三相VSR及其控制策略仿真研究

PWM整流器由全控型器件构成,能够使输入电流正弦化,使功率因数接近于1,并且还可实现能量双向流通,其中电压型PWM整流器(简称VSR)结构简单、损耗低、控制方便,成为PWM整流器研究的重点.分析了PWM整流器的控制策略,利用MATLAB/SIMULINK仿真软件设计了电压型PWM整流器,实现了交流侧接近单位功率因数和直流侧的电压稳定.     

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.     

PWM整流器控制技术的发展

文章分别就三相电压型和电流型PWM整流器主要控制技术、原理、特点进行了系统的分析和综述.三相电压型PWM整流器控制技术包括滞环PWM电流控制、固定开关频率的电流控制、预测电流控制、矢量控制、直接功率控制以及单周期控制;三相电流型PWM整流器技术包括载波调制PWM、特定谐波消除PWM和空间矢量PWM.此外,文中评述了国内对PWM整流器控制技术研究的主要贡献.在此基础上,对PWM整流器控制技术发展趋势进行了展望.     

基于DSP的高性能单位功率因数整流器

在建立三相PWM整流器dq模型的基础上,提出了一种电压PI控制和基于输人输出线性化电流控制的:PWM整流器混合控制策略,来实现整流器的高性能特性,并构建了基于DSP的PWM整流器实验装置,介绍了整流器的硬件和软件设计.实验结果验证了控制策略的有效性,PWM整流器的动态性能较好,直流输出电压稳定,网侧输入电流正弦化,且功率因数接近于1.     

三相高功率因数电压型PWM整流器建模与仿真

提出了三相高功率因数电压型PWM整流器全数字控制的数值仿真方法,实现了数字控制逻辑与主电路仿真的统一.文中详细地分析并建立了三相电压型PWM整流器的高频数学模型,建立了三相高功率因数PWM整流器控制到输出的传递函数,给出了电压调节器的设计方法.数字逻辑仿真所用的高级语言可直接转换成DSP能识别的逻辑语言来实现实验样机的数字控制.仿真和实验波形的一致性表明:本文建立的电压型PWM整流器的高频数学模型是正确的,提出的仿真方法是有效的.     

电网不平衡条件下PWM整流器的并联控制方法

针对电网不平衡的情况下三相电压型PWM整流器易产生交流电流和直流电压谐波的问题,提出采用两组PWM整流器并联形式的解决方案. 一组作为主整流器,用以产生正序电流,另一组作为辅助整流器,用以产生负序电流,同时保证主、辅整流器输出到直流侧的瞬时功率之和不含交流分量.推导正、负序电流与电网正、负序电压及直流功率的关系,并设计出控制系统.建立基于Matlab的三相电压型PWM整流器的仿真平台对三相电压型PWM整流器在电网电压不平衡时不同负载工况的条件下进行充分仿真研究.仿真结果表明,本文所提出的方法能够将三相电压型PWM整流器的谐波抑制到电网平衡条件下的水平.     

PWM整流器无电网电压传感器控制策略研究

PWM整流器是一种高功率因数、低噪音静止变流器.采用类似于交流电机磁链观测的方法构造出虚拟的电网磁链矢量,作为PWM整流器矢量控制中的定向矢量,可以达到取消交流侧电网电压传感器、降低PWM整流器硬件成本的目的.提出了准确观测虚拟电网磁链的方法,解决了PWM整流器无电压传感器运行的关键问题.     

基于虚拟磁链的PWM整流器的直接功率控制

三相PWM整流器的直接功率控制(DPC)比电压定向控制(VOC)的动态响应要快,并具有良好的抗干扰性能.提出一种新的基于虚拟电网磁链的三相电压型PWM整流器DPC策略.分析了PWM整流器工作原理,建立了电压型PwM整流器在α-β、d-q坐标系中的数学模型,并在此基础上,通过应用虚拟磁链概念,提出了三相电压型PWM整流器在α-β、d-q坐标系中的虚拟磁链模型.由于通过估计虚拟磁链来计算无功与有功功率,因此可省略三相PWM整流器的电网侧电压传感器,该控制系统的结构为直流输出电压外环,功率控制内环.仿真结果表明:与传统的DPC方法相比较,基于虚拟磁链的三相PWM整流器DPC系统结构简单,能有效减少传感器的数量,且抗干扰能力强,电网输入电流的畸变较小,具有更好的瞬时功率动、静态控制特性.     

三相电压源型PWM整流器的DSP控制

描述了三相电压源型PWM整流器的工作原理,基于整流器网侧电流矢量推导出同步旋转坐标系下系统的数学模型,给出了一种电流前馈解耦控制算法.同时详细介绍了基于电流前馈解耦的PWM整流器双环控制系统设计方法,并且应用TMS320LF2407A建立了PWM整流器的DSP数字化实验系统.实验结果表明,该整流器能获得单位功率因数的正弦输入电流、稳定的直流输出电压和快速的动态响应.     

三相电压型PWM整流器非线性解耦控制研究

基于非线性系统反馈线性化理论，建立了三相电压型PWM整流器非线性仿射模型，推导出其对应的非线性坐标变换矩阵和非线性状态反馈矩阵，得到了三相电压型PWM整流器反馈线性化模型，提出了三相电压型PWM整流器无功功率和有功功率的解耦控制策略。对三相电压型PWM整流器解耦控制特性进行了细致分析和研究。结果表明，反馈线性化能较好地实现三相电压型PWM整流器的解耦控制。给出的试验结果验证了文中理论研究的正确性。     

基于滑模控制的三电平PWM整流器建模及仿真

建立了中点箝位三电平PWM整流器的数学模型,为提高系统直流环节动态响应,设计了基于PI调节的电流内环和滑模变结构的电压外环的双闭环控制器。仿真结果表明:该PWM整流器可以有效抑制谐波,实现网侧单位功率因数控制,与常规PI控制器相比,滑模控制器的应用使得直流环节的动态性能得到明显改善。     

基于DSP的三相整流器在电池储能中的应用

为了实现电能在储能电池与电网之间的双向流动,设计了一种基于DSP的全数字化空间矢量脉宽调制(SVPWM)三相整流器闭环系统.该整流器在控制策略上采用数字型双闭环PI算法,并选用DSP芯片和相应的高速数据采集电路、驱动和保护电路等实现闭环控制.给出了整流器硬件的拓扑、控制系统结构及软件程序流程,然后在基于TMS320F2...     

基于双环控制的三相PWM整流器研制

为解决三相电压型PWM整流器有功电流和无功电流互为耦合问题,采用基于电流前馈解耦的方法,在三相电压型PWM整流器的同步旋转dq坐标系中的数学模型基础上,建立了电压和电流双环控制系统,同时给出了具体设计方法;最后基于DSP控制芯片搭建了整流器的试验样机,并给出了硬件设计和软件流程图;试验结果表明:整流器直流侧输出电压稳定,网侧输入电流正弦化,且功率因数接近于1,可显著抑制谐波对电网的干扰,改善电网运行品质。     

基于空间矢量控制的PWM整流器建模与仿真

为了设计三相电压型PWM整流器系统,需要建立系统仿真模型进行控制方案和参数的验证,首先由整流器拓扑结构得到了同步旋转坐标系下的数学模型,根据此模型建立了基于电压外环和电流内环的双闭环控制系统,并给出了具体设计方法。采用简化的SVPWM控制策略来实现整流器电流控制的目的,通过Matlab/Simulink对系统进行了仿真,仿真结果表明整流器能够输出稳定的直流电压,实现了能量的双向流动和单位功率因数运行,从而验证了该设计方案的正确性。     

基于模糊双闭环控制的PWM单相整流器设计

提出将模糊双闭环控制策略用于整流器以提高其功率因数,研究了影响整流器提高功率因数的因素,进而利用模糊推理技术和双闭环控制策略对功率因数和输出电压进行稳定控制,其结果明显优于单纯的PI控制和双闭环控制.     

三相电压型整流器反馈线性化解耦系统的PI控制器参数整定

根据三相电压型整流器在dq坐标系下的数学模型,应用非线性微分几何理论中的状态反馈线性化方法,采用直接电流控制策略,设计了基于PI控制器的闭环控制系统。该控制系统能将有功功率和无功功率解耦,并可以对PI控制器参数进行有效的整定。,仿真结果表明所提出的控制策略是可行的。     

基于内模控制的双闭环PWM整流器

传统的双闭环PWM整流器设计中常常采用常规PID调节方式来进行控制,但是由于PWM整流器具有非线性等特性,在较大的扰动情况下,使用PID调节方式较难以得到满意的调节效果。根据内模控制原理,针对双闭环PWM整流系统设计了一种内模控制器,取代了常规的PID调节器,优化了PWM整流系统。理论分析和试验结果表明,内模控制器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。     

一种三角波注入的三相四桥臂逆变器控制策略

基于三相四桥臂电压型PWM逆变器的工作原理,研究了双闭环控制策略,并在此基础上研究了利用三相半波整流器实现三角波注入的三相四桥臂逆变器控制策略。此方法采用双闭环控制方法控制前三桥臂,采用三相半波整流器对前三相调制信号进行处理以获得第四桥臂信号控制,系统结构简单、易于控制。系统可采用纯模拟器件实现,有效地避免了DSP处理能力有限对PWM开关频率的限制,有效提高系统的开关频率,具有动态响应速度快,输出电压波形谐波含量低等特点。此外,三角波注入提高了直流电压利用率,增强了系统带不平衡负载的能力。仿真结果进一步验证了该控制策略的正确性与可行性。     

三电平脉冲宽度调制整流器定频直接功率控制

在传统的直接功率控制和电压定向控制的基础上,给出了三电平脉冲宽度调制整流器的数学模型,提出了一种固定开关频率的三电平脉冲宽度调制整流器直接功率控制方法。该控制结构为直流电压外环、功率控制内环,实现了有功功率和无功功率的动态解耦,且采用空间电压矢量调制,开关频率固定,简化了滤波器的设计。仿真结果表明,该控制方法能保证中点电位平衡、网侧电流谐波小,具有良好的动、静态性能,实现了单位功率因数运行。     

基于二自由度PID的三相PWM整流器调压改进策略

基于前端电压源型整流器(voltage source rectifier,VSR)与后端电压源型逆变器(voltage source inverter,VSI)级联的VSR-VSI双三相脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)变换器已在电梯能量回馈系统中得到广泛应用,但前端三相VSR采用传统比例积分(proportional integral,PI)双闭环控制结构通常存在中端直流母线电压无法兼顾抗干扰性和跟踪性的问题。为此,文中提出一种基于二自由度比例积分微分(proportional integral differential,PID)的三相PWM整流器调压改进策略。首先,阐述基于VSR-VSI双三相PWM变换器级联系统的结构和工作原理,并给出前端三相VSR的传统PI双闭环控制方案及其参数设计过程,分析该方案不能兼具良好的抗干扰性与跟踪性的原因。在此基础上,给出基于二自由度PID的前端三相VSR直流调压优化策略及其参数设计方法。最后,利用软件仿真与实验测试对比结果共同验证了所述三相PWM-VSR直流调压改进策略的有效性与优越性。