基于模糊控制的三电平逆变器中点电位平衡策略

中点电位平衡是设计三电平逆变器变频调速系统要考虑的问题,中点电位的不平衡增加了功率器件的电压应力,同时使逆变器输出谐波含量增大.首先由三电平逆变器的电路拓扑出发,建立三电平逆变器中点电位的数学模型,然后对中点电位失衡的原因进行了分析,在此基础上研究了一种基于模糊控制的中点电位平衡策略,通过检测直流侧电容电压的大小,把两电容电压的偏差与偏差的变化率作为模糊控制器的输入,根据中点电位不平衡程度,通过模糊规则实时调整输出正负小矢量的作用时间,从而达到中点电位的动态平衡.仿真和实验结果验证了所提控制方法的可行性.     

基于双调制波技术的三电平Z源逆变器中点电位平衡控制

传统中点箝位型三电平Z源逆变器多为双直流电源结构,针对单直流电源电容分压式拓扑,介绍两种直通状态与中点电位的关系,分析双调制波载波脉宽调制(Double Modulation Wavecarrier-based PWM,DMWPWM)原理,提出一种基于DMWPWM的三电平Z源逆变器中点电位平衡控制方法。通过合理设计直通状态的插入位置,动态调节中间电压调制波,对中点电位进行反馈控制,在消除中点电位低频波动的同时有效抑制中点电位直流偏移,且不会增加逆变器开关损耗。仿真分析验证了所提出中点电位平衡控制方法的优越性。     

基于双调制波技术的三电平Z源逆变器中点电位平衡控制

传统中点箝位型三电平Z源逆变器多为双直流电源结构,针对单直流电源电容分压式拓扑,介绍两种直通状态与中点电位的关系,分析双调制波载波脉宽调制(Double Modulation Wave carrier-based PWM,DMWPWM)原理,提出一种基于DMWPWM的三电平Z源逆变器中点电位平衡控制方法。通过合理设计直通状态的插入位置,动态调节中间电压调制波,对中点电位进行反馈控制,在消除中点电位低频波动的同时有效抑制中点电位直流偏移,且不会增加逆变器开关损耗。仿真分析验证了所提出中点电位平衡控制方法的优越性。     

单相Z源三电平中点钳位逆变器空间矢量调制方法

研究了一种单相Z源三电平中点钳位（NPC）逆变器。提出了一种适用于该单相Z源三电平NPC逆变器的空间矢量脉宽调制（SVPWM）方法,实现了逆变器的升压输出。根据负载电流方向和直流侧分压电容电压偏差的大小,通过调整正负小矢量的作用时间,实现了直流侧分压电容中点电位的平衡控制。仿真结果验证了该单相Z源三电平逆变器及其空间矢量调制方法的有效性。     

双向Z源三电平逆变器中点电位动态平衡算法

双向串联型Z源三电平逆变器直流输入电压通过分压电容分压,存在中点电位平衡问题。但是,现有针对于Z源三电平逆变器的中点电位平衡算法具有以下缺点：1)不适用于双向变流器;2)由于中点电位平衡与Z源升压相互制约,且传统SVPWM策略整体升压能力小,中点电位平衡控制困难。针对以上问题,通过扩展直通状态的作用时间,提高SVPWM策略的整体升压能力;进而将动态平衡因子与Z源升压耦合,提出双向Z源三电平逆变器中点电位动态平衡算法。仿真结果表明：1)相比于传统SVPWM算法,基于改进SVPWM算法,改进拓扑的整体升压能力提高;2)在逆变、整流和低功率因数3种工况下,能够维持中点电位平衡。     

NPC/H桥逆变器直流侧电容电压平衡研究

针对中点箝位(NPC)/H桥逆变器直流侧电容电压的不平衡问题,基于传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法,提出了一种平衡三相直流侧电容电压改进型控制算法。该算法利用g-h坐标系确定参考电压位置,选择相应的位置矢量及平衡矢量并优化矢量合成序列,同时加入调节因子调整平衡矢量作用时间,从而实现对直流侧电容中点电位偏移的抑制。实验表明所提出的改进型SVPWM算法能有效平衡三相直流侧电容电压并且具有较强的动态响应能力。     

不对称Z源逆变器的中点电位控制方法

针对不对称三电平4桥臂Z源逆变器拓扑结构,通过分析直流侧中点电位偏移问题,特别是不对称三电平拓扑结构的逆变器在进行空间矢量调制时因开关矢量缺失,无法通过冗余矢量进行中点电位控制的问题,根据Z源特有的上、下直通状态对中点电位的影响,并结合比例积分控制,提出了一种中点电位平衡控制策略,通过控制Z源上、下直通时间,在实现直流升压的同时有效抑制了中点电位的偏移。仿真验证了该方法的可行性和有效性。     

Z源三电平中点钳位逆变器中点电位平衡控制方法

针对Z源三电平中点钳位逆变器,分析直通状态对逆变器中线电流的影响,结果表明,直通状态的注入不会引起中点电位失衡,据此研究一种基于载波调制的中点电位平衡控制方法。该方法利用双调制波理论消除中点电位的低频振荡,但由于双调制波技术无法消除中点电位的直流偏移,故提出对直通占空比进行前馈补偿以抑制此类失衡。该补偿方式不会产生额外的开关动作,因此不会增加逆变器的开关损耗。仿真及实验结果均证实了所提出的中点电位平衡控制方法的有效性。     

一种三电平逆变器直流侧电容电压平衡新方法

二极管箝位型三电平逆变器直流侧存在中点电位不平衡的问题,需增加反馈控制环节控制中点电位的平衡,即通过传感器检测逆变器直流侧电容电压及中点电流变化情况来控制中点电位的平衡。提出了一种新的中点电位平衡控制方法,无需增加反馈控制环节,直接利用三电平的统一快速算法和随机函数,使其在不同开关周期内对不同小矢量设置不同的时间分配特性,来增加相应的正或负小矢量对中点电流的控制能力,实现对二极管箝位型三电平逆变器直流侧电容电压平衡的控制。实验验证了该方法的正确性和有效性。     

基于SPWM的Z源三电平逆变器升压与中点平衡控制

Z源三电平逆变器通过注入直通状态可实现Z源三电平逆变器升压功能,但现有文献并没有考虑中点电位不平衡问题。为此,提出一种基于SPWM的方法来实现Z源三电平升压和中点平衡控制。首先通过注入直通状态实现升压控制,然后在此基础上,通过增加前馈改变直通占空比的方法实现了中点平衡控制。该方法不会增加Z源T型三电平逆变器的开关损耗,仿真和实验验证了所提方法的正确性。     

无刷双馈电机直接转矩控制转矩脉动最小化

针对无刷双馈电机直接转矩控制系统转矩脉动大的问题,依据模糊控制理论,研究了基于模糊控制的无刷双馈电机直接转矩控制系统。将转矩误差、磁链误差、扇区作为模糊控制器的输入,采用模糊控制器自动合理地选择电压空间矢量,取代传统的开关矢量表,同时将磁链圆划分为24个扇区。Matlab环境下的仿真结果表明,与传统的无刷双馈电机直接转矩控制系统相比,有效地减小了稳态时的转矩脉动,并且改善了定子磁链渡形,使定子电流波形更接近于正弦。系统在启动、负载扰动等情况下仍然保持了良好的动态性能。在DSP控制系统中实现时。可经相应的离散化后通过查表运算实现模糊控制,实现算法简单,且具有良好的实时性。     

新型模糊逻辑二级电压控制器

摘要： 设计了一种新型的基于极坐标二值模糊逻辑规则的模糊逻辑二级电压控制器。该控制器有效地将模糊逻辑规则和二次电压控制相结合：将引导节点的电压偏差及其微分作为模糊逻辑控制规则的前项输入，与规则作用后，推理出相应的电压控制信号，然后引入比例积分器，得到区域无功控制信号，通过发电机的励磁控制，实现对引导节点电压的控制。该控制器通过引入控制发电机的参与因子，实现了区域内各控制发电机之间的相互协调和补充。以New England 39节点系统为例进行仿真计算，结果表明：所设计的二级电压控制器在系统发生电压扰动的期间，能够从区域电压稳定的角度出发，调整各级电压控制器的电压参考值从而调整其无功出力，为系统提供所需的电压支持，使得系统的负荷电压水平维持在较好的状态，提高了系统的电压稳定性。它比常规PID二级电压控制器具有更好的控制性能。     

发电机励磁的非线性解析模糊控制

该文引入非线性函数建立了一种新的解析模糊控制器用于发电机的电压控制，并引入变结构控制的思想来进行附加励磁控制，建立了一种发电机模糊励磁控制器结构。并兼顾电压调节精度和增强阻尼要求进行电压控制与稳定控制的协调。对所论非线性解析模糊控制器的动态特性分析表明所论控制器为一本质非线性PID控制器。在控制过程中，所论模糊控制器的规则基于误差和误差变化率的大小在线调整。因而具有规则自适应的特性。实际使用时。无需进行控制规则的设计，只需根据工程控制经验对控制参数进行初选，简化了控制设计。仿真研究表明：所论模糊励磁控制器可以提高发电机的电压控制精度和电力系统的稳定性。     

基于转矩预测的永磁同步电动机模糊直接转矩控制研究

针对IM DTC和PMSM DTC中零电压空间矢量作用效果的不同,提出基于转矩预测的PMSM模糊直接转矩控制方法,模糊控制规则表中使用零电压矢量.根据转矩偏差、定子磁链偏差的符号和大小以及定子磁链所处的扇区经模糊推理得到合适的电压空间矢量,再使用预测控制算法计算该矢量和零电压矢量(如果需要)分别作用的时间,限制电磁转矩在给定环宽范围内.仿真分析表明,零电压矢量的引入和预测控制算法的应用减小了转矩脉动,对传统的永磁同步电动机直接转矩控制系统性能有明显的改善.     

基于模糊逻辑的柔性多状态开关协调控制策略

为抑制系统干扰对多端柔性多状态开关(FMS)直流侧电压及交流侧输出功率的影响,提出一种基于模糊逻辑的新型协调控制策略.文中设置定直流电压控制端口与下垂控制端口,从直流电压稳态偏差和系统稳定时间入手,分析不同工况下系统对下垂系数的需求;之后,设计出一种基于模糊逻辑的可变下垂系数,可根据直流电压的偏差大小及其变化趋势实时改变,以加快系统稳定过程,避免下垂系数设置不当对系统控制性能的影响;最后,在MATLAB/Simulink平台中搭建了基于模块化多电平变流器的四端口FMS模型,通过与传统协调控制策略的仿真对比,验证了所提策略的有效性.     

基于模糊虚拟空间矢量调制的NPC三电平逆变器中点电位平衡的研究

三电平中点钳位型NPC(neutral-point-clamped)逆变器拓扑结构相比于两电平有能承受高电压、效率高和电磁干扰小等优点,但也存在中点电位不平衡这一固有问题。针对此固有问题,提出了一种新的控制中点电位平衡的方法。该方法是在虚拟空间矢量调制策略的基础上,细分扇区,调整输出电压矢量顺序,增加分配时间的模糊控制因子;冗余小矢量对中点电压的影响可以相互抵消,减少了中矢量的作用时间;通过控制因子合理分配冗余小矢量的作用时间,能有效地控制中点电压偏移。仿真结果验证了该方法的正确性和可行性。     

基于模糊逻辑的平衡三电平NPC逆变器中点电位的SVPWM调制方法

考虑到三电平NPC逆变器在中高压大容量工况下的运用,阐述了七段对称式SVPWM调制方法。在SVPWM调制下三电平NPC逆变器中点电位将产生波动,详细分析了中点电位波动产生的机理,以及在一个开关周期内,通过控制冗余小矢量对中点电位波动的调整能力,同时分析了不平衡负载对中点电位波动的影响。为了解决中点电位波动的问题,提出了一种基于模糊逻辑的平衡三电平NPC逆变器中点电位的SVPWM调制方法。最后通过仿真验证了该方法的有效性。     

中压变流器复合结构快速锁相环设计

针对中压变流器在短时电网电压跌落时出现的同步故障导致停机的问题,设计了两种复合结构的快速锁相环方案。第一种方案适用于当变流器系统因为电网电压跌落完全失去同步时的工况,即是一种低电压穿越时序控制,可避免电容放电,并最小化系统恢复时间。第二种方案可防止同步故障,即在电压跌落结束后快速恢复变流器运行。两种方案均使用了单输入模糊逻辑控制器来实现,以获得较快的动态响应。利用硬件在环实时仿真实验平台对控制策略进行了测试。实验结果表明,两种方案均能有效提高锁相速度并避免短时电网电压跌落导致的设备保护停机。     

基于模糊PID的Z源逆变器直流链升压电路控制

提出一种模糊PID补偿器用以直接控制Z源逆变器直流链电压最大值。控制至直流链电压最大值传递函数有一左(左半平面)一右(右半平面) 2个零点,同时零、极点位置相近且靠近虚轴,具有严重的非最小相位现象。该文在详细的分析了控制至直流链电压最大值传递函数的基础上,针对Z源逆变器应用场合(燃料电池或光伏发电)中,输入电压大范围波动的特点,设计了具有良好非线性控制性能的模糊PID控制器。应用相平面响应轨迹特征向量法修正了模糊规则库,使系统具有良好的动态响应,同时用相平面法对闭环控制器进行了稳定性分析。该控制器能够实现直流链电压最大值的直接控制,消除了2个靠近极点的零点(1个右半平面和1个左半平面)造成的影响。减少了非最小相位系统阶跃响应的超调和负调。控制器设计简单,鲁棒性好,对输入电压扰动和负载电流变化具有良好的抗扰能力,动态、静态性能有了明显的改善。通过仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。