三相BUCK型SVPWM整流器LC振荡阻尼混合控制

为了抑制电流型PWM整流器输入侧LC滤波器谐振引起网侧电流畸变和系统振荡,提出了一种采用有源阻尼控制和改进SVPWM技术结合的控制策略。采用虚拟谐波阻尼器的有源控制策略,在控制过程中增加虚拟的等效阻尼电阻,能够在不改变基波功率流动的前提下抑制LC谐振引起的畸变和振荡。分析BUCK型PWM整流器的数学模型,比较无源阻尼和有源阻尼控制优缺点,在采用改进SVPWM的BUCK型整流器中引入有源阻尼补偿器。仿真和实验结果表明,所提出的控制方法能够有效地减小线电流畸变,改善系统稳定性,具有一定的工程实用价值。     

LCL滤波的电压型PWM整流器的有源阻尼控制

为抑制LCL滤波器的谐振,解决采取增加电阻方法带来的PWM整流器功率损耗问题,提出了基于虚拟电阻思想的新型有源阻尼控制策略.滤波电容电压经过比例处理后注入整流器输入电流,通过改变参考输入电流,滤波器的谐振得到了有效抑制.该控制策略不会带来功率损耗及效率降低问题,并且参数的选择非常简单.为了说明阻尼电阻的作用,并对LCL滤波的PWM整流器的数学模型做了分析.最后的仿真结果证明了所提出的控制策略是正确可行的.     

三相电流型整流器及其控制策略的研究

分析了用于蓄电池充电的电流型整流器(Current Source Rectifier,CSR)主电路拓扑结构,采用了三值逻辑空间矢量调制,建立了dq坐标系下三相CSR多环路直接电流控制的线性大信号数学模型。针对模型中d、q轴的耦合影响问题,采用了一种前馈解耦控制方法,消除了系统的非线性、耦合特性,从而简化了控制环路的设计。其次,针对LC滤波器的谐振问题,引入了一种基于电容电压反馈的有源阻尼控制策略,Bode图分析结果验证了控制策略的有效性。研究结果表明,三相CSR直流侧输出电流、交流侧输入电流均能保证快速动态响响应,网侧电压电流实现了单位功率因数,同时电流内环引入的前馈有源阻尼控制有效抑制了LC滤波器的谐振,使网侧电流的THD值由4.55%降到了2.17%。     

基于虚拟电阻阻尼的三相并网逆变器控制设计

为抑制三相并网逆变器中LCL滤波器带来的谐振尖峰,提出一种结合有源阻尼和无源阻尼方案的虚拟电阻阻尼设计,用来取代常见的串联在电容上的电阻。通过对系统传递函数和波特图的分析比较,给出一种基于检测电容电流的虚拟电阻阻尼设计方案;运用Matlab仿真验证了设计方案的有效性,同时也证实了其相对传统无源阻尼法对电流THD的改善;最后,仿真证实了虚拟阻尼法在发生跳载时能快速响应,并一定程度上抑制超调量。     

矩阵变换器的阻尼输入滤波器设计

在输入侧将矩阵变换器等效为一个buck型PWM整流器,推导出了采用LC滤波器的矩阵变换器输入电流与输出电流及输入电压之间的传递函数关系.给出了输入滤波器中的电感及电容参数选择方法.分析表明若输入滤波器仅采用LC电路将导致谐振频率附近输入电流振荡,引起系统不稳定.给出了一种带阻尼的输入滤波器的设计方法并进行了仿真验证.同...     

LCL滤波的PWM整流器新型控制策略

为了减少PWM整流器开关频率附近高次谐波的含量,采用三次LCL滤波器。但考虑到LCL滤波器存在谐振问题,如果控制策略不合适会导致系统不稳定,且增大输入电网电流的谐波畸变率,提出基于虚拟电阻思想的控制策略。采用控制算法取代阻尼电阻的作用,增加系统的稳定性。此外对LCL滤波的三相电压型PWM整流器的完全和低频数学模型进行了详细分析,并对控制器的设计提出了理论指导。最后的仿真结果证明所提出的控制策略正确可行。     

含LCL滤波的测功用永磁同步发电机电流控制策略

永磁同步电力测功机系统将永磁同步发电机通过PWM整流器实现能量回馈,相比于传统的功率吸收型测功机节约大量能源,其电流精确控制技术值得研究。近年来LCL型滤波器被广泛用于电压源型PWM整流器滤波,其控制策略备受关注。为了提高由LCL滤波的永磁同步发电机电流控制系统性能,文章提出一种整流器侧电流反馈加电动势前馈补偿的电流控制策略。首先建立了由LCL滤波的三相永磁同步发电机PWM整流发电系统的数学模型,然后对LCL滤波器的整流器侧电流反馈有源阻尼控制进行了分析,接着提出了有电动势微分前馈的整流器侧电流反馈的定子电流控制策略,最后通过Simulink仿真验证了所提出的控制策略。仿真结果表明所提出的控制策略能够很好的抑制永磁同步发电机的定子电流谐波,提高了电流控制的精度,保证发电机很高的功率因数输出。     

基于电感电压反馈和输入整形技术的LC滤波器混合阻尼控制

电流型PWM整流器采用LC环节来滤除谐波及帮助器件换流,LC型滤波器呈二阶特性,存在谐振尖峰,且电容阻尼较小,在控制系统存在扰动的情况下,容易引起电流波形畸变和振荡。提出了一种采用输入整形技术和电感电压反馈结合的控制策略,输入整形技术能够有效地抑制小阻尼系统的振荡,电感电压反馈控制能够在外部干扰抑制网侧电流波形畸变。结合两者的优点,可有效地解决电流型脉宽调制整流器网侧电流振荡和畸变。仿真验证了所提出的控制策略能够有效减少电流畸变,增加系统的稳定性,并具有一定工程实用性。     

静止坐标系下电流型PWM整流器电流环控制策略研究及其参数设计

通过分析三相脉宽调制电流型整流器(current source rectifier,CSR)在两相静止坐标系中的数学模型,利用瞬时功率理论建立电压定向的CSR功率控制策略。为了有效抑制整流器输入侧LC滤波器产生的并联谐振,文中引入电容电压反馈有源阻尼控制环路。采用频域法对电流内环开环传递函数进行研究,针对静置坐标系下电流内环在动态响应和稳定性方面的限制,提出电流内环级联滞后补偿控制方法。详细研究电流内环比例谐振控制器及各参数对其性能的影响,并根据性能指标要求确定系统参数。利用根轨迹分析滤波电感变化对电流内环稳定性影响,并明确有源阻尼反馈增益与系统鲁棒性的关联性,最后对控制器进行离散化处理以实现数字控制。仿真和在60 kVA三相CSR样机实验结果表明,所提出的控制方法能够实现良好的动、静态性能,单位功率因数以及有效抑制网侧电流畸变。     

矩阵变换器的阻尼输入滤波器设计

在输入侧将矩阵变换器等效为一个buck型PWM整流器,推导出了采用LC滤波器的矩阵变换器输入电流与输出电流及输入电压之间的传递函数关系。给出了输入滤波器中的电感及电容参数选择方法。分析表明若输入滤波器仅采用LC电路将导致谐振频率附近输入电流振荡,引起系统不稳定。给出了一种带阻尼的输入滤波器的设计方法并进行了仿真验证。同时分析了矩阵变换器的电磁传导发射EMI特性,指出工业化的矩阵变换器需要加装EMI波器。     

LCL滤波的三相整流器主动阻尼控制方法

LCL作为三相电压型有源整流器的输入滤波器存在稳定性问题,通常安置阻尼电阻以避免系统发生谐振.为使LCL滤波的有源整流器在无阻尼电阻的情况下稳定运行,以电压空间矢量控制为平台,提出引入交流滤波电容电流环的主动阻尼控制策略,改变了系统原本不稳定的极点.考虑采样保持、运算及PWM更新引入的延时,建立了包括电流控制环和LCL滤波器在内的存在一个采样周期延时的简化离散模型,并在z平面分析系统的稳定性,优化滤波电容电流环的放大系数.LCL滤波的电压型有源整流装置实验结果表明,整流器未发生电流谐振现象,证明了所提出的主动阻尼控制策略及稳定性分析方法的正确性.     

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。     

LCL滤波的PWM整流器新型控制策略研究

为了减少PWM整流器开关频率附近高次谐波的含量,文中采用了三次LCL型滤波器.为了提高系统的稳定性,抑制滤波器的谐振,在双闭环控制的基础上提出了一种基于虚拟电阻思想的控制策略.通过对滤波电容电流的积分处理,改变了系统传递函数的极点,确保了系统的稳定运行.此外,文中对LCL滤波的三相PWM整流器数学模型进行了详细的分析,并从理论和仿真两方面证明了LCL滤波器的优越性能.最后的仿真结果证明了该控制策略是可行的.     

三相并网逆变器LCL滤波器的研究及新型有源阻尼控制

相比较传统的L型滤波器,LCL滤波器以其较低的成本和更好的高次滤波衰减能力适合应用于大功率场合下的三相并网逆变器。文章详细分析了根据逆变器电压电流传感器安装位置不同导致网侧等效阻抗的变化以及对并网逆变器采用不同电流控制方式时的系统稳定性。针对LCL滤波器本身存在的谐振问题以及传统的增加滤波器无源阻尼电阻会带来系统额外的功率损耗,降低变流器效率等缺点,文章通过建立基于LCL滤波器滤波电容串联和并联阻尼电阻的系统控制模型,构建系统传递函数并利用系统传函等效原则,选择滤波电容电压前馈分别实现基于有源虚拟阻尼电阻串联和并联的LCL滤波器系统控制方案,给出前馈系数计算方法。最后通过仿真和实验验证了采用基于有源虚拟阻尼电阻并联LCL滤波的三相并网逆变器控制策略,仿真和实验结果表明在不增加系统额外功率损耗的同时,逆变器并网电流工作稳定且谐波含量低。     

一种基于分裂电容的LCL型并网逆变器阻尼策略

针对LCL滤波器存在谐振尖峰导致系统稳定性不佳的问题,基于阻尼谐振峰的思想,考虑分裂电容结构, 推导出虚拟电阻的等效模型,提出了电容电流反馈虚拟电阻方案,进而分析了不同情况下的虚拟电阻抑制效果.其次 外环采用PQ控制对控制逆变器的输出功率进行调节,改善了逆变器的控制性能.仿真分析所提控制策略,结果表明 与电容电流比例反馈方案对比,所提控制策略具有更大的相位裕度,并网电流畸变率也从１．５５％降至０．４８％,提升 了并网功率因数.     

一种低电压应力的隔离型SWISS整流器

针对单管正激SWISS整流器高频开关管电压应力大、移相全桥SWISS整流器有直通风险等问题,基于传统SWISS整流器进行设计,提出一种双管正激SWISS整流器拓扑。将双管正激变换器和SWISS整流器进行结合,实现了SWISS整流器的电气隔离,减小了高频开关管的电压应力;同时,输出电路的每个桥臂由一个二极管和一个开关管串联组成,提高了整流器的可靠性。对双管正激SWISS整流器的工作原理和开关管的电压应力进行详细分析,并针对扇区边界处输入电流振荡问题,设计一种两级滤波器用于抑制电流振荡。最后在仿真平台验证了该整流器拓扑的可行性和两级滤波器的有效性。     

基于PI与重复复合控制的并网整流器并网系统研究

在详细分析三相三电平桥式并网整流器工作原理的基础上,针对传统电流内环单PI控制策略难以实现对交流信号无误差跟踪且谐波抑制能力较差等问题,提出并采用了PI控制与重复控制相结合的复合策略实现了并网整流器的单位功率因数控制,给出了详细的理论分析与设计方案。为验证文中控制策略的可行性,进一步构建了完整的系统仿真模型与实验平台。实验结果表明:文中设计并采用的控制策略可有效提升系统性能,输入电流THD得到显著改善,该控制策略结构简单,且便于数字化实现,对于并网整流器的设计具有一定参考意义。     

无桥PFC新型控制算法

针对无桥功率因数校正(PFC)电路在传统控制算法下,由于升压电感位于电网交流侧而存在输入电流过零点畸变问题,提出了一种新的高功率因数控制策略。在新控制策略下,避免了无桥PFC电路在输入电压过零点处输入电流畸变,同时使输入端达到很高的功率因数。论文详细分析了传统控制算法下无桥PFC输入电流过零点畸变的原因,推导了输入电流畸变的时间范围,讨论了影响输入电流THD的相关因素,然后比较了两种控制策略下电源的PF值和输入电流THD,最后通过仿真和实验验证了新型控制策略在抑制电流谐波畸变率方面的正确性和优越性。     

基于无源与自抗扰的Vienna整流器控制策略研究

为提高整流器抗干扰能力与减少对电网的不良影响,采用T型VIENNA整流器实施直流输出电压、交流输入电流的综合控制。在建立三相T型VIENNA整流器数学模型的基础上,提出非线性虚拟阻尼注入的无源电流控制算法,使输入电流具有跟踪速度快、稳态精度高、谐波畸变率低的特性;采用直流侧电压反馈误差非线性控制的自抗扰算法,实现了在负载扰动和电网电压波动时直流侧电压的快速恢复和稳定输出。该控制策略与典型的电压比例-积分调节(proportional-integral controller,PI)+电流PI或传统无源电流控制策略相比,可使Vienna整流器运行于高功率因数,低谐波畸变率,直流侧输出电压稳定,抗负载、电网电压扰动能力强。仿真与实验结果验证了T型Vienna整流器电压、电流误差非线性控制的无源与自抗扰策略的可行性和有效性。     

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。