三相电压型PWM整流器无电流传感器控制策略研究

三相电压型PWM整流器有间接电流控制和直接电流控制两种方式 ,两种控制方式各有优点。根据三相电压型PWM整流器的高频动态数学模型 ,提出了基于开关函数检测的无电流传感器控制策略。该控制策略兼有间接电流控制结构简单 ,成本低和直接电流控制动态响应速度快、限流容易、控制精度高等优点。实验结果验证了控制策略的可行性     

单相脉宽调制整流器传感器故障诊断与容错控制

单相脉宽调制(PWM)整流器通常采用网侧电流与直流侧电压双闭环控制系统结构,一旦其检测系统中的传感器发生故障,将导致反馈值出现偏差,影响系统的控制效果与运行安全。设计一种准确可靠的单相PWM整流器网侧电流与直流侧电压传感器故障诊断与容错控制方案。采用解析冗余的方法实现故障诊断,基于单、双极性两种调制方法的开关函数取值设计了系统滑模观测器与状态估计器;将传感器采集值与观测器估计值作差并归一化建立系统残差,故障诊断单元通过比较残差与阈值定位故障传感器并迅速采取容错控制策略,以观测器的估计值代替故障传感器的测量值实现控制系统重构。通过仿真与实验模拟了三种传感器故障,验证了所提出故障诊断与容错控制方案的有效性与可靠性。     

一种新型PWM整流器间接电流控制策略及其有源阻尼方法

PWM整流器的控制策略可分为直接电流控制和间接电流控制,前者至少需要两个高精度的交流电流传感器,增加了系统的体积和成本。本文提出一种新型PWM整流器间接电流控制策略。该方法采用电流观测器获取电流反馈量,无需使用交流电流传感器。其电流环只包含有功电流反馈控制,对无功电流,则依据稳态电压平衡关系生成控制量,使其稳态时自然为零。对所提方法的电流响应进行深入分析,引入有源阻尼策略,使电流动态性能得到很大改善。仿真结果表明,本文提出的间接电流控制方法具有很好的稳态、动态性能。该方案成本低,性能高,且结构简单,是一种新颖的PWM整流器控制策略。     

电容均压三相四开关整流器多矢量模型预测控制

三相四开关整流器因其交流侧某一相直接连接在直流侧两电容中性点之间，存在着电容电压不平衡问题。为了保证电容电压平衡，且进一步提高三相四开关整流器控制系统的稳态性能，提出了一种电容均压的多矢量模型预测控制（multi-vector model predictive control，MVMPC）策略。针对三相四开关整流器无零矢量问题，建立等效零矢量模型；为保证直流电压的稳定，采用参考功率补偿策略来平衡直流侧电容电压；多矢量模型预测控制方面，每个采样周期选取两个基本电压矢量和一个等效零矢量，这使得等效合成矢量方向幅值均可调，扩大了等效合成矢量的作用范围，提高了系统的控制精度。仿真结果表明，电容均压多矢量模型预测控制策略能使三相四开关整流器可靠稳定地运行，对功率、网侧电流、直流侧电容电压等有着良好的控制效果；与传统的模型预测控制策略（conventional model predictive control，CMPC）相比，所提控制策略具有更小的功率脉动以及更低的电流谐波含量，且开关频率恒定，谐波电流分布规律。     

三相电压型PWM整流器直接功率控制策略研究

分析了三相电压型PWM整流器直接功率控制策略原理,结合整流器直接功率控制的特点,对主电路参数进行了设计和选取。根据PWM整流器在同步旋转dq坐标系中的数学模型,建立了其功率控制模型,并对直流电压外环PI控制器进行了设计。针对传统开关矢量表过多地采用零矢量而导致瞬时功率波动较大和电流波形差的问题,引入优化的开关矢量表。仿...     

三相电压型PWM整流的新型直接功率控制

介绍了三相电压型PWM整流器的数学模型,以及传统直接功率控制的基本原理和系统组成,分析了其所采用的开关表存在的不足。提出了一种新的直接功率控制方法,该方法采用新的开关表,功率内环采用简单的PI算法,省去两滞环比较器,易于实现。系统在Simulink下的仿真结果表明,与传统直接功率控制相比,该方法可以得到更高的功率因数、更低的输出直流纹波系数。     

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.     

三相PWM整流器启动冲击的抑制

采用LCL滤波器的三相电压源型脉宽调制(PWM)整流器广泛应用于中高功率场合,且可双向运行。基于坐标变换的直接电流控制方法具有控制精度高、调节速度快等优点,广泛应用于三相PWM整流器的控制。直接电流控制中的比例积分(PI)调节器会导致整流器启动瞬间产生过冲电流,使得功率器件承受较大的瞬时电流应力,影响系统的可靠性,故需研究三相整流器启动冲击的抑制方法。分析了三相电压源型PWM整流器启动过程并建立其动态模型,分析了产生过冲电流的原因,介绍了冲击电流幅值的估算方法,在此基础上提出了一种新型软启动控制方法,并通过仿真与实验验证了理论分析。     

基于LCL滤波的三相PWM整流器新型DPC策略

建立LCL滤波的三相脉宽调制(PWM)整流器的数学模型,对于直接功率控制(DPC)的开关频率不固定以及LCL滤波器引入的谐振问题,构造功率外环电流内环的双环控制结构;提出一种新型DPC策略,在功率环构造虚拟电压源等效为功率阻尼,同时功率环的输出作为电流环的输入指令值,电流环采用无差拍控制以保证电流跟踪精度,并采用空间矢量PWM(SVPWM)产生PWM信号驱动整流器功率开关,实现固定开关频率。仿真结果表明,该控制策略在抑制谐振的同时,实现整流器单位功率因数运行,系统具有较好的动静态性能。     

三相电压型PWM整流器准定频直接功率控制

建立三相电压型脉宽调制（pulse width modulation,PWM）整流器在不同坐标系下的数学模型,分析直接功率控制（direct power control,DPC）的工作原理。针对直接功率控制中开关频率变化问题,通过对PWM整流器瞬时功率分析推导,提出一种内环直接采用电流控制的新型准定频直接功率控制策略。仿真验证了算法的可行性。采用PM300DVAl20智能功率模块,设计50kVA的三相电压型PWM整流器控制实验,在10kHz、5us的开关频率下获得良好的实验结果。实验结果表明,所提方法实现单位功率因数运行,与现行的DPC—SVM定频控制方法相比,具有更好的动静态响应性能。     

神经PID控制在SVPWM整流器VFDPC中的应用研究

分析了PWM整流器虚拟磁链直接功率控制(VFDPC)的工作原理,得出了基于虚拟磁链观测的瞬时功率估算式。设计了2个高通滤波器级联构成的二阶环节代替纯积分器滤除直流分量来解决虚拟磁链观测中存在的因积分初值选取不当造成的直流偏移问题。为提高PWM整流器直流电压稳定性,在电压外环设计了神经PID控制器。仿真结果表明,与传统PID控制相比,基于神经PID控制的SVPWM整流器直接功率控制系统直流侧电压稳定、动态性能更好。     

采用参数辨识及新型主动阻尼控制的LCL滤波脉宽调制整流器

采用LCL滤波器的脉宽调制整流器一般需要检测电网电压、电流及直流母线电压,为抑制谐振还需检测交流滤波电容支路电压或电流。过多的传感器增加了整流器成本,且检测所得电网电压实际易受电网内感抗干扰,影响整流器稳定运行。首先提出一种基于电网参数辨识的虚拟磁链定向控制方法。在整流器启动之前,采用遗传算法辨识电网感抗、频率、幅值和初始相位角等参数,以获得虚拟磁链及其初值的精确观测。为抑制LCL滤波器谐振,提出一种通过一阶高通滤波器回馈整流器侧电流高频分量的新型有源阻尼控制方法,建立频域模型,分析高通滤波器参数对谐振抑制效果的影响。所提控制策略只需检测直流母线电压及整流器侧两相电流,省去了电网电压传感器及交流滤波电容支路电压或电流传感器。仿真和实验分析证实了该控制策略有效性。     

单相整流电路输入正弦电流的控制方法

在BOOST电路基础上提出了一种单相整流电路输入正弦电流的控制方法 ,使交流侧电流在电源电压小于整流侧直流电压时保持连续可控性 ,从而达到改善输入电流波形与输入功率因数的目的。     

Load current observer based feed-forward DC bus voltage control for active rectifiers

In this paper, load current observer based feedforward control of DC bus voltage for a three-phase active rectifier is presented. The paper focuses on: (1) design of conventional proportional-integral (PI) current controller with fastest possible response, (2) the digital current control loop time-delay compensation, (3) design of dc-link-load current observer for identifying the dc load current without using actual current sensors and (4) the feedforward control of dc bus voltage based on the designed current controller and dc link load current observer. A prototype is developed based on the proposed control scheme and expected results have been achieved.     

Three-phase active harmonic rectifier (AHR) to improve utility input current THD in telecommunication power distribution system

Modern telecommunication power supply systems have several parallel-connected switch-mode rectifiers to provide -48 V DC. A typical switch-mode rectifier configuration includes a three-phase diode rectifier followed by a DC-DC converter. Such a system draws significant harmonic currents for the utility, resulting in poor input power factor and high total harmonic distortion. In this paper, a three-phase active harmonic rectifier (AHR) scheme is proposed. In the AHR scheme, a diode rectifier module is replaced by a six-insulated-gate-bipolar-transistor pulsewidth-modulation rectifier to supply load harmonics as well as its own active power. Each DC-DC converter module is connected to a shared 48-V DC link. The AHR module together with parallel-connected switch-mode rectifiers is controlled to achieve clean input power characteristics. The VA ratings of the AHR scheme is compared with an active power filter approach. The control design is based on the synchronous reference frame approach. Analysis, simulation, and experimental results show that the AHR offers several advantages such as lower VA rating, better current control response, efficient use of the AHR DC link, small size, and stable DC-link voltage control.     

移动电站直流并联功率分配研究

在分析了交流电源直接并联存在的不足的基础上,提出了采用三相PWM整流—并联—PWM逆变的供电模式。三相PWM整流器输出的直流电压含有谐波导致直流电压不断脉动,交流电源通过三相PWM整流器进行直流并联时,必须考虑电压脉动的影响。针对此问题,通过在整流器输出侧添加电阻的方式,抑制了电压脉动对并联稳定的影响;分析了并联模块接入时机对并联过程的影响;提出了一种实现并联条件下,单个模块输出功率自由分配的控制方式。最后,通过仿真验证了该控制方式的可行性。     

基于滑模变结构的Vienna整流器控制研究

三相三电平Vienna整流器由于具有功率密度高、开关电压应力小、网侧电流谐波小等优势,在数据中心供电系统等交直流混合供电电源中获得广泛应用。然而三相Vienna整流器并网电流性能对于控制器参数取值依赖性强,不合理的取值往往导致网侧电流畸变且系统抗干扰性差。为有效改善并网电流动静态性能,提出一种新型的基于双闭环滑模变结构的载波SVM控制策略,进一步采用了一种改进型幂次趋近律并给出了中点电位直流波动抑制策略。为验证所提滑模控制SMC（sliding mode control）方案的正确性,构建了完整的仿真与实验测试模型,给出了详细的理论分析与设计方案,仿真与实验结果表明所提控制策略可有效改善并网网侧电流动静态性能,同时保证了直流侧中点电位均衡。     

ZVS DC/DC converter with series half‐bridge legs for high voltage application

This paper presents a new DC/DC converter with series half‐bridge legs for high voltage application. Two half‐bridge legs connected in series and two split capacitors are used in the proposed circuit to limit the voltage stress of each active switch at one‐half of input voltage. Thus, active switches with low voltage stress can be used at high DC bus application. In the proposed converter, two circuit modules are operated with an interleaved pulse‐width modulation scheme to reduce the input and output ripple currents and to achieve load current sharing. In each circuit module, two resonant tanks are operated with phase‐shift one‐half of switching cycle such that the frequency of the input current is twice the frequency of the resonant inductor current. Based on the resonant behavior, all MOSFETs are turned on at zero voltage switching with the wide ranges of input voltage and load conditions. The rectifier diodes can be turned off at zero current switching if the switching frequency is less than the series resonant frequency. Thus, the switching losses on power semiconductors are reduced. The proposed converter can be applied for high input voltage applications such as three‐phase 380‐V utility system. Finally, experiments based on a laboratory prototype with 960‐W rated power are provided to demonstrate the performance of proposed converter. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

无电网电压传感器三电平PWM整流器研究

在大功率三电平整流器应用中,为降低成本、提高性能,研究了一种无电网电压传感器三电平PWM整流器。在分析其数学模型的基础上,采用三电平SVPWM简化算法,将传统两电平电压空间矢量控制算法应用于三电平,并结合一种新颖的虚拟磁链观测器,提出了基于虚拟电网磁链定向的三电平PWM整流器矢量控制策略,在双三电平变频器系统中对其进行实验研究。实验结果表明,该三电平PWM整流器可较好地稳定直流母线电压,提高整流器功率因数,并具有良好的动静态特性。