新型软件锁相环的三相电压型PWM整流器的控制

在电网电压频率波动或者三相不平衡的情况下,硬件锁相很难检测到基波正序的相位。文中在结合PWM整流器空间矢量解耦控制算法的基础上,将软件锁相环技术应用在PWM整流器控制算法中,并用仿真和实验验证了该方案的可行性。实验结果表明,该算法解决电网电压频率波动及三相不平衡时相位同步等问题,并在工程上具有一定参考价值。     

电网电压不平衡条件下的三相PWM整流器控制

电网电压不平衡条件下,基于电网平衡时所设计的三相PWM整流器控制会使电网电流波形畸变,直流母线电压中包含2倍频波动,严重影响整流器性能。对电网电压不平衡条件下的三相PWM整流器进行了建模分析,并在此基础上结合瞬时功率理论,从功率平衡角度针对不同的控制目标分别讨论了三相PWM整流器的不平衡控制策略。基于App SIM实时半实物仿真平台对控制策略做进一步分析,并对控制策略进行了对比总结。     

基于一种新型锁相环的三相PWM整流器矢量控制

三相整流器电网电压定向控制时,电网电压传感器的电网电压定向方法成本高,无电网电压传感器虚拟电网磁链定向方法的精确度低。针对这些问题,提出了一种基于新型锁相环的PWM整流器矢量控制方法。该方法采用基于电压静止坐标系构造定向进行三相PWM整流器空间矢量控制,利用单相电压构造出相位相差90°的静止坐标系,并且在电网电压不平衡时可以按照电网电压平衡时的控制策略进行控制,该方法易于实现,可以很好地跟踪电网电压角度、母线电压稳定、矢量控制性能良好、可节省成本。仿真和实验验证结果表明:该方法正确且有效,有较好的工程应用价值。     

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。     

电网电压不平衡下直接功率矢量控制

基于三电平PWM整流器的数学模型,结合瞬时功率理论得到了三电平PWM整流器的功率数学模型。通过对电网电压不平衡时整流器进行分析得到了功率表达式。根据功率数学模型提出了用于电网电压不平衡抑制交流侧三相电流负序分量的DPC-SVM控制策略。仿真和实验结果表明,此处提出的控制策略能有效抑制交流侧负序电流。     

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.     

三相电压型PWM整流器抗扰动设计

分析了三相电压型PWM整流器的基本原理并进行了建模。针对传统的双闭环控制下,直流母线电压受负载扰动和电网波动影响较大的问题,根据整流器功率平衡的原则,提出了电压外环采用前馈补偿(负载电流和电网电压)和输出电压反馈的控制方法,该方法有效地改善PWM整流器的抗扰动能力,仿真结果验证了控制策略的有效性和正确性。     

电网不平衡时三相四线整流器控制策略研究

提出了一种三相四线脉宽调制(PWM)整流器在不平衡电网下的控制方法。该方法通过分析静止坐标系下三相四线PWM整流器的有功、无功、零序功率,在保证直流侧电压稳定及交流侧单位功率因数的条件下计算出指令电流。该方法外环采用传统的电压环,内环电流采用有限控制状态模型预测控制(FCS-MPC)。和传统方法相比,所提方法无需提取电网电压、电流的正负序分量,有效降低了计算的复杂性。在电网不平衡时,该方法能够减小整流器直流侧电压波动和有功功率的波动。同时,简化了在线计算过程,易于工程实践,保证了良好的动态性能和电流跟踪能力。最后通过试验对所提方法的正确性与可行性进行了验证。     

PWM整流器中相序调整的新方法

建立三相电压型PWM整流器的数学模型,并在此基础上针对PWM整流器输入端的相序与电网相序不能匹配问题,通过对整流器输入端的电压、电流相位和内部算法中扇区号排列顺序的分析,提出一种新的三相电源相序调整方法,能有效匹配整流器与电网的相序。最后通过仿真和实际运行验证了该方法的可行性。     

三相PWM整流器反馈线性化解耦与滑模控制

建立了三相电压型脉宽调制(PWM)整流器在同步旋转坐标系下的数学模型,针对传统前馈解耦控制在电网不平衡时存在的缺陷,提出改进型前馈解耦控制,并根据非线性反馈线性化理论,推导出线性化方程,从而实现三相电压型PWM整流器有功、无功电流线性化解耦控制;电压外环采用滑模变结构控制,增加系统的鲁棒性与抗负载扰动能力。仿真与实验结果表明,该混合控制能较好地实现三相电压型PWM整流器的线性化解耦控制,完成其功率因数校正及整流器输出特性控制功能,给出了完整的理论分析及实验研究结果。     

一种新颖的矩阵式三相/单相变换器的设计与实现

提出了一种新颖的矩阵式三相/单相变换器,变换器由三相整流桥和单相逆变桥组成,其最大特点是开关管只需要采用单极性开关管并且无需直流母线支撑电容。三相整流桥采用基于扇区判断的同步整流控制策略,得到六脉波直流母线电压,并经过单相逆变桥得到频率和幅值可调的单相交流电。设计并制作了一台1.5kVA的样机,PSIM仿真结果和样机实验结果的吻合验证了本文所提出变换器的可行性。     

A three-phase active rectifier with a single transistor switch

This paper considers a scheme of a one-quadrant three-phase active rectifier (three-phase PFC), which consists of a bridge three-phase uncontrollable rectifier and boost dc converter. The converter provides a power factor of 0.955 with the possibility of improving and stabilizing the output voltage with minimal expenses for reactive elements and control circuits. The operation of the rectifier when powered by a nonsinusoidal and unbalanced network is considered.     

三相高功率因数整流器的神经网络内模控制

针对三相高功率因数整流器采用常规PID控制效果差的问题,利用坐标变换,提出一种基于神经网络内模原理的整流器电流波形控制方案.用神经网络预估器作为整流器的内部模型,用神经网络辨识预估整流器正模型及其逆模型,在线修正、补偿内部模型与被控整流器之间的模型失配.分析结果表明,在该方案控制下系统稳压精确度高,有较快的动态响应,网侧电流谐波畸变率小.实验结果验证了该方法的可行性和有效性.     

无电流传感器的PWM整流器的仿真研究

三相AC/DCPWM整流器能提高电力系统功率因数,减少谐波污染,用于变频器的整流侧可使功率双向流动。对其控制方法有直接电流控制和间接电流控制两种,前者至少需要两个高性能的电流传感器。本文提出了采用电流观测器的间接电流控制方法,既克服了相位和幅值控制的间接电流控制方法中动态响应不好的缺点,又节省了昂贵的电流传感器,具有成本低的优点。该电流观测器由检测电网电压、整流器直流输出电压和三相开关函数来估算电流值,其关键部分是开关函数的检测和输入电流的构造。文中通过理论分析得到了电流观测器的数学模型。在一定的假设前提下,推导出了电流观测值的简化表达式。采用Matlab数字仿真的方法得到了电流观测器的值,并与直接电流控制检测的实际电流波形进行了对比。最后在功率开放平台PE鄄PRO上做了实验验证。     

一种新的三相Boost-PWM整流器控制技术

针对传统的三相Boost-PWM整流器控制技术在电网电压不平衡和变换器输入阻抗不相等时控制性能不理想,本文提出一种新的控制方法。首先分析和建立了三相Boost-PWM整流器的数学模型,该模型放宽了原控制方法中要求电网电压平衡和输入阻抗相等的条件,在保持输出功率不变的基础上,求出三相电流的期望值。在电流环控制上,采取正负序分量分解和静止的三相到两相坐标变换,在两相坐标系中,实现对正序分量幅值和负序分量幅值的分别控制。仿真和实验结果表明,该方法在电压平衡或不平衡下均能得到低次谐波的输入电流和单位功率因数,在输入阻抗不平衡度达到三倍时,仍能得到较高的功率因数。     

Bias Voltage Controlled Three-Phase Converter with High Power Factor

In rectifier systems, the compensation of reactive power accompanied with conventional line commutation is a significant problem. The most desirable and effective technique for realizing reactive power compensation is not the addition of more reactive compensators but the improvement of the converter circuit in itself. The new three-phase converter using the latter technique is proposed and discussed. It consists of a combination of the bias voltage control and the conventional phase control. The original scheme of this was presented in [1] for the single-phase type. The new three-phase converter scheme, its operation, characteristics such as power factor, harmonic contents of line current, design indexes, and experimental results are described. The new converter proposed will be suitable for large power systems.     

Three-phase active harmonic rectifier (AHR) to improve utility input current THD in telecommunication power distribution system

Modern telecommunication power supply systems have several parallel-connected switch-mode rectifiers to provide -48 V DC. A typical switch-mode rectifier configuration includes a three-phase diode rectifier followed by a DC-DC converter. Such a system draws significant harmonic currents for the utility, resulting in poor input power factor and high total harmonic distortion. In this paper, a three-phase active harmonic rectifier (AHR) scheme is proposed. In the AHR scheme, a diode rectifier module is replaced by a six-insulated-gate-bipolar-transistor pulsewidth-modulation rectifier to supply load harmonics as well as its own active power. Each DC-DC converter module is connected to a shared 48-V DC link. The AHR module together with parallel-connected switch-mode rectifiers is controlled to achieve clean input power characteristics. The VA ratings of the AHR scheme is compared with an active power filter approach. The control design is based on the synchronous reference frame approach. Analysis, simulation, and experimental results show that the AHR offers several advantages such as lower VA rating, better current control response, efficient use of the AHR DC link, small size, and stable DC-link voltage control.     

基于电压型PWM整流器的新型轻轨牵引供电系统

提出一种基于三相电压型PWM整流器的新型轻轨牵引供电系统,具有节能效果好、功率因数高、谐波含量小及电压稳定性好等优点,并且易于模块化和冗余设计.重点介绍了变流系统的主电路拓扑、PWM整流器的控制策路、并联控制策略和错时矢量调制(ISVM)技术.仿真和实验结果表明该系统可行.     

三相电流型脉宽调制整流器的功率因数控制新方法

该文建立了三相电流型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器的基于开关函数的abc三相静止坐标系下的一般数学模型和dq同步旋转坐标系下的简化数学模型,详细分析了它的稳态特性,尤其是系统的无功功率及功率因数特性。在此基础上,提出一种三相电流型PWM整流器的功率因数控制新方案。不同于传统的基于静止abc坐标系的控制方法,该文将控制算法建立在dq同步旋转坐标系上,提出了基于交流侧电容电压定向的矢量控制,使得直流侧电流和交流侧功率因数得以解耦控制。该控制方法对系统参数的依赖性小,能够自动调节到其可以达到的最大功率因数运行点。该控制方案的有效性和可行性通过仿真进行了验证,并进一步在一个5 kVA的试验样机上进行了验证。     

数字化三相功率因数校正技术的现状及发展趋势

通过阐述几种三相有源功率因数校正(PFC)电路的拓扑,并结合数字控制技术、高频脉冲宽度调制(PWM)整流技术和多电平技术,分别介绍了三相单开关数字式PFC电路、三相双开关数字式PFC电路、三相三开关数字式PFC电路、三相六管高频整流电路和三相三电平数字式高功率因数整流器的总体数字控制方案.在此基础上,指出了数字式三相高功率因数整流器的发展趋势.