DSP控制的低开关损耗PWM整流器系统研究

采用负载电流前馈的电流滞环控制策略,不仅满足了三相PWM整流器高功率因数、直流侧电压稳定可调的控制要求,而且在每个周期内分区限制功率器件的开关通断,因而降低了系统的开关损耗.该系统改进了传统滞环控制策略带来的高开关频率问题,并通过引入负载电流前馈控制,使得系统对于外环的PI参数有着较传统滞环PWM整流器更低的依赖性,在三相电网小平衡的条件下也表现出更好的运行特性.仿真波形和实验数据验证了该控制方法的有效性以及对PI调节参数的低依赖性.     

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。     

基于电容储能反馈的单相PWM整流器的研究

介绍了单相脉宽调制(PWM)整流器数学模型,分析了功率传递关系。提出一种以直流侧电容储能为外环的反馈控制策略,内环电流采用滞环控制。为减小负载扰动对系统的影响,引入负载功率前馈算法。实验比较了传统电压电流双闭环控制和所提控制策略,结果表明,所提策略能满足系统的控制要求,且动态特性更好。     

PWM整流器瞬时功率控制策略研究

三相电压型PWM整流器一般采用电压电流双闭环控制策略,而电压方程的非线性特性使得系统分析变得困难.建立了PWM整流器控制系统的瞬时功率模型,证明了线性控制方案电压误差与输出功率之间为线性关系.比较研究了PWM整流器的线性PI控制和基于负载功率前馈控制两种线性瞬时功率控制策略,指出后者大大加快了系统响应速度.在此基础上,针对输出电压方程非线性的特点对后者进行了改进,在保持该策略优良性的同时,实现了输出电压的线性控制.仿真和实验结果表明了该控制策略的正确性.     

基于滑模电压控制的PWM整流器研究

建立了同步旋转坐标下三相电压型PWM整流器的非线性数学模型,针对目前三相PWM整流器动态性能较差的特点,对电压外环提出了一种基于同步旋转坐标系的滑模控制算法,电流内环采用前馈解耦控制.最后建立了仿真模型并与传统PI控制进行了对比仿真,结果表明基于该方法能实现无功电流和有功电流的解耦控制,系统能保证很高的功率因数,输出电压恒定,能适应负载的扰动和非线性变化,具有很好的静动态性能.     

基于旋转坐标变换交流电子负载模拟实验研究

针对传统交流电子负载基于内环电流PI控制动态响应较差,且易受网侧波动干扰,以双PWM变换器为电路基础,参考三相PWM整流器通过旋转坐标变换分别控制有功与无功电流来消除稳态误差的模型,提出单相PWM整流器(VSR)旋转坐标变换模型.通过构建正交虚拟电流与前馈解耦并结合基于BP神经网络的自调整PI控制,在稳定直流母线电压的同时实现负载模拟电流的矢量控制,提高负载模拟的动态和稳态特性.实验结果表明,在纯阻、感阻、容阻负载模拟下,该控制策略能够有效提高负载模拟动态响应,对比常规PI,可知基于BP神经网络自整定的PI控制在参考电流为1 A阶跃响应中超调量减少约10％,调节时间减少约9 ms.     

三相高功率因数PWM整流器复合校正无差拍控制

建立了三相高功率因数脉宽调制(PWM)整流器简化数学模型,通过该模型反映了PWM整流器的运行状态并分析了系统控制器设计,根据电流内环控制要求,给出了传统PI控制方法不同的参数取值对系统效果的影响.通过引入电网电压干扰补偿,提出了一种基于复合校正的无差拍控制方法,通过仿真验证分析得出了该方法在控制精度,响应速度,工程实现上均优于传统PI控制方法,最后,搭建了实验平台,通过实验波形和数据验证了三相高功率因数PWM整流器简化数学模型和无差拍控制方法的正确性.     

基于神经元PI控制的PWM整流器动态特性研究

针对传统PI控制下的三相PWM整流器电压外环动态性能和抗负载扰动能力较差的缺点,利用根轨迹分析了三相PWM整流器在PI控制下的稳定条件和PI参数对系统性能的影响。基于以上分析,在电压外环控制器的设计过程中,引入了结合单神经元和专家系统的一种智能型PI控制方法,根据系统的运行状态对电压外环调节器的结构和参数进行实时调整,以提高PWM整流器的动态特性和抗扰性。仿真和实验结果表明：这种智能型PI控制下的PWM整流器,在相同负载变化时,响应速度快、超调量小,动态性能指标优越、鲁棒性强,而且算法设计简单、易于实现。     

PWM整流器抗负载扰动控制策略研究

正基于三相PWM整流器dq模型设计的双闭环控制方案,因为控制模型固有的不足以及PI调节器的滞后性,使得PWM整流器在负载突变时动态响应受到限制。提出了一种采用负载前馈的控制方法,能够有效提高PWM整流器抗负载扰动的动态性能。试验结果验证了该方法的有效性。     

基于电压空间矢量的三电平PWM整流器研究

针对三相二极管箝位型三电平PWM整流器的拓扑结构,建立了基于d-q同步旋转坐标系统的解耦状态空间方程.采用双闭环控制策略,电压环跟踪负载有功功率,电流环实现指令电流跟踪控制.给出了电压环和电流环PI参数设计方法,采用电压空间矢量调制方式(SVPWM)进行了基于MATLAB/Simulink的仿真分析.结果表明,该三电平PWM整流器能实现良好的动态性能和稳态性能,并且使得电网侧电流波形为正弦、功率因数为1.     

新型三相PWM整流器自适应滞环电流控制

在传统的三相PWM整流器滞环电流控制的基础上,提出一种新型的能动态调整滞环宽度的自适应滞环电流控制技术。在锁相回路控制的基础上增加一个简单、快速的滞环宽度预测模块,可实现滞环宽度动态调制及开关频率恒定的控制。在Matlab/Simulink环境中建立三相PWM整流器的仿真模型,并以自适应滞环电流控制器对整流器进行开关频率的控制。仿真结果表明,该控制方法可以实现网侧单位功率因数正弦波电流控制,能适应负载的扰动,直流电压输出稳定,具有良好的鲁棒性。     

改进的有源电力滤波器滞环电流控制策略

针对滞环电流控制开关频率不固定、频率范围大从而产生较大损耗的问题,以提高控制精度、减少开关损耗为目标,提出一种有源电力滤波器随机变环宽滞环电流跟踪控制方法。该方法针对电力系统负荷的特点,产生预置变环宽函数,能够较合理地给出滞环宽度,并引入随机函数,将开关频率范围拉宽,使电流频谱分布范围更宽,从而降低谐波畸变率,减少开关损耗。仿真及实验结果均证明了其可行性,可在保持总控制精度的同时有效降低总开关损耗,同时具有良好的补偿性能。     

基于T型APF的三相整流器及其控制策略

提出一种基于T型有源滤波器(APF)的三相整流器拓扑结构,给出了系统主电路参数设计方法,建立了T型APF的数学模型,设计了两种控制策略并进行了比较研究,即仅采用系统电流反馈控制策略和系统电流反馈控制与负载电流前馈控制相结合的控制策略.采用PSCAD/ EMTDC对两种控制策略进行了仿真分析,并进行了实验验证.仿真和实验结果的一致性表明,本文提出的拓扑结构是可行的,提出的控制策略是有效的.     

一种新型的多阶滞环空间矢量控制方法的分析

针对三相PWM整流器的传统滞环控制存在开关频率不固定造成谐波畸变较大以及空间矢量控制需进行大量计算容易造成控制滞后的问题,提出结合滞环电流控制与空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制优点的控制方法。介绍了一种新型的基于α,β静止坐标系的多阶滞环空间矢量控制方法,采用α,β静止坐标系避免了三相a,b,c坐标系中相互独立缺乏协调的问题,多阶滞环比较器的运用权衡了开关频率与控制精度间的关系,通过实验验证了该方法具有滞环电流控制和空间矢量控制的优点,并降低了电流总谐波畸变率(THD)。     

矩阵整流器单周期控制策略的研究

单周期控制(OCC)是一种同时综合调制算法与控制策略的非线性控制技术,采用该控制技术的电力电子变换器具有控制电路简单、动态响应速度快、抗输入干扰性能好等优点。在分析单周期控制原理与矩阵整流器工作原理的基础上,提出了一种三相输入电流的单周期控制策略,使三相输入电流在每个开关周期内达到平衡,实现矩阵整流器单位输入功率因数的控制效果,同时为了弥补单周期控制对负载扰动抑制能力的不足,增加输出电压PID控制环节,改善负载调整率。在利用Matlab/Simulink完成单周期控制的矩阵整流器系统仿真后,采用数字积分技术和新型自举电源驱动技术实现了单周期控制的矩阵整流器系统。仿真分析结果与实验结果验证了矩阵整流器单周期控制模型的理论分析是正确的,控制效果是良好的。     

三相VSR的一种改进型前馈补偿控制策略研究

根据三相电压型PWM整流器(VSR)工作原理,工程上常采用传统的电压电流双闭环控制系统,其存在启动时电压过冲、抗干扰能力弱、功率因数降低等问题。为此,提出了在电流内环引入有功电压前馈补偿,在电压外环引入负载电流前馈补偿的控制思想,优化了dq坐标系下的电压电流双闭环控制策略,抑制了启动过程中的电压过冲、增强了系统的抗干扰能力,提高了功率因数。最后通过Matlab/Simulink软件仿真分析,仿真结果验证了改进后的控制策略的可行性和有效性。     

三相PWM整流器滞环控制改进方法的研究

三相电压型PWM整流器的控制已趋于成熟,其中以滞环控制方法最为经典.针对传统滞环控制策略存在的开关频率不固定从而造成谐波畸变较大的问题,分别通过网侧电压叠加、固定开关频率及不对称环宽等3种方法对传统滞环控制策略进行改进,实现滞环宽度按控制规律可变,从而固定开关频率,减小谐波畸变,最后通过仿真和实验验证了改进方法的优越性...     

改善三相电压型PWM整流器动态性能的研究

针对船舶电力推进系统中三相电压型PWM整流器启动瞬间产生冲击电流、且受负载扰动影响大的问题,设计一种电压平方环作为外环、整流器启动直流侧电容电流作为无功电流的控制方法,该方法可有效抑制整流器启动冲击电流。此外,根据在负载扰动瞬间的功率关系,把补偿电流与负载电流一起作为有功电流的补偿进行前馈控制,从而提出一种新的负载电流前馈控制方法,以提高整流器的抗负载扰动能力和船舶电力推进系统运行的可靠性。仿真启动冲击电流减小了60%,实验启动冲击电流减小了40%。     

提高PWM整流器抗负载扰动性能研究

提高PWM整流器抗负载扰动能力、减少直流母线电容量是PWM整流器重要的研究内容.文章首先深入分析了PWM整流器在传统带负载前馈的双闭环控制方式下负载突变时动态响应受限制的问题,提出了稳态采用带负载前馈的双闭环、瞬态采用i*q≠0变结构控制的改进方案,有效地提高了PWM整流器抗负载扰动的能力.其次在对PWM整流器动态分析的基础上,提出了直流母线电容准确计算的解析表达式.仿真结果验证了变结构控制的有效性和母线电容计算的正确性.