWM）进行了基于MATLAB/Simulink的仿真分析。结果表明,该三电平PWM整流器能实现良好的动态性能和稳态性能,并且使得电网侧电流波形为正弦、功率因数为1。     

基于双闭环模糊控制的有源电力滤波器

有源电力滤波器普遍采用双闭环控制。从双闭环协调控制的思路出发,通过对有源电力滤波器运行时内外环之间的相互耦合的研究,总结了双闭环PI参数协调控制的规律,并把总结的控制规律应用模糊控制的方式对有源电力滤波器进行控制。仿真结果和实验测试结果表明所述方法不仅使得直流母线电压在启动过程中的超调量很小,电压收敛速度快,而且发出的冲击电流很小,从而大大增强了系统运行的可靠性和直流母线电压的稳定性。仿真结果和实验测试结果表明,该方案能显著提高系统响应速度,并使注入电网的谐波电流达到IEEE519-1992的要求。     

基于电压空间矢量的三电平PWM整流器研究

针对三相二极管箝位型三电平PWM整流器的拓扑结构,建立了基于d-q同步旋转坐标系统的解耦状态空间方程.采用双闭环控制策略,电压环跟踪负载有功功率,电流环实现指令电流跟踪控制.给出了电压环和电流环PI参数设计方法,采用电压空间矢量调制方式(SVPWM)进行了基于MATLAB/Simulink的仿真分析.结果表明,该三电平PWM整流器能实现良好的动态性能和稳态性能,并且使得电网侧电流波形为正弦、功率因数为1.     

控制参数对并联逆变器性能的影响

并联逆变器要求具有较强的环流抑制能力和较硬的外特性.通过对电感电流瞬时值反馈SPWM逆变器的分析,分别得出了电流内环控制参数、电压外环控制参数对逆变器输出阻抗幅值、输出阻抗角以及外特性的影响.提出了一种逆变器单元控制参数的设计方法,按照该方法设计的逆变器能够很好地抑制环流,同时能实现较硬的外特性.仿真和实验证明了所提出的参数设计方法的正确性.     

新型有源电力滤波器补偿特性研究

有源电力滤波器APF(Active Power Filter)是解决电网谐波问题的有效手段,其补偿性能取决于谐波电流检测方法和电流控制方法。介绍了一种基于功率平衡原理的新型APF,分析了低速的周期离散技术的电压环和高速的电流环控制策略,得到了具有2个反馈环的系统数学模型。研究了电流检测部分的比例、积分环节对补偿特性的影响,比例系数增大可提高APF的补偿特性,而积分系数过大可能导致系统振荡。动态模拟实验验证了理论分析的结论。     

数字滤波器及电感补偿算法在PFC中的应用

传统PFC控制器设计方案中,输入电流的THD主要取决于PFC控制器的控制性能及输入市电电压的质量.针对直流母线电压纹波对PFC控制性能的影响,提出一种新型的数字滤波器,对母线电压误差中的交流分量进行检测及滤除,有效地抑制了直流母线电压纹波对PFC电压环控制器的干扰,使控制器在保持母线电压稳定的同时,其输出的控制量近似趋近平直,从而极大地降低电流环电感电流参考值的畸变率,可以有效地降低输入电流的THD.针对电流环中电感值随电流变化的特点,在PFC电流环中加入电感补偿以提高电流环的追踪性能.最后实验结果验证了所提数字滤波器和电感补偿算法的可行性.     

节能型锂电池测试系统前端变流器的研究

针对传统高耗能的锂电池测试系统,提出了一种新型节能分布式电源系统。由前端双向交-直流变流器和后端双向直-直流变换器构成。系统中锂电池充放电能量大多数内部循环,而少量经前端变流器与市电交换。前端交-直流变流器采用双环控制方案,详细分析了内部电流环和外部电压环控制特性,控制器的选择和控制参数的设计。样机的实际测试表明系统稳定,且控制设计合理。     

基于dq变换的三相VSR的研究

建立了基于d-q同步旋转坐标系下的三相电压型PWM整流器(VSR)解耦状态方程,给出了双闭环控制策略,即电流内环实现指令电流跟踪控制,电压外环实现稳压输出。在此基础上,提出了SVPWM快速算法,完成了指令电压矢量所在扇区的判断和不同扇区PWM调制波占空比计算方法,避免了非线性运算,提高了运算速度和计算精度。最后,在MATLAB/SIMULINK环境下建立了系统的仿真模型,并进行实验样机的研制,仿真和实验结果表明：所设计的三相PWM整流器实现了单位功率因数运行,输入电流谐波含量低,输出直流电压稳定。     

力矩电机的弱磁控制策略

介绍了力矩电机直接传动在起重机提升机构中的应用,针对提升机构的快速下放控制,分析了力矩电机弱磁调速控制原理以及影响其运行范围的主要因素,考虑dq轴电流环限幅参数的影响,提出了一种基于改进电流环的电压外环弱磁控制策略。结合空间矢量脉宽调制(SVPWM)过调制算法,进一步扩大了弱磁调速运行范围。最后利用STM32微控制器实现了力矩电机弱磁调速控制系统,并通过实验验证其有效性。     

双三电平永磁直驱风力发电系统控制策略研究

为满足变流器容量需求并获取较低的电流谐波指标,降低开关损耗,达到良好的并网要求,直驱式风力发电系统采用永磁同步发电机(PMSG)和双三电平变流器相结合的拓扑结构.基于PMSG d,q坐标系下的数学模型,机侧变换器运用简化的空间矢量脉宽调制技术并结合PMSG的最大转矩电流比控制策略,充分利用凸极效应,提高系统运行效率,网...