DSP控制的能量回馈型交流电子负载设计

交流电子负载是可以模拟传统真实阻抗负载的电力电子装置,它能模拟一个固定或变化的负载.采用2级PWM变换器设计了一种适用于各种交流电源试验的能量回馈型交流电子负载,根据主电路的2级AC/DC/AC变换结构,分析了其工作原理,并提出了将2级PWM变换器分开控制的方案,前级PWM变换器采用单电流滞环控制实现负载特性模拟功能,...     

能量回馈型单相交流电子负载的研究

能量回馈型单相交流电子负载是一种可模拟阻性负载以及任意功率因数的性和容性负载,并将吸收的能量回馈电网的电力电子装置.主电路拓扑采用AC/DC/AC结构,前级负载模拟部分基于单周期控制技术,后级能量回馈部分基于滞环电流控制技术,主电路整流器和逆变器均采用单极性调制方案.应用上述方案设计1 kVA交流电子负载实验样机.实验...     

能量回馈型电子负载新型控制策略综述

能量回馈型电子负载是一种新型实验测试装置,其能够将测试电能通过变换后同馈到电网,实观能量的循环利用,相比传统电子负载具有绿色节能环保的特点。随着现代控制理论的不断发展,新的控制策略不断应用到能量同馈型电子负载中并拓展了其功能和应用范嗣。通过分析几种新型控制策略的特点及其在能量同馈型电子负载的应用,并指出其发展方向。     

基于复合控制的交流电子负载研究

研究了一种可适用于交流电能装置的各种电特性的测试,同时又将试验电能回馈至电网的交流电子负载.根据其主电路的两级AC/DC/AC变换结构,详细分析了系统功率平衡机理,提出一种新的复合控制方法,较好地满足系统对指令电流跟踪的精度、快速性和稳定性的要求.该方法能消除电压扰动带来的电流跟踪误差,可以实现对单相交流测试电源的阻抗特性精确模拟,同时完成功率因数接近于1的有源逆变将测试电源电能回馈电网.仿真和试验结果证明了复合控制方法的有效性.     

大功率能量回馈型交流电子负载及其在电力系统动模实验中的应用

研究了基于现代电力电子技术的交流电子负载的控制方法和策略;为提高电子负载的动态性能,提出采用数值计算的方法得到实时参考电流,并给出了该方法的数值收敛域;提出将定阻抗工作模式下的电子负载应用于动模实验中模拟输电线路、用电负荷以及短路实验.仿真和实验结果表明,采用的控制策略和方法是有效的,所设计的实验样机不但能在定阻抗工作模式下有效地模拟恒定和突变的阻抗,而且还能将电子负载吸收的能量回馈电网,节约电能.本文所做的工作拓宽了电子负载的应用领域,是今后电力系统动模实验的发展方向之一.     

基于无差拍控制和重复控制的能馈型交流电子负载研究

如何开发能准确模拟期望的负载特性并将能量单位功率因数回馈电网的交流电子负载,是电子负载作为电源测试装置的关键问题。为此,提出了基于无差拍控制和重复控制的复合控制策略。带补偿的无差拍控制能够提高控制器的快速性,重复控制能够实现较好的系统稳态性能。并基于MATLAB对所设计的复合控制方法进行了仿真验证。试验结果表明,策略动态响应快、稳态误差小,能有效实现模拟负载和并网的功能。     

基于双PWM变换器的交流电子负载研究

为节省能源和简化电源设备测试的投入,研究了一种结构简单、可测试交流电能装置各种电特性并将试验电能回馈至电网的交流电子负载。根据其主电路的两级AC/DC/AC变换结构,分析了起传递能量桥梁作用的直流母线电容工作和谐波产生机理,提出了将两级PWM变换器分开控制的方案即前级变换器采用固定开关频率的单P环直接电流控制,后级变换器采用三角波调制的经典电压外环和电流内环的双闭环结构。基于32位定点TMS320F2812DSP控制器设计控制系统,实现了上述设计方案并应用于小功率交流电子负载实验样机。实验论证表明,该方案控制简单易行,可以实现对单相测试电源的阻抗特性精确模拟,同时完成功率因数接近于1的有源逆变,将测试电源电能回馈电网。     

一种能量回收型三相电子负载重复控制策略

此处针对比例积分(PI)+重复控制的控制耦合问题提出了一种改进型的重复控制。首先利用零相位跟踪控制(ZPETC)使得输入到输出的传递函数为1,充分保证控制系统的快速性,为抑制控制耦合提供结构基础。然后对重复控制器的指令信号进行"动态延迟"处理,在动态过程中能够实现对误差的重新分配,减小重复控制器接受的误差峰值,从而抑制控制耦合,减小了回馈电流的总谐波畸变率(THD)。最后通过仿真和实验验证了所提控制策略有效性。     

基于准PR控制的单相能馈型交流电子负载研究

针对能馈型交流电子负载传统控制精度低、动态效应差、实现难度大等问题,将准比例谐振(QPR)控制用于电流控制器的设计。首先介绍了能馈型交流电子负载的原理及结构;其次对系统整体控制方案进行了设计,模拟变换器采用单电流环控制,并网变换器采用电流内环和带二次陷波器的电压外环双闭环控制,可以准确模拟真实负载和能量单位功率因数回馈电网,达到节能的效果;最后,通过仿真和样机实验结果验证了理论的正确性。     

能馈型双PWM变换器交流电子负载研究

采用双PWM变换器设计了一种能馈型交流电子负载,前级PWM变换器实现负载特性模拟功能,设计了单电流滞环控制系统,可以使电子负载对交流电源呈现的阻抗为设定值;后级PWM变换器实现能量回馈功能,设计了并网逆变器的电压,电流双闭环控制系统,其中外环为直流电压控制,控制并网逆变器直流输入端电压稳定,内环为并网电流控制,控制并网逆变器的输出电流与电网电压同频同相,实现单位功率因数逆变.实验结果表明,所设计的单电流环控制系统和电压、电流双闭环控制方法是有效的,输入端能准确地模拟设定阻抗值且实验能量以单位功率因数回馈电网.     

采用改进重复控制的大功率电力电子负载

电力电子负载包含模拟电源负荷的模拟变换器和将能量馈回电网的并网变换器。它必须能模拟电流谐波含量丰富的非线性负荷,传统的PI控制器难以满足波形跟踪需要。该文采用改进重复控制策略用于电力电子负载(power electronic load,PEL)电流控制器设计,通过串联校正调整控制对象幅频、相频特性,重复控制器可提高系统稳态性能,P控制器保障其动态响应速度。由此,模拟变换器快速、近乎无差地跟踪线性或非线性电流指令;能量以高功率因数经并网变换器馈回电网。该方法克服采样、计算延时和死区、参数漂移等因素对系统稳定性的影响,增强了系统鲁棒性。给出了控制器设计步骤和方法,仿真和搭建的10 kVA电力电子负载样机实验证明了方案和分析的正确性。     

三相电子负载模拟装置的研究

设计了一种三相电子负载模拟装置。该装置采用AC/DC/AC双PWM变流器为主电路结构,通过有功功率和无功功率的解耦控制,来模拟平衡的、不平衡的、稳态的、动态的阻性、容性、感性等各种各样的交流电子负载,同时能实现能量回馈,通过仿真验证了该装置设计方案的可行性和合理性。     

恒功率交流电子负载的研究

深入研究了恒功率交流电子负载,给出其主电路拓扑结构,分析了交流侧矢量及控制方法。电路采用PWM整流器。为提高电子负载的动态响应性能,在电流环采用滞环控制方式,针对该系统利用改变直流负载的方法来控制直流母线电压。针对所提出的电子负载研制了试验样机,试验结果证明设计方案可行,控制方法有效,电子负载能在交流电源供电情况下模拟给定功率因数且视在功率保持恒定。     

重复补偿PID控制在交流伺服系统中应用

针对交流伺服系统存在参数时变、负载扰动以及交流电动机的非线性特性等因素,采用传统的控制方法无法满足控制要求,提出了一种基于重复补偿的PID控制算法.该算法在充分利用重复控制优点的基础上进行改进重复控制结构,并将其嵌入到常规的PID控制中,形成一种具有较强的抗干扰能力、较好的跟踪性能的控制算法.该控制算法容易实现,具有较强的实用性.仿真结果表明该设计方法的有效性和可行性.     

航空交流电子负载LCL滤波器研究与设计

针对航空交流电子负载对纹波抑制和动态性能要求都比较高的特点,研究了一种主动阻尼LCL滤波器电路,给出了具体设计方法.通过对六种典型的被动阻尼LCL结构滤波电路进行分析,结合ITAE最优控制模型对LCL滤波器参数进行优化设计,将其应用于10kW交流电子负载系统中.针对两种输入电流进行仿真,仿真结果证明了该设计方法不但能够...     

基于重复控制理论的交流斩波器输出电压瞬时补偿控制技术的研究

在对交流斩波器输出电压数字PID均值控制的基础上,引入重复控制的思想方法,在控制系统的前向通道上进行瞬时值补偿控制,克服由于电网电压的瞬变或者由于负载的突变造成的输出电压的瞬时变化,从而使输出电压波形比较稳定.为了验证控制方法,搭建了实验平台,实验结果证明,所采用的瞬时值补偿控制方法能有效地抑制输出电压的瞬变,输出电压...     

航空发电机测试用交流电子负载的研究

在航空交流发电机测试过程中,使用交流电子负载代替传统的静态负载能够更好地模拟复杂多变的真实负载。研究这种交流电子负载的难点首先是如何实现恒电流、恒电阻、恒功率控制,这三个功能是电子负载所应具备的基本功能,其次是如何使电流波形与电压波形～致。在对耗能式交流电子负载进行深入研究的过程中,采用了IGBT全桥电路结构以及基于DSP的数字脉宽调制法、比例微分控制法,设计了整个实验系统的软硬件来验证电路结构和控制方法的可行性。实验结果表明,在该功率电路结构的基础上使用脉宽调制和比例微分数字控制方法能够很好地实现交流电子负载的三个主要功能。