三相PWM整流器的数字化控制方法

基于三组PWM整流器的数学模型,提出以直流输出电压控制为外环,无差拍电流控制为内环的数字化控制方法。仿真结果表明该控制方法能够在保证直流输出电压稳定的基础上,使得电网电流为正弦且与电网电压同相位。提出的控制方法能够方便地利用DSP实现。     

采用电流滞环调节器的电压矢量控制PWM整流器系统

提出了一种性能良好的电压矢量控制PwM整流器方法.根据dq坐标系下整流器数学模型,用控制整流器系统中有功和无功功率的方法间接控制相互有耦合的输入有功和无功电流分量.控制系统电压外环用PI调节器输出有功指令电流分量,反馈输入电流与指令电流的误差作为两个电流滞环调节器的输入.滞环输出经过开关逻辑表选择出合适的电压矢量,不需计算开关作用时间,控制整流器输入电压和电流同相位,输入电流正弦化.仿真和实验结果证明了该控制方法简单,动态性能好,易实现.     

双闭环控制的三相电压型PWM整流器研究

本文给出了三相电压源型PWM整流器(VSR)的拓扑结构以及数学模型,介绍了电流电压双闭环控制系统的设计,采用基于电网电压定向的控制策略和电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,最后使用DSPTMS320F2812设计了控制系统,实现全数字化整流.实验结果表明:PWM整流器能实现单位功率因数运行和输入电流正弦化,具有较好...     

基于比例谐振调节器的PWM整流器不平衡控制

这里介绍了一种基于比例谐振(PR)调节器可对交流信号进行无差控制的特性。提出一种控制方法,在电网电压不平衡条件下,可直接在两相静止坐标系中对交流电流进行控制,无需对电流进行正负序双旋转坐标系中的正负序分量分解。通过仿真和实验验证采用PR调节器对不平衡电流控制的可行性,结果表明基于PR调节器的不平衡控制方案具有良好的稳态性能,能够提高系统在电网电压不平衡条件下的运行能力。     

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。     

一种基于内模控制的三相电压型PWM整流器控制方法

三相电压型PWM整流器可以减小用电设备对电网的谐波污染并具有比较高的功率因数,因而应用越来越广泛。PWM整流器一般采用双闭环控制,电流内环使用电压前馈解耦型比例积分调节控制。但该方法对整流器准数学模型和参数准确性依赖较强,同时调节器参数繁多导致调试困难。本文将内模控制应用到PWM整流器电流内环控制中,用内模控制器代替传统PI调节器,不需要整流器准确的模型和参数,并能减少系统调节参数,避免重复试验。仿真和实验结果表明,该整流器系统能够保证很高的功率因数和输入电流较好的正弦度,能适应负载和直流母线电压的扰动,电流内环具有很好的跟随和动态性能。     

基于比例积分–降阶谐振调节器的并网逆变器不平衡控制

不平衡电网电压条件下并网逆变器的有效控制,对提高其并网运行能力具有重要意义。提出一种新型调节器,即比例积分–降阶谐振(proportion integral plus reduced orderresonant,PI-ROR)调节器,可以对交流信号进行无差控制,且易于数字化实现。不平衡电网电压条件下,该电流调节器可直接在正向同步旋转坐标中对输出电流进行无差控制,无需进行电流的正、负序分解。通过仿真和实验验证采用该调节器对不平衡电流控制的可行性,并对比该调节器与PI调节器的不平衡控制性能。仿真和实验结果表明,基于提出的PI-ROR调节器的不平衡控制方案可改善并网逆变器的动态性能,提高系统在电网电压不平衡条件下的运行能力。     

三相LCL并网型逆变器谐波抑制策略

针对LCL型并网逆变器谐振问题,选用电容电流反馈的有源阻尼法是解决他的有效方法。与双PI调节器控制相比,准PR调节器具有响应速度快、鲁棒性能好,并且更加有效的控制并网电流。为了在LCL型并网电流基础上再次降低谐波含量,本文提出了一种在电网电压微分前馈基础上加入了多谐振控制的控制方式。对于并网电流谐波抑制,进行适当的等效变换。然后,针对电网电压对电流内环干扰的消除,正弦变化的信号无差跟踪,可以采用多谐振的准PR控制器。最后,对这种谐波抑制策略进行Matlab/Simulink仿真,验证了所提策略的合理性和有效性,同时系统的动态性能和稳态性能以及抗干扰能力大幅提高,并且使并网电流的谐波含量得到了有效的降低。且该策略对三相电容的检测可以省略,节省费用。     

采用比例谐振调节器的单相电压型PWM整流器

为了抑制单相电压型整流器电网侧电流的谐波,采用数字陷波器有效地滤除直流侧固有的二次谐波,降低了直流电压谐波对电网电流的影响。电流环的控制采用比例谐振调节器(proportion resonant controller)即PR调节器取代了传统的调节器。PR调节器能够消除交流系统的稳态误差,抑制低次谐波和开关频率附近的高次谐波。使用单相空间矢量脉宽调制(space vector pulse-width modulation,SVPWM)技术,有效地抑制谐波,易于数字化。改进的单相锁相环能够在电网频率±1%的波动范围内,准确锁定相位信息。实现网侧单位功率因数,改善网侧电流的波形。用MATLAB仿真分析并搭建2kW单相PWM整流器样机验证了该法的正确性和可行性。     

基于重复和PR复合控制的单相PWM整流器的研究

如何减少交流侧电流谐波对电网的影响,是PWM整流器控制的关键问题。针对谐波产生的主要原因,提出了基于重复和PR的复合控制策略。PR控制实现了对正弦电流的无静差跟踪,重复控制利用其内模实现了对谐波扰动的记忆和修正。并基于MATLAB对单相PWM整流器进行了仿真,对比了PR控制、重复控制和基于重复和PR复合控制三种方案的仿真和实验结果,复合控制策略使得交流侧电流谐波少、动态响应快,对电网谐波扰动有更好的抑制效果。     

滤波器在单相PWM整流器中的应用

为消除混叠在PWM单相整流器交流电流反馈信号中的高次谐波分量和直流电压控制外环中的2次谐波分量,在交流电流反馈通道中设置低通滤波器,并使用陷波滤波器衰减直流2次谐波分量;通过在建立电流控制系统模型中发现的内环低通滤波器可有效消除混叠的高次谐波信号的方法保障系统稳定,而对截止频率过高将引起反馈信号相移,改变系统中低频特性,进而影响系统稳定性,则给出了滤波器参数的设定要求;采用直流环节中的陷波滤波器,相比低通滤波器不仅易于在计算精度有限的底层控制芯片中实现,同时更有效消除2次谐波分量,保障系统的高输入功率因数和低谐波分量,同时拥有良好的动态特性。相关仿真分析及搭建4.5kVAPWM整流器样机平台的实验结果验证了以上推论。     

基于自抗扰的单相PWM整流器直接功率控制

为改善单相两电平PWM整流器的动态性能,本文在传统外环采用PI控制,内环采用功率前馈解耦直接功率控制的双闭环控制方法基础上,提出一种改进控制策略,即引入基于线性自抗扰(LADRC)的电压外环,以减小直流侧电压的超调量,提高系统的响应速度,并增强其抗负载扰动能力。进一步在功率前馈解耦控制的基础上,引入二阶广义积分(SOGI)构建虚拟正交分量,以提高网侧电流对电压的追踪能力,提升系统的动态性能。最后,通过MATLAB/Simulink建立系统仿真模型并进行仿真,对所提出改进控制策略的可行性和有效性进行了验证。     

LLCL滤波的单相光伏并网逆变器控制技术研究

采用新型LLCL滤波器对单相光伏并网逆变器进行滤波,LLCL滤波器通过在传统LCL滤波器的电容支路中串联一个小电感达到在开关频率处产生串联谐振,相比LCL滤波器能够更大程度地对串联谐振频率处的电流谐波进行衰减,可进一步减小总电感值。分析表明LCL滤波器双电流环控制同样适用于LLCL滤波器,并网电流外环采用带谐波补偿的准比例谐振(PR)控制器能够有效跟踪并网电流指令的同时可对特定次谐波进行补偿,但谐振控制器在谐振频率处存在180°相角跳变,随着谐波补偿的次数增加易导致系统不稳定。在准PR控制器之后增加一个超前校正环节,对谐振频率处进行相位补偿的同时能够提高系统的相位裕量,增强系统稳定性。此外,引入电网电压前馈控制增强系统对电网电压的抗干扰能力。仿真结果表明系统具有较好的稳态性能和抗干扰性能。     

一种无延时的单相光伏并网功率控制方法

针对分布于电网末梢的单相光伏并网发电系统,提出一种无延时的兼具无功补偿功能的并网功率控制方法,使系统在向电网和本地负载快速提供有功电能的同时,也能提供负载所需的无功电能。该方法由无功电流检测、电压电流双环控制、功率前馈及电网电压前馈构成。提出的无延时单相无功电流检测方法,解决了传统单相无功电流检测存在较大延时的不足;电压外环采用比例积分(proportion integration,PI)控制实现逆变器直流侧稳压;电流内环采用准谐振PR控制实现并网电流的零稳态误差控制,并降低电网频率偏移对电流的影响;引入功率前馈加快系统响应;引入电网电压前馈降低电压畸变或扰动造成的电流畸变。给出了并网功率控制系统的设计,分析了准谐振PR控制中不同控制参数对系统性能的影响,并选取了合适的设计参数。仿真与实验结果验证了所提方法的有效性。     

A high-power-factor PWM rectifier without voltage sensors

Pulsewidth modulation (PWM) control techniques for rectifiers are widely used to improve the source current waveform and the input power factor. Recently, methods to reduce the number of detectors have been studied to simplify the system configuration and control of such rectifiers. It is known that a voltage detector on the ac side can be omitted, though a voltage detector on the dc side is needed for adjustment of the dc output of a PWM rectifier. In this paper, a method for controlling a single-phase rectifier without any voltage sensor is proposed. The ac-side voltage can be estimated from the input-reactor voltage when the ac side of the bridge is short-circuited. The reactor voltage is easily obtained by multiplying the inductance of the reactor by the derivative of the source current measured. The dc side voltage can be estimated by calculating the difference between the source voltage at the beginning of every switching period and the reactor voltage sampled and held in the previous bridge conduction mode. This paper describes the control scheme, its implementation, and the performance characteristics of the rectifier. The usefulness of the rectifier is confirmed by experiment. This method is applicable to various types of PWM rectifiers. © 1997 Scripta Technica, Inc. Electr Eng Jpn, 120(4): 90–96, 1997     

单相PWM整流器输入电流波形的改善技术

PWM整流器是一种新型的功率因数校正方式,具有高功率因数、输入电流波形正弦、能量可双向流动、动态响应性能较快等优点。为提高其工作性能,阐述了单相PWM整流器的工作原理、控制方法,分析了输入电流波形中低次谐波(主要是3次)产生的原因,推导了其计算公式,并提出了采用低通滤波器和采用补偿器来改善电流波形的方法。仿真和实验的验证结果表明:加入低通滤波器可有效地改善输入电流波形,但却恶化了系统的动态性能;加入直流电压动态补偿器,可更好地改善输入电流波形,系统的动态性能不但不会恶化,反而稍微有所改善。     

三电平电压型PWM整流器

在整流电路中,PWM技术可实现功率因数补偿、谐波补偿、四象限运行,输出电压可调节等性能,同时具有体积小、重量轻、动态响应速度高等优点。基于大功率考虑,对三电平电压型PWM整流电路进行了分析。在控制方法上选择了电流前馈解耦矢量控制,通过旋转坐标变换实现网侧无功和有功的独立控制,并通过仿真和实验验证了控制算法的可行性。     

高速动车组中PWM整流器谐波抑制方法研究

针对CRH3型动车组牵引系统的主谐波源——单相电压型PWM整流器,采用平均状态等效模型分析其谐波产生机理,在此基础上分别从主电路参数、控制策略两方面研究其谐波抑制方法,并进行相关仿真验证。仿真结果表明,载波移相技术可有效抑制牵引系统输入端电流谐波,配合其它谐波抑制措施可得到较为理想的输入电流波形,降低高速铁路对公共电网的污染。     

基于功率平衡的PWM整流器不平衡控制策略

为抑制三相电压型PWM整流器的直流输出电压谐波,根据功率平衡原理,提出了一种基于正负序控制器的不平衡控制策略.该策略由瞬时功率相等的原则,推导出输入电流正负序分量指令值,构建正负序两个控制器分别对电流正负序分量进行调节,采用普通的前馈解耦和PI控制器就可获得良好的控制性能.仿真结果表明提出的控制策略能够很好地抑制直流输出电压谐波.