三相电压型PWM整流器控制技术综述

介绍了三相电压型PWM整流器的四种控制技术:电压定向控制(VOC)、虚拟磁链定向控制(VFOC)、基于电压的直接功率控制(V-DPC)和基于虚拟磁链的直接功率控制(VF-DPC).最后,对三相电压型PWM整流器的控制技术进行展望.     

三相电压型PWM整流器直接功率控制策略

首先分析了三相电压型PWM整流器的拓扑结构和数学模型,然后对基于瞬时功率估算的直接功率控制、电压定向的直接功率控制、无电压传感器虚拟磁链的直接功率控制、基于定频的虚拟磁链和变换器输出电压计算的直接功率控制进行性能分析,比较其各自的优缺点.并在此基础上对三相电压型PWM整流器直接功率控制策略进行了展望.     

基于虚拟磁链的PWM整流器的直接功率控制

三相PWM整流器的直接功率控制(DPC)比电压定向控制(VOC)的动态响应要快,并具有良好的抗干扰性能.提出一种新的基于虚拟电网磁链的三相电压型PWM整流器DPC策略.分析了PWM整流器工作原理,建立了电压型PwM整流器在α-β、d-q坐标系中的数学模型,并在此基础上,通过应用虚拟磁链概念,提出了三相电压型PWM整流器在α-β、d-q坐标系中的虚拟磁链模型.由于通过估计虚拟磁链来计算无功与有功功率,因此可省略三相PWM整流器的电网侧电压传感器,该控制系统的结构为直流输出电压外环,功率控制内环.仿真结果表明:与传统的DPC方法相比较,基于虚拟磁链的三相PWM整流器DPC系统结构简单,能有效减少传感器的数量,且抗干扰能力强,电网输入电流的畸变较小,具有更好的瞬时功率动、静态控制特性.     

无交流电压传感器的PWM整流器的直接功率控制

直接功率控制（DPC）动态响应比电压定向控制（VOC）要快,提出了一种无交流电压传感器的三相电压型PWM整流器基于虚拟电网磁链的直接功率控制策略。由于通过估计虚拟磁链来计算功率,因此可省略网侧电压传感器,该控制结构为直流输出电压外环,功率控制内环节。仿真结果表明,系统可达到单位功率因数,电流畸变小,具有良好的动静态性能,方案切实可行。     

无交流电压传感器的PWM整流器的直接功率控制

直接功率控制(DPC)动态响应比电压定向控制(VOC)要快,提出了一种无交流电压传感器的三相电压型PWM整流器基于虚拟电网磁链的直接功率控制策略.由于通过估计虚拟磁链来计算功率,因此可省略网侧电压传感器,该控制结构为直流输出电压外环,功率控制内环节.仿真结果表明,系统可达到单位功率因数,电流畸变小,具有良好的动静态性能,方案切实可行.     

虚拟磁链定向的三相电压型PWM整流器模型预测直接功率控制

本文研究了一种用于三相电压型PWM整流器的新型直接功率控制策略——基于虚拟磁链定向的模型预测直接功率控制。该方法以虚拟磁链矢量作为基本控制矢量,利用功率预测模型和功率误差最小原则,得出目标控制矢量公式,结合空间矢量脉宽调制实现模型预测功率控制。该方法简单,在每个开关周期对选择矢量没有限制。同时,将本文提出的方法与基于虚拟磁链定向的开关表直接功率控制在不同工况下进行了仿真和实验对比。结果验证了本文方法的有效性和可行性,为三相电压型PWM整流器提供了一种可行的控制方案。     

基于虚拟磁链三相电压型脉宽调制整流器模型预测直接功率控制

考虑到三相电压型PWM整流器结构与交流电机的电路结构比较相似,提出基于虚拟磁链三相电压型PWM整流器模型预测直接功率控制。采用虚拟磁链定向来对PWM整流器进行控制,不仅继承了模型预测直接功率控制的优点,还省去了交流测电压互感器,节省了空间和成本,并通过二阶拉格朗日插值法进行功率修正。仿真结果表明,该方法具有良好的动态和稳态性能,具有很好的鲁棒性,实现了固定开关频率,有效降低了交流侧电流总谐波失真(THD),提高了交流侧功率因数。     

网侧三相PWM整流器最小耦合模型控制

三相电压型PWM整流器采用虚拟电网磁链定向方式,对谐波和干扰有良好的抑制作用,但未从根本上解决d、q轴电流交叉耦合问题。对此引入"虚拟定子磁链"概念,提出了三相PWM整流器最小耦合模型控制策略。建立了虚拟定子磁链定向方式下三相PWM整流器数学模型,并与传统的虚拟电网磁链定向方式进行对比分析。同时提出了虚拟定子磁链定向方式下直接电流控制和功率因数控制方法,为保证控制策略的有效实施,构建了频率自适应虚拟定子磁链观测模型。仿真和实验结果表明所提控制方案的有效性,相比于传统虚拟电网磁链定向方式,采用虚拟定子磁链定向控制可实现稳态完全解耦控制,同时削弱动态过程的耦合影响,具有优异的动、静态性能。     

电压型PWM整流器直接功率控制技术

本文介绍了目前三相电压型PWM整流器电压定向功率直接控制(VO DPC)系统及基于输出调节子空间的功率直接控制(ORS DPC)系统的原理,分析了直接功率控制系统的性能;并进行了仿真研究。研究和分析表明,三相电压型PWM整流器直接功率控制系统具有结构和算法简单、无PWM调制模块、高功率因数、低谐波、动态性能良好等优点;值得进一步研究。     

PWM整流器虚拟电网磁链定向矢量控制仿真研究

三相电压型PWM整流器与三相交流变频调速电机定子电路有很大的相似性.采用类似于交流电机磁链观测的方法来构造一个虚拟电网磁链,可以代替电网电压作为PWM整流器矢量控制中的定向矢量,达到省去交流侧电网电压传感器,降低PWM整流器成本的目的.根据交流电机磁链观测器的设计方法,设计了虚拟电网磁链观测器,并构造了基于Matlab/Simulink的PWM整流器虚拟电网磁链定向无电网电压传感器的仿真模型.仿真结果验证了观测器的可靠性和控制方案良好的动静态特性.     

基于神经元控制的SVPWM整流器直接功率控制

为改善PWM整流器性能,提出了一种新型三相电压型SVPWM整流器的直接功率控制(PID)方案,给出了基于虚磁链的功率估算式,设计了基于神经元PID控制的功率调节器参数,对有功功率调节器和无功调节器之间的相互耦合影响关系作了分析,采用神经元智能PID控制对功率环进行调节.仿真及样机试验表明,相对于传统的PID控制方案,基...     

三相VSR及其控制策略仿真研究

PWM整流器由全控型器件构成,能够使输入电流正弦化,使功率因数接近于1,并且还可实现能量双向流通,其中电压型PWM整流器(简称VSR)结构简单、损耗低、控制方便,成为PWM整流器研究的重点.分析了PWM整流器的控制策略,利用MATLAB/SIMULINK仿真软件设计了电压型PWM整流器,实现了交流侧接近单位功率因数和直流侧的电压稳定.     

基于输入端电压动态分量优化的PWM整流器模型预测控制

为了提高三相电压型脉宽调制(PWM)整流器的动态响应速度和控制精度,提出了一种基于整流桥输入端电压动态分量优化的模型预测功率控制算法。首先,建立了三相PWM整流器dq旋转坐标系下的功率数学模型,分析了传统基于比例-积分(PI)控制器的直接功率控制算法的工作原理。然后,针对传统基于PI控制器的直接功率控制算法的内环功率PI控制器参数设计复杂及动态响应速度慢等缺点,从整流桥输入端电压动态分量优化的角度出发,借鉴模型预测控制思想,通过评价函数预测最优动态分量,在取消了功率内环PI控制器的同时提高了系统的动态响应速度和控制精度。最后,对所提模型预测功率控制和传统基于PI控制器的直接功率控制算法分别进行半实物实验对比研究,实验结果证明了所提算法的正确性和有效性。     

无电流传感器三相PWM整流器控制策略

提出了一种无电流传感器的三相PWM整流器控制策略.系统采用双闭环控制,外环PI调节器控制直流侧输出电压,内环通过滞环调节器控制有功功率和无功功率,达到单位功率因数运行的目的.根据整流器的数学模型通过电流重构可获得网侧电流,以实现无电流传感器控制.仿真实验证明该方案具有良好的控制性能.     

一种新颖的Boost型PWM整流器控制算法研究

传统的整流器中,由于使用了非线性元件以及直流侧输出电容,其功率因数非常低,给电网造成了严重的污染。随着人们对电网谐波污染的日益重视,功率因数校正(PFC)技术正日益成为研究的热点。在三相功率因数校正电路中,由于全解耦型电路输入功率大,电气性能较好,故特别适用于大功率场合。分析了全解耦型电路的典型电路Boost型PWM整流器,介绍了其数学模型,随后提出了一种新的矢量控制算法。该方法无需存储正弦表格,减少了对资源的占用,提高了开关矢量的精确性,缩短了计算时间。在此基础上设计了一台1kW,开关频率为10kHz的试验样机,实验结果证明了新控制算法的有效性。     

Reliable 3-phase PWM boost rectifiers employing a stacked dualboost converter subtopology

This paper describes circuit topologies for three-phase pulse-width modulation (PWM) boost rectifiers that operate with a unity fundamental power factor and a low-distortion AC line current. Overlap delays between the switching of the upper and lower devices in a PWM rectifier leg are not critical and diodes eliminate the possibility of the DC-link capacitor discharging into short circuits and shoot-through fault conditions. The rectifiers are controlled using a “stacked dual boost converter cell” subtopology model that can be used in two current control modes. The dual current-control mode shapes two line currents and can achieve current distortion levels below 5%. The single current control mode shapes one line current and can achieve current distortion levels close to 5% with the rectifier output DC voltage at the standard level associated with a rectified mains voltage. The per-unit current ratings for the switches in the three-phase PWM switch networks are around 15-20% of the input RMS line current as compared to 71% for a standard three-phase PWM rectifiers. Circuit simulations and experimental results are used to demonstrate the performance and feasibility of the rectifiers described     

基于滑模变结构控制的三相PWM整流器

在建立三相PWM整流器数学模型的基础上,针对目前三相PWM整流器动态性能较差的特点,设计了电压、电流双闭环控制系统。在内环电流的控制中,采用解耦方法对dq轴电流分别控制,为电流控制器设计了一种滑模变结构控制(SMVSC)方法。仿真实验表明:该控制方法设计简单,提高了PWM整流器的动态性能,而且较好地实现了电流的解耦控制,且使系统鲁棒性增强。     

三相电压型PWM整流器直接功率控制研究

根据三相电压型PWM整流器的瞬时功率数学模型,在矢量空间中研究了每个开关矢量对瞬时功率的不同影响,提出了一种新的直接功率控制方法,将整个矢量空间分成24个不固定的扇区,并给出相应的开关矢量表。相比于传统的直接功率控制,本文所提出的方法更加准确、高效,仿真结果验证了所提出方法的正确性和有效性。