三相高功率因数电压型PWM整流器控制策略

研究了三相高功率因数电压型脉宽调制(PWM)整流器的控制策略,提出了建立三相电压型PWM整流器主功率电路小信号模型的方法,设计了电压控制器。详细地分析了三相电压型PWM整流器的高频数学模型,介绍了两相静止坐标系下和两相旋转坐标系下实现高功率因数的控制方法。在旋转坐标下,输入电压、电流是直流量,电流调节器采用PI调节器可实现输入电流无静差地跟踪给定电流,从而实现网侧的单位功率因数。根据瞬时功率守恒原理推导了功率电路的传递函数,建立了电压开环的小信号模型,进而设计了电压外环调节器。实验结果表明,文中控制参数确定方法是正确的,提出的控制策略可以进行三相PWM整流器的工程化设计。     

三相电压型PWM整流器的建模研究

针对三相电压型PWM整流器这个离散的、耦合的、非线性的动态系统,引入开关周期平均算子将离散的系统变换为连续的系统,应用小信号扰动法将非线性的系统化解为线性的系统,进而分析系统的小信号动态数学模型。以TMS320F2812为控制器组建了三相电压型PWM整流器双闭环自动控制系统。实验结果表明了该系统具有良好的静态、动态性能,验证了数学模型的合理性。     

三相电压型PWM整流器的非线性控制研究

基于非线性系统反馈线性化理论，建立了三相电压型PWM整流器非线性模型，设计了一种非线性控制器。对三相电压型PWM整流器非线性控制方法进行了细致的分析与研究，仿真结果表明，PWM整流器采用这种非线性控制器比采用普通线性控制器具有更为优越的动静态性能。     

基于PCHD模型的三相四线电压型PWM整流器无源控制

本文首先建立了三相四线电压型PWM整流器的PCHD数学模型。根据控制目标,基于PCHD模型,利用IDA-PBC设计了PWM整流器的无源控制器。由于IDA-PBC采取能量成形和注入阻尼,可使能量存储函数快速趋于期望平衡点,实现控制目的。由无源控制器确定出dq0坐标系下的开关函数是简单的代数表达式,可简化控制结构。由于无源控制器是在保证稳定的前提下,由注入阻尼的大小就可调节整流器的性能,具有易于调试和工程实现的特点。计算机仿真结果证实了基于PCHD模型三相四线电压型PWM整流器无源控制的可行性。     

三相电压型PWM整流器直接功率控制策略研究

分析了三相电压型PWM整流器直接功率控制策略原理,结合整流器直接功率控制的特点,对主电路参数进行了设计和选取。根据PWM整流器在同步旋转dq坐标系中的数学模型,建立了其功率控制模型,并对直流电压外环PI控制器进行了设计。针对传统开关矢量表过多地采用零矢量而导致瞬时功率波动较大和电流波形差的问题,引入优化的开关矢量表。仿...     

高功率因数Boost PWM整流器建模分析

讨论了有源功率因数校正器(APFC)的瞬态建模分析，应用Tellegen瞬时功率守恒定理建立单相和三相高功率因数(UPF)Boost PWM整流器的低频模型。忽略二阶小项， 得到小信号扰动下的时域线性方程。应用拉氏变换可得UPF Boost PWM整流器电压环开环的传递函数， 它含有右半平面(RHP)零点， 属于非最小相位系统。单相UPF Boost PWM整流器的RHP零点是时变的， 三相系统的RHP零点则是非时变的。以三相UPF Boost PWM整流器为例，讨论了非最小相位系统中控制器的一种频域设计方法。     

Z源PWM整流器直流侧控制策略的研究

三相电压型Z源PWM整流器既能实现传统PWM整流器的功能,又能实现输出电压的降压变换,并提高了桥臂开关管的抗干扰能力。将Z源整流器等效为交流侧PWM整流和直流侧Z源网络降压变换两级控制系统,重点研究了直流侧的状态空间平均建模方法,得到了系统的小信号控制模型,并推导了从直通占空比到输出电压的传递函数。针对直流侧Z源网络采用电压单闭环控制系统时,输出电压纹波大、稳定性差的问题,提出了引入Z源网络电感电流内环与输出电压外环的双闭环控制系统,并分析了双闭环PI调节器的参数设计方法。仿真和实验结果表明,所建立的Z源整流器模型以及控制系统的设计是正确可行的。     

一种新型三相电压型PWM整流器混合控制方法

为了提高三相电压型PWM整流器直流电压响应特性,提出了基于EL模型的无源控制与非线性PI控制相结合的混合控制方法。根据电压型PWM整流器主电路的拓扑结构,建立了其在两相同步旋转dq坐标系下的EL模型。利用基于EL模型和注入阻尼方法设计的无源控制器控制交流电流,利用非线性PI控制器控制直流电压,使整流器直流电压具有优秀的动、静态特性和对负载的鲁棒性;同时,也实现了交流电流正弦化及单位功率因数。仿真和实物实验结果均表明,提出的三相电压型PWM整流器混合控制方法是可行的。     

基于STM32的三相高功率因数整流器

针对二极管不控整流和相控整流电流波形畸变严重、谐波分量大、功率因数低等问题,建立了三相PWM整流器的低频等效数学模型,设计了电压、电流双闭环PI控制器,制定了合理的PWM控制策略,并通过实验对整流器模型、控制器和控制策略进行了验证。实验结果表明,本文设计的整流器交流侧电压和电流波形基本同相,即网侧功率因数高。说明PI控制器的稳定性较高,控制策略设计合理。     

基于模型预测控制的PWM整流器直接功率控制

针对传统三相电压型PWM整流器直接功率控制开关频率不固定、控制滞后等问题,提出了一种基于模型预测控制的直接功率控制策略来控制三相PWM整流器。该方法采用供电电源的平均电压矢量作为控制过程的基矢量进行电压空间矢量调制(space vector pulse width modulation,SVPWM),用模型预测控制器代替传统的PI控制器或滞环比较器进行有功功率和无功功率控制,依据系统控制要求设计预测控制器的优化性能指标,求解优化性能指标得出控制时域内最优控制量进行控制。该方法实现简单,且能有效降低直流侧母线电压纹波和交流侧电流失真度。仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

基于非线性PID控制理论的单相PWM整流器研究

在单相电压型PWM整流器的控制方面,基于传统线性控制理论所设计的电压环PI控制器存在着系统动态性能差、参数整定困难等缺点。文章首先以单相电压型PWM整流器的双环控制为基础,对PWM整流器模型进行数学分析,然后引入新的非线性函数对电压环的控制性能进行优化,进而提出了一种单相PWM整流器的电压环非线性PI控制器控制方案。最后利用MATLAB软件搭建仿真平台,与传统PI控制器的仿真对比表明该方案不仅计算简单易于实现,系统的动态性能好而且还能进一步增强系统的抗干扰能力。     

基于H∞控制理论的三相PWM整流器控制策略研究

针对三相PWM整流器电流环的特点提出了一种H∞控制策略.基于d-q轴旋转坐标系下的整流器数学模型,将电流环控制器设计问题转化为H∞控制标准型,选择状态参数,建立了增广状态方程.通过求解Riccati不等式的正定解,得出H∞控制器.使系统存在参数摄动以及外部扰动的情况下,系统依然可以实现稳定运行.通过仿真和实验进一步验证...     

四象限级联型多电平变换器的PWM整流器控制

分析了四象限级联型多电平变换器的功率单元中,H桥逆变器输出功率的脉动对PWM整流器控制尤其是对其直流母线电压的影响.提出外环控制器为直流母线电压反馈与负裁功率前馈相结合、内环电流控制为比例积分加谐振(PIR)调节器的PWM整流器控制策略.实验表明该控制策略即使在直流母线电容容量很小时,仍然能得到较为稳定的直流母线电压,验证了控制策略的有效性.     

电流闭环对三相PWM变流器输出阻抗的影响分析

三相PWM变流器输出阻抗对其输出特性以及并网系统稳定性有着重要的影响。现有阻抗的研究多集中关注由变流器输出阻抗导致的交互影响问题,而对变流器本身输出阻抗特性分析较少。以三相PWM整流器为例,用小信号方法建立了整流器的开环阻抗模型以及考虑电流环和锁相环之后的阻抗模型,分析了电流环的引入对整流器阻抗的影响以及电流环参数与阻抗的关系。结果表明,与开环控制相比,引入电流环之后整流器的导纳幅值整体减小,在低频段减小的幅度与电流控制器的积分参数有关,在高频段减小的幅值与电流控制器的比例参数有关。仿真结果验证了分析方法的有效性和分析结果的正确性。     

具有延时补偿的数字控制在PWM整流器中的应用

由零阶保持器及计算时间产生的控制延时是数字控制的主要缺点之一，这会导致系统振荡以至不稳定。为补偿延时，提出了一种基于状态反馈的新方法。该方法没有采用状态观测器，首先建立包含延时影响的PWM整流器的新数学模型，然后采用线性状态反馈，通过配置系统极点，得到新控制器。该方法消除延时影响不仅保证系统稳定而且对给定电流输入可取得无差拍响应。1kW的能量回馈型交流电子负载样机被用于验证新方法。样机采用20kHz的开关频率和TMS320F2812 DSP控制芯片。样机实验验证了理论分析的正确。     

三相电压型PWM整流器混合控制研究

针对三相电压型PWM整流器的非线性特点,提出了一种混合控制方案.电流内环采用滑模控制,根据指数趋近律算法设计两个滑模电流控制器.电压外环采用负载电流前馈补偿和输出直流电压反馈控制的方法.采用空间矢量脉宽调制方法生成整流器的开关信号.仿真结果表明:系统不仅具有良好的动态和稳态性能,而且对负载及系统参数扰动具有很强的鲁棒性.     

一种新颖的单相PWM整流器控制器

PWM（Pulse Width Modulation）整流器具有输入功率因数可调,四象限运行等特点,是具有较好应用前景的一款电力电子装置。在分析了单相PWM整流器四象限换流工作方式的基础上,从提高功率因数和提高装置的响应速度两个方面进行考虑,设计了单相PWM整流器的控制器。由于传统的滞环电流控制存在开关频率不固定,对开关器件的频率要求较高,且增加开关损耗,本设计采用定频滞环电流控制;在控制策略的选择中,同时也考虑了单相PWM整流器直流侧电压二次谐波的影响,为了不影响响应速度,本设计并没有在直流侧采用LC滤波器或陷波器,而是采用二次谐波电压补偿的方法。仿真实验结果进一步验证了所设计的控制器不仅提高了装置的功率因数,同时也加快了其响应速度。     

稳流型开关电源控制系统研究

在建立全桥移相PWMDC/DC变换器小信号模型的基础上对稳流型开关电源的控制系统进行了研究,给出了稳流型开关电源的闭环控制系统的电路组成和数学模型。引入新型PWM电源控制器UCC3895对中大功率全桥移相软开关方式稳流型开关电源控制电路进行了具体设计。稳流电源控制器由主控芯片UCC3895及其外围的时钟与锯齿波形成、自适应死区设置、隔离驱动、保护、电压电流采样和调节器等子模块组成。用Matlab对控制参数进行了整定,采用PSpice电子仿真软件对系统进行仿真,结果表明根据系统小信号模型设计的开关稳流电源是可行的。     

三相PWM整流器H∞鲁棒控制器设计

三相PWM整流器普遍采用双闭环PI控制策略.在此针对电流环特点,设计了一种H∞鲁棒控制器.基于d,q轴旋转坐标系下PWM整流器的数学模型,选择适当的状态参数,建立了满足H∞鲁棒控制标准型的增广状态方程.依据H∞鲁棒控制的原理,定义评价信号,通过求解Riccati不等式,得到H∞鲁棒控制器.仿真和实验证明了所提方法的可行...