电压型PWM整流器控制方法的研究

电力电子装置除了使用直接的直流电源外 ,都是从交流电源经AC/DC电路整流而来的。其缺陷是整流电路本身对电网造成谐波的影响越来越严重。PWM (脉宽调制 )整流器由于能减少电流谐波、提高功率因数、实现能量的双向流动而备受关注。本文在PWM整流器数学模型的基础上 ,分析了PWM整流器的直接电流控制方法 ,并使用SIMULINK仿真软件得到符合理论分析的波形     

一种带PWM电流源的12脉波整流器研究

12脉波整流电路的输入电流含有大量谐波,在大功率场合会产生严重的危害.为此研究了一种带有源PWM电流源的12脉波整流器,通过增加一个小功率的半桥逆变电源,将其产生的特定三角波电流注入到整流器直流侧,即可有效抑制电网三相电流的谐波,使电网输入电流接近正弦波.分析了该整流器的谐波抑制原理,给出了有源PWM电流源的硬件实现方案.实验结果表明该系统结构简单,谐波抑制效果好,有较高的实用价值.     

一种适用于航空电源变换的新型混合整流电路功率控制

该文针对一种适用于航空电源变换的新型混合整流电路进行了研究,并提出了一种最优功率控制方法。该电路采用脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)整流器和二极管整流器的并联结构,有效地抑制了网侧电流谐波,其中PWM整流部分能够承担部分比例可控的有功功率,使整流电路得到了更加充分的利用。提出了具有双电流闭环结构的新型功率控制方法,解决了混合整流电路中功率如何分配的问题,得到了最优分配点,使PWM整流部分承担的视在功率最小。同时研究了该电路中滤波电感和电流谐波的关系,提出的基于电流控制的功率因数补偿方法,保证了有滤波电感情况下电网侧的高功率因数。论文通过仿真验证了控制方法的正确性、不同滤波电感参数对电流谐波的影响,并通过实验验证了功率分配和能量回馈性能。     

基于恒定开关频率变结构控制的PWM整流器

建立一种基于恒定开关频率变结构控制的电压型PWM整流器模型，这种PWM整流器在实现AC／DC变流，输出稳定的直流电压的同时还可以补偿系统线电流的无功和谐波分量。以单相全桥整流电路为例说明恒定开关频率变结构控制的工作原理并通过加以仿真证实其正确性。     

单相PWM整流器输出2次谐波电压抑制方法

单相电压型脉宽调制(PWM)整流器直流输出电压存在2倍于电网频率的谐波分量,该谐波分量会严重恶化整流器静、动态性能,采用谐波电流补偿电路,抑制该谐波分量。谐波电流补偿电路是由两个电力电子开关器件和一个电感、电容组成的Boost-Buck变换电路,通过对开关器件的有效控制,实时补偿整流器输出直流侧2次谐波电流,从而达到抑制输出2次谐波电压的目的。最后,搭建了谐波电流补偿电路,在单相PWM整流器上验证了该方法的正确性和有效性。     

三相四桥臂PWM整流器的研究

三相电压型PWM整流器可以减小输入电流谐波含量,提高系统功率因数,因而广泛应用于人们的生产生活中。在传统的三相三桥臂整流器拓扑基础上,引入第四桥臂可构成三相四桥臂整流器拓扑。作为3P4W系统拓扑中的一种,三相四桥臂整流电路的提出丰富了三相电压型PWM整流器的拓扑结构,如果选用合适的控制方法,相比较传统的三相三桥臂PWM整流器,三相四桥臂整流电路可具有更优良的工作性能。本文首先通过开关平均周期法对三相四桥臂整流电路建立开关平均模型,指出了三相四桥臂整流器可以分解成三个相互解耦的单相整流电路。分析了三相四桥臂整流器在SPWM控制策略下的不足,研究了系统SAPWM控制策略及其实现方法。基于SAPWM控制策略下的三相四桥臂整流器降低了输出直流电压,提高了直流母线电压利用率,进而降低元器件耐压等级。最后通过系统仿真与实验验证了理论分析的正确性。     

LC串联式脉宽调制整流器及其电流迭代控制方法

针对非线性负载引起的无功功率和谐波电流问题,研究了一种电感—电容(LC)串联式脉宽调制(PWM)整流器及其电流迭代学习控制方法,使三相PWM整流系统不仅能够整流输出能量供给负载,而且能补偿非线性负载产生的无功功率和谐波电流,实现PWM整流功能和功率补偿功能的有效集成。该整流器采用一种LC串联滤波,使电容承担大部分电网基波电压,整流器可直接连接电网,降低装置成本。为克服LC串联式滤波器的电容惯性阻尼作用,采用一种迭代学习算法的电流无差拍控制,并结合输出电流前馈控制和反馈控制的特性,有效提高控制系统的响应速度和控制精度,并推导了算法收敛的条件。仿真和实验结果证明了所提结构和控制方法的正确性和有效性。     

DC/DC并联方案用于PWM整流器

根据电压型三相PWM整流器电路的特点，把常用于DC／DC并联所使用的外特性下垂，主从控制、自主均流和平均电流均流法的并联想用于PWM整流并联电路，通过理论分析发现几种方案都可行，且在大功率电力电子装置上有较好地应用价值。     

三相PWM整流器及其控制策略的现状及展望

三相电压型PWM整流器具有输入电流正弦性好、可获得单位功率因数、能量可实现双向流动等特性,消除了传统意义上的整流电路中存在谐波含量大、功率因数低和能量不能回馈等问题。目前其已被广泛用于改造电网污染和提高电能利用率。首先介绍了三相电压型PWM整流器的拓扑结构,在此基础上对其控制技术做详细论述,重点介绍了4种控制策略:电压定向控制、虚拟磁链定向控制、基于电压的直接功率控制和基于虚拟磁链的直接功率控制,最后对PWM整流器及其控制技术进行展望。     

抑制大功率整流电路谐波的三次谐波电流注入法

为消除和减少大功率整流电路中高次谐波对电力系统的危害，必须对此类整流电路所产生的谐波加以抑制和削弱。文中介绍了三次谐波电流注入法的起源、发展及基本原理。该方法是抑制三组二极管桥式整流器中谐波的新方法。文中还分析了输入电流的特性，最后对该方法的发展进行了展望。     

三相高功率PWM整流变换器的设计与开发

电力电子负载非线性特性容易造成电网网侧电流畸变,会引发谐波污染.针对传统大功率整流变换器转化效率低、非线性负载能力不强、电流谐波高、功率因素低等一系列问题.提出一种新型脉宽调制(PWM)整流变换器控制方案,并对三相PWM整流变换器半桥主电路拓扑结构进行建模分析,建立旋转d,q坐标系数学模型,采用空间矢量PWM(SVPWM)方案使PWM整流变换器运行在高功率状态.在建模的基础上借助于Matlab软件进行仿真,仿真结果与理论分析一致.最后搭建了一套6 kW的高功率因数PWM整流器装置并进行测试,结果表明:三相高功率PWM整流变换器输出电压可以实时同步跟踪电网相电压及相电流,系统输出相电压相电流可实现与电网电压、电流同频同相并网;整流变换器在不同输出负载情况下功率因数接近于1,效率接近98％,输出电压对整个电网无谐波污染,可抑制非线性负载造成电网网侧电流发生畸变,具有工程参考价值.     

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。     

三相不控整流负荷的谐波功率实测建模

以三相不控整流负荷为研究对象,分析负荷功率变化导致整流电流断续和连续的工作模式,利用交流侧电压电流实测特征数据,结合整流器导通过程的电路约束,提出三相不控整流负荷等效电路的参数估算方法;在此基础上,根据整流器导通区间内的电压电流平衡方程,推导其谐波耦合导纳矩阵,建立三相不控整流谐波功率模型,并根据谐波功率导纳矩阵元素的分布特征,给出该谐波功率模型的简化形式。最后,通过仿真和实验的方式验证电路参数估计方法和谐波模型的正确性。     

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.     

直流侧带PWM整流器的12脉波整流系统及其负载适应性

提出一种直流侧带小容量单相PWM整流器的12脉波整流系统,通过环流抑制谐波机理,分析得出控制辅助PWM整流器工作在单位功率因数状态,使系统直流侧产生合适的三角波环流,能够显著抑制输入电流谐波。对于大功率整流系统常用的LR和LCR型负载,分析了输入电流THD值与负载参数的关系,系统均能达到较好的谐波抑制效果。研制了一台额定功率为6.4kW的系统,额定负载下输入电流THD值约为1%,实验结果验证了系统负载适应性及其在大功率场合的应用价值。     

三相三开关三电平ＡＣ－ＤＣ变换器局部调制策略的实现

考虑到功率等级和满足谐波电流限制标准,大功率家用和轻型商业变频空调的前级功率电路不再采用二极管整流器和无源滤波方式。在结合强迫整流和自然整流的基础上,提出一种采用局部PWM的三相三开关三电平AC-DC变换器的调制策略,在进行了理论分析和仿真分析后,设计了10kW实验样机,所得结果验证了所采用的三开关局部PWM算法具有电气应力较低、转换效率较高、功率因数较高、直流电压平均值较高等优点。经过对局部PWM规律进行优化,在各种负载下,网侧电流的谐波电流含量均满足IEC61000-3-2标准。中等负载以上时输入功率因数高达0.98,效率高达0.98。     

基于不同控制策略的单相PWM整流系统研究

针对传统的普通二极管的不可控整流,以及晶闸管半控整流电路所带来的大量谐波污染、网侧功率因数低下等问题,为有效提高整流效果及避免谐波污染,提出了有效的控制策略实现对单相PWM整流器的高性能控制。首先分析了单相PWM整流电路结构和工作原理,其次对均方根、瞬时无功理论等相关算法以及PI控制器进行系统的阐述,同时对间接电流控制策略、三角波比较控制策略、滞环控制策略在作用原理上进行详尽阐述。针对不同控制策略给出了相应的Matlab仿真模型并进行仿真,通过仿真验证所提的控制策略整流系统具有网侧高功率因数运行、网侧电流正弦化、快速动态响应的优点。仿真结果对比了不同控制策略整流效果的差异性,并验证所提控制策略的可行性。     

基于SVPWM控制技术的三相电压型整流器及其应用

传统整流方式常采用相控整流或不控整流方式.相控整流方式存在动态响应慢、深控下网侧功率因数低等缺点.不控整流方式也存在整流器从电网吸取畸变的电流,造成电网的谐波污染,直流侧能量无法回馈电网等缺点.三相电压型PWM整流器可以克服相控和不控整流的缺点,具有高功率因数、低电流谐波、电能可逆、动态响应快等优点.介绍了空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)的控制原理及实现步骤.探讨了三相电压型脉宽调制整流器的应用范围.     

基于变压器三角形延长接法的24脉整流系统的分析及MATLAB仿真

三相大功率整流技术已经广泛用于电机拖动、大功率AC-DC电源变换中。谐波含量多、功率因数不高是大功率整流电路的普遍问题。随着对绿色电源的呼声日益高涨,减少谐波电流对电网的干扰显得越来越重要。采用高频PWM整流可以有效调节输出电压,使输入电流近似于正弦波,但其成本高,且开关损耗大,效率不高,特别是在中、高功率场合,缺点更加明显。在大功率整流器领域,通常采用多相整流技术。笔者首先介绍了多脉波整流变压器移相的实现以及延边三角形电压、移相角及匝数的计算方法,接着分析了基于此变压器的24脉波整流器的工作原理及特性,并利用MATLAB/SIMULINK仿真验证了其有效性。     

一种采用高频PWM整流电路的大功率不间断电源

介绍了采用PWM整流电路的不间断电源的系统结构 ,分析了PWM整流电路工作原理和控制方法 ,在此基础上 ,研制了一台 30kVA不间断电源样机。实验结果表明 ,采用PWM整流电路的不间断电源具有注入电网的谐波电流小、输入功率因数接近 1等优点 ,是一种很有发展前途的不间断电源。