三相四线制VIENNA整流器改进单周期控制的仿真研究

三电平VIENNA整流器因三相输入不平衡会给输入电流带来谐波污染,输出电容中点电位也存在波动。针对这一问题提出了采用单周期控制的三相四线制整流器,并对其工作原理进行深入研究。分析了采用单周期控制单边沿调制方式对输入电流的不利影响,揭示了整流器输入电流谐波含量与滤波电感、开关频率成反比。在此基础上,提出了三角载波的双边沿调制方式,改进的单周期控制可以使电感电流在上升和下降阶段都得到调制,从而有效抑制单边沿调制带来的低频奇次谐波,改善了输入电流的质量。仿真实验的结果证明了该理论分析的正确性,验证了改进单周期控制的可行性。     

三电平整流器弃用中矢量的对称三区电压矢量调制策略

根据基于目标控制的三电平PWM整流器的数学模型,详细分析了三电平各电压矢量对直流侧中点电压的影响,提出了一种弃用中矢量的对称三区的电压矢量调制策略。对该法在不同调制模式下整流器的性能进行了深入仿真研究。该方法电压矢量分区少,算法简单。由于弃用了中矢量,电压矢量调制策略本身的直流侧中点电压达到了自平衡。仿真和实验结果表明,三电平PWM整流器性能稳定,功率因数高,方法正确有效。与传统调制策略相比,当网侧电流幅值变化较大时,该方法的直流侧中点电压平衡效果仍然很好。     

VIENNA整流器中点电位平衡控制策略研究

针对三相三电平VIENNA整流器存在的中点电位波动问题,文章在传统载波移相调制技术(CPS-PWM)的基础上进行改进,提出一种14脉波的中点电位平衡控制策略。根据等效电路分析VIENNA整流器工作原理,根据空间矢量调制原理分析载波移相调制过程,确定中点电位不平衡原因,根据面积等效原理通过高频PWM异或控制脉冲实现分解冗余和非冗余矢量成分,并设立中点电位补偿系数D调节分解比例,保证中点电位平衡。实验结果表明,提出的控制算法不仅平抑中点电位波动、稳定直流侧输出电压,还降低了网侧电流畸变,且原理简明易于实现。     

三电平PWM整流器双环控制技术及中点电压平衡控制技术的研究

该文在建立了三电平PWM整流器系统数学模型的基础上,比较了三电平PWM整流器模型与直流电机模型的相似性,基于对控制对象的状态反馈解耦,提出把直流电机的双闭环控制应用于三电平PWM整流器中,使三电平PWM整流器具有良好的动态性能和稳态性能,并且保证输入电流波形正弦性好,实现了单位功率因数。同时,针对三电平PWM整流器所固有的直流侧电容中点电压平衡问题,提出根据每相输入电流方向和中点电压波动方向来优化选取冗余的正小矢量和负小矢量,实现中点电压平衡控制的方法。最后通过实验验证了双环控制器和控制中点电压方法的可行性和有效性。     

基于两类脉宽调制方式本质联系的三电平逆变器中点电压平衡控制的研究

为解决中点钳位式三电平逆变器中点电压波动问题,本文基于三电平逆变器空间矢量调制和三角载波调制两类调制方法的本质联系,提出了一种新的中点电压平衡控制方法.这种方法只需电容电压和负载三相电流信息,通过调整小矢量对的时间分配实现对中点电流的控制,控制算法简便易行,有利于计算机数字实现.仿真和实验研究结果证实了所提控制方法的有效性.     

三相四线制三电平并网变流器中点电压研究

为了确保三相四线制三电平并网变流器的可靠运行,在载波脉冲宽度调制(CBPWM)策略下提出了中点电压自平衡的一个充分条件,分析了输出各种形式电流时中点电压的自平衡情况,并通过仿真进行验证.在此基础上,提出了一种中点电压的主动控制方法.实验结果表明,该控制方法具有良好的中点电压平衡能力.     

适用于双负载模式的Vienna整流器调制方法

在工程应用中，Vienna整流器常处于双负载模式给串联电池组充电以提高效率和降低成本，此时，上、下直流侧的输出电压和功率不再相等，矢量的合成变得非常复杂。文中从载波的角度进行分析，通过注入零序电压实现了上、下直流侧输出功率的解耦和中点电压的主动控制，简化了计算过程。基于Vienna整流器拓扑的输出电平约束和调制约束分析了零序电压的约束条件，并基于上述约束条件给出了不同运行状态下Vienna整流器的上、下直流侧可输出的极限功率，为工程参数设计提供参考。此外，分析了双负载运行状态下Vienna整流器的电流过零畸变问题，提出了抑制电流过零畸变的方法，并直接给出了三相调制电压。实验结果验证了理论分析的正确性和所提方法的优越性。     

基于三电平SVPWM调制的Vienna整流器中点电压均衡控制

Vienna整流器的中点电压振荡问题会造成直流侧电容电压分布不均,导致交流侧输入电流波形畸变,开关器件承受电压不一致而损坏等问题。针对Vienna整流器中点电压不平衡的问题,研究了三电平空间矢量调制对Vienna整流器中点电压产生的影响。首先介绍了Vienna整流器的工作原理,然后分析了空间矢量对中点电压的影响,并基于SVPWM调制提出了一种中点电压波动的抑制策略。最后,搭建了15 kW实验样机,验证了所提控制策略的有效性,解决了中点电压不平衡的问题,明显改善了输入电流波形质量。     

单相三电平PWM整流器双环控制系统的研究

为了得到单位功率因数、较低的电流谐波和较小的电压开关应力,对单相二极管箝位型三电平PWM整流器的双环控制系统进行了研究.中点电压平衡问题是三电平变换器的一个固有问题,因此针对单相三电平变换器进行了深入分析,并提出了一种中点电压平衡的Bang-Bang控制方法.仿效直流电机的转速电流双闭环控制,建立了三电平PWM整流器的双环控制模型,通过工程设计获得了良好的稳态和动态性能,保证了输入电流正弦化和单位功率因数.实验结果验证了控制方案的正确性和可行性.     

基于零序电压分量注入的单相三电平NPC整流器脉宽调制方法

直流侧中点电位电压偏移是多电平中性点钳位型变流器的主要缺点。以单相三电平NPC整流器为研究对象,以实现直流侧中点电位无漂移为控制目标,以传统的单相三电平单极性载波脉宽调制方法为基础,首先提出一种基于零序电压分量注入的载波脉宽调制算法;然后在此基础上给出基于零序电压分量极限值注入的载波脉宽调制算法;并给出这2种方法的零序电压分量的设计方案;最后,对这2种方法进行了详细的理论分析、计算机仿真和1kW样机实验对比验证。研究结果表明：所提出的2种算法都能有效实现直流侧中点电位平衡控制,其中基于零序电压分量极限值注入的载波调制算法的中点电位控制具有更快动态响应速度,且其网侧电流的高次谐波主要分布在开关频率附近;而基于零序电压分量注入的载波调制算法的网侧电流高次谐波主要分布在2倍开关频率附近。但是在一个调制信号周期内,基于零序电压分量极限值注入的载波调制算法的开关切换次数比基于零序电压分量注入的载波调制算法低25％左右。     

一种新型的三电平VIENNA整流器调制策略

对三相三线三电平VIENNA整流器进行研究,构建了整流器电压和电流双环控制环路。针对该整流器降低开关损耗和中点电位控制问题,在分析冗余小矢量对中点电位影响的基础上,首先提出了2种新的对中点电位影响相反的五段式断续调制序列,在此基础上又提出了旨在降低开关损耗的集中式大电流不动作调制原则并引入一角度调节量对不动作区域进行拓展,实现了兼顾中点电位平衡控制的同时最大限度地降低开关损耗。仿真和实验进一步验证了所提调制策略的有效性。     

基于IHPWM的三电平VIENNA整流器中点电位平衡策略

针对三电平VIENNA整流器固有的中点电位波动问题,详细分析了中点电位平衡控制的可控和不可控区域,提出了一种改进型混合调制IHPWM(improved hybrid pulse width modulation)策略,即在可控区域采用空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)策略,在不可控区域采用虚拟空间矢量脉宽调制VSVPWM(virtual SVPWM)策略。仿真实验表明,改进型混合调制方法能够有效地降低低频脉动,更好地平衡中点电位。     

二极管箝位型三相三电平PWM整流器研究

分析了三电平变换器中点电位不平衡的原因;讨论了空间矢量控制方法中不同矢量对中点电位的影响;研究并提出了无电流传感器的中点电位平衡滞环控制方法,该方法无需额外的硬件检测环节就能实现电容均压。样机实验证明,三相三电平电压型PWM整流器实现了高功率因数,其结果验证了该平衡控制方法的可行性和有效性。     

带中点电位平衡的VIENNA整流器反推控制研究

由于VIENNA整流器具有强耦合及非线性的特点,在建立VIENNA整流器d-q坐标系数学模型的基础上,采用反推控制策略实现对于直流电压以及d-q轴电流的控制。将基于两电平空间矢量脉宽调制SVPWM（space vector pulse width modulation）的简化算法移植到VIENNA整流器中,分析了VIENNA整流器SVPWM工作原理,并在此基础上采用软件算法调整P、N小矢量的作用时间,实现中点电位的平衡。最后,利用Matlab/Simulink软件搭建仿真平台,验证所提控制策略的合理性以及有效性。在中点电位平衡作用下,与传统的PI控制相比,反推控制增加了输出直流电压的稳定性,改善了电流谐波,并进一步提高了功率因数,使得VIENNA整流器有更好的动态响应性能。     

三电平脉冲宽度调制整流器定频直接功率控制

在传统的直接功率控制和电压定向控制的基础上,给出了三电平脉冲宽度调制整流器的数学模型,提出了一种固定开关频率的三电平脉冲宽度调制整流器直接功率控制方法。该控制结构为直流电压外环、功率控制内环,实现了有功功率和无功功率的动态解耦,且采用空间电压矢量调制,开关频率固定,简化了滤波器的设计。仿真结果表明,该控制方法能保证中点电位平衡、网侧电流谐波小,具有良好的动、静态性能,实现了单位功率因数运行。     

三电平PWM整流器中点平衡控制技术的研究

研究了三电平PWM整流器优化设计问题,由于在流侧中点电压不平衡,引起输出波形质量不好,系统不稳定。为了解决中点平衡问题,分析了造成中点电压不平衡的原因以及小矢量对中点电压的影响。针对小矢量引起中点电压不平衡,提出了一种基于9段式与7段式混合调制的矢量调制方法。在该方法中,对小矢量未能成对参与调制的扇区,根据中点电压的大小选择采用9段式的矢量调制方法或7段式的矢量调制方法。在9段式矢量调制算法中,有两对小矢量参与调制,选择作用时间长的那对小矢量,结合时间分配因子,重新分配时间。最后采用Matlab软件搭建模型,对中点平衡算法进行仿真,实验结果验证了该算法对中点电压平衡控制的有效性。     

三电平空间矢量脉宽调制整流器的简化控制算法

针对二极管箝位型三电平PWM整流器,根据其在同步旋转由坐标系中的数学模型,采用有功、无功电流解耦的双闭环控制策略,并提出一种简化的三电平空间矢量脉宽调制（SVPWM）及中性点平衡控制算法,解决了传统三电平SVPWM算法计算量火,难以实现实时控制以及中性平衡控制复杂的问题。仿真结果表明,摹于简化控制算法的二极管筘位型三电平SVPWM整流器直流电压稳定、功率因数高、交流侧电流谐波含量低、能量双向流动,可广泛应用于高压、大功率整流场合。