基于无源性理论的电压不平衡条件下PWM整流器非线性控制策略

针对PWM整流器在电网电压不平衡条件下直流侧电压出现二次谐波和交流侧出现负序电流的问题,在分析了PWM整流器数学模型的基础上,设计了一种基于无源性理论的PWM整流器非线性控制器。在Matlab下建立了PWM整流器仿真系统模型,对所设计的非线性控制器进行了仿真验证,并与传统的双dq-PI控制策略进行了比较。仿真试验结果表明,所设计的基于无源性理论的非线性控制器可以根据控制目标有效地抑制直流侧二次谐波或交流侧负序电流,与传统的双dq-PI控制器相比具有更好的动态性能。     

基于DSP+单片机的三相电压型PWM整流器控制系统设计

介绍了三相电压型PWM整流器主电路拓扑结构,重点分析了交流侧电感和直流侧电容对系统性能的影响。基于DSP+单片机双控制器设计了一种三相电压型PWM整流器控制系统,提出了一种交流侧电感和直流侧电容的设计方法,并确定了二者的取值范围。最后针对交流侧电流谐波含量和直流侧电压动态响应速度进行了相关实验。实验结果表明:整流器交流侧电流谐波含量较少,直流侧电压脉动较小,系统响应速度快,抗干扰能力强。验证了所述控制系统和设计方法的有效性。     

电网不平衡条件下PWM整流器的并联控制方法

针对电网不平衡的情况下三相电压型PWM整流器易产生交流电流和直流电压谐波的问题,提出采用两组PWM整流器并联形式的解决方案. 一组作为主整流器,用以产生正序电流,另一组作为辅助整流器,用以产生负序电流,同时保证主、辅整流器输出到直流侧的瞬时功率之和不含交流分量.推导正、负序电流与电网正、负序电压及直流功率的关系,并设计出控制系统.建立基于Matlab的三相电压型PWM整流器的仿真平台对三相电压型PWM整流器在电网电压不平衡时不同负载工况的条件下进行充分仿真研究.仿真结果表明,本文所提出的方法能够将三相电压型PWM整流器的谐波抑制到电网平衡条件下的水平.     

电网电压不平衡情况下三相并联型PWM整流器的控制策略

电网电压不平衡情况下的并联型PWM整流器控制策略是保证其安全稳定运行的关键技术。传统控制算法存在坐标变换运算量大、控制结构复杂、直流母线电压波动以及电网电流畸变等问题,为此提出了一种基于静止坐标系下的并联型PWM整流器控制策略,建立了电网电压不平衡情况下的数学模型,给出了抑制正序、负序和零序环流的基本原理,提出了直流电压外环采用比例积分谐振控制器和网侧电流内环采用比例反馈谐振控制器来消除直流母线电压波动和网侧电流谐波的控制方法,给出了PWM整流器并联运行的整体控制框图,设计了比例反馈谐振控制器参数。最后,通过仿真软件进行了仿真研究,仿真结果研究了所提出算法的可行性和有效性。     

基于滑模控制的三电平PWM整流器建模及仿真

建立了中点箝位三电平PWM整流器的数学模型,为提高系统直流环节动态响应,设计了基于PI调节的电流内环和滑模变结构的电压外环的双闭环控制器。仿真结果表明:该PWM整流器可以有效抑制谐波,实现网侧单位功率因数控制,与常规PI控制器相比,滑模控制器的应用使得直流环节的动态性能得到明显改善。     

电网不平衡时电压型PWM整流器混合无源控制

针对国内外电网不平衡时电压型PWM整流器控制策略存在控制结构复杂和控制性能不佳的问题,提出了由直流电压环(PI)与无源电流控制器组成的电压型PWM整流器混合无源控制器。基于整流器的EL(Euler-Lagrange,EL)模型,利用阻尼注入方法设计了无源电流控制器。根据无源电流控制器确定出具有补偿电网不平衡功能的开关函数。该混合无源控制器只需电压、电流的实时值,通过混合无源控制器就可消除或抑制整流器输入电流中的所有谐波且使整流器具有恒定的直流电压;可使整流器具有良好的性能和简单的控制结构。仿真和实验结果表明,电网不平衡时电压型PWM整流器混合无源控制是可行的。     

基于CPS-SPWM级联型DSTATCOM直流侧稳态分析及电容容量设计

基于四象限双H桥变流器级联型的主电路结构以及CPS-SPWM的调制策略,在建立SPWM-H桥变流器数学模型的基础上,详细分析了对应于三相不对称畸变补偿电流分量(无功、负序及谐波电流)时DSTATCOM各级联功率单元H桥逆变器直流侧电流变化规律,以及基于单位功率因数的H桥整流器直流侧电流变化规律,并据此建立了功率单元直流侧各电流数学模型.结论显示,稳态条件下,直流整流侧电流包含2次交流分量和直流分量irdc-.而直流逆变侧电流不仅包含与无功和负序补偿电流分量对应的2次交流分量,以及等于irdc-对应于整流器与逆变器之间有功功率传递的直流分量,还包含与谐波补偿分量对应的4,6,…偶次交流分量.最后,根据所建立的直流侧电容电压、电流数学模型,结合电容电压控制的稳态和动态性能指标要求,给出了直流电容容量的设计方法.仿真结果表明,基于该主电路拓扑及电容参数设计方法的DSTATCOM,其直流电压稳定、均衡控制简单可靠、动态响应速度快,对非线性、不平衡冲击性负荷的补偿效果较好.     

一种新型三相电压型PWM整流器混合控制方法

为了提高三相电压型PWM整流器直流电压响应特性,提出了基于EL模型的无源控制与非线性PI控制相结合的混合控制方法。根据电压型PWM整流器主电路的拓扑结构,建立了其在两相同步旋转dq坐标系下的EL模型。利用基于EL模型和注入阻尼方法设计的无源控制器控制交流电流,利用非线性PI控制器控制直流电压,使整流器直流电压具有优秀的动、静态特性和对负载的鲁棒性;同时,也实现了交流电流正弦化及单位功率因数。仿真和实物实验结果均表明,提出的三相电压型PWM整流器混合控制方法是可行的。     

一种新颖的单相PWM整流器控制器

PWM（Pulse Width Modulation）整流器具有输入功率因数可调,四象限运行等特点,是具有较好应用前景的一款电力电子装置。在分析了单相PWM整流器四象限换流工作方式的基础上,从提高功率因数和提高装置的响应速度两个方面进行考虑,设计了单相PWM整流器的控制器。由于传统的滞环电流控制存在开关频率不固定,对开关器件的频率要求较高,且增加开关损耗,本设计采用定频滞环电流控制;在控制策略的选择中,同时也考虑了单相PWM整流器直流侧电压二次谐波的影响,为了不影响响应速度,本设计并没有在直流侧采用LC滤波器或陷波器,而是采用二次谐波电压补偿的方法。仿真实验结果进一步验证了所设计的控制器不仅提高了装置的功率因数,同时也加快了其响应速度。     

三相电流型多电平整流器的频域特性

基于双重傅里叶变换方法,对多模块并联的三相电流型多电平整流器在频率域的一些工作特性定量地进行了数学分析。文中主要研究了采用载波相移SPWM技术时,三相电流型多电平整流器交流侧电流的谐波特性和直流侧电压的谐波特性。研究结果表明,采用载波相移SPWM技术时,该整流器不仅在交流侧可以获得等效高频载波的多电平PWM电流波形,而且其直流侧电压中不包含低次谐波,最低次边带谐波群发生在N(N为整流器的并联模块数)倍载波频率处。最后,本文将频域分析结果应用于该整流器的参数设计,提出了一种简单、通用的分流电感参数的设计方法。仿真和实验结果对本文的理论分析进行了验证。     

电网电压不平衡下直接功率矢量控制

基于三电平PWM整流器的数学模型,结合瞬时功率理论得到了三电平PWM整流器的功率数学模型。通过对电网电压不平衡时整流器进行分析得到了功率表达式。根据功率数学模型提出了用于电网电压不平衡抑制交流侧三相电流负序分量的DPC-SVM控制策略。仿真和实验结果表明,此处提出的控制策略能有效抑制交流侧负序电流。     

单相PWM整流器设计

针对目前非线性化负载大量使用引起电网谐波和无功污染日益严重的问题,设计对电网污染很小的单相PWM整流器。通过建立和分析单相电压型PWM整流器的拓扑结构和数学模型,给出了该系统的电压、电流双闭环控制方法。该方法采用构造虚拟电流的方法进行电流内环的解耦控制,并通过分析系统的瞬时有功、无功功率流以实现电压外环的线性化控制。对系统进行基于Matlab/SIMULINK的仿真分析,并进行硬件设计,搭建整流器实验模型,以进行实验验证。仿真和实验结果验证了该电压、电流双闭环控制方法的可行性,同时表明单相PWM整流器具有网侧单位功率因素运行、网侧电流正弦化、直流输出电压纹波小等优点,对电网的谐波和无功污染很小。     

Z源PWM整流器直流侧控制策略的研究

三相电压型Z源PWM整流器既能实现传统PWM整流器的功能,又能实现输出电压的降压变换,并提高了桥臂开关管的抗干扰能力。将Z源整流器等效为交流侧PWM整流和直流侧Z源网络降压变换两级控制系统,重点研究了直流侧的状态空间平均建模方法,得到了系统的小信号控制模型,并推导了从直通占空比到输出电压的传递函数。针对直流侧Z源网络采用电压单闭环控制系统时,输出电压纹波大、稳定性差的问题,提出了引入Z源网络电感电流内环与输出电压外环的双闭环控制系统,并分析了双闭环PI调节器的参数设计方法。仿真和实验结果表明,所建立的Z源整流器模型以及控制系统的设计是正确可行的。     

单相PWM整流器消除二倍频纹波的非线性控制策略

在单相PWM整流器系统中,直流侧存在2次谐波不可避免,通常需要在直流侧并联容值较大的电解电容。为了实现整流器直流母线电压的稳定,同时降低网侧电流畸变,分析并比较了两种谐波补偿的拓扑,设计了一种基于反步法控制策略,对电流、电压子系统模型设计非线性控制器,分别判断子函数导数的负定,以此来实现系统的稳定和动态响应特性,最后利用PSIM仿真软件和实验样机上进行实验验证,实验结果证明该电路是正确可行的,可减小滤波电容的容值,提高功率密度。     

整流器的谐波分析方法

提出了分析整流器谐波产生机制的新方法,可克服传统的电流源注入分析法无法考虑整流器产生的谐波与系统之间的相互影响的缺点.基于调制理论和傅里叶变换理论,在频域中求解整流器的交流侧和直流侧各变量的相互关系,推导发现整流器的交流侧端口电压和端口电流的各次谐波分量可用一谐波耦合导纳矩阵来关联.该谐波导纳矩阵的各元素与整流器交流供电端的谐波电压各分量无关,是独立于系统谐波状况的定常矩阵.该方法将整流器时域的非线性特征转化为频域的线性矩阵,直观地体现了整流器的交流侧电流和电压谐波各分量之间的耦合关系.用所提方法分析整流器产生的谐波不需迭代求解,且具有较高的精度.时域仿真算例结果验证了该方法的有效性和精确度.     

基于DSP单相PWM整流器的控制器研究

对于单相PWM整流器,为了减少直流侧电压二次波动对网侧电流的影响,实现网侧电流正弦化及输入端高功率因数,探讨了一种消除直流侧二次波动对网侧电流影响的谐波抑制方法.分析了单相PWM整流器的工作原理和直流侧电压二次波动的原因,并设计了消除二次波动对网侧电流影响的数字陷波滤波器及控制算法.通过计算机仿真及实验对该算法与常规控制算法进行对比,验证了该算法的优越性,即该算法能够有效消除直流侧二次波动对网侧电流的影响并改善网侧电流波形.     

一种新型电压型PWM整流器混合控制研究

针对三相电压型PWM整流器在两相同步旋转dq坐标系下的系统模型为两个控制量、三个被控量的特点,提出由电压平方PI控制器控制直流电压、无源控制器控制交流电流的混合控制策略。该策略可使整流器实现网侧单位功率因数、电流低谐波及直流电压恒定控制,且具有强的鲁棒性和优良的动静性能。仿真和实验结果表明,该控制方案是可行的。     

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。     

电流型PWM整流器的不平衡控制

在电网电压不平衡的条件下,以电压平衡为约束条件设计的三相电流型PWM整流器(CSR)会在其直流侧和交流侧分别产生偶数次和奇数次非特征谐波,该非特征谐波严重影响了CSR的性能。本文基于瞬时功率理论,首先推导了电网电压不平衡情况下三相CSR交流侧的瞬时有功功率平衡的表达式,进而以消除整流器直流侧脉动功率和实现网侧可控的功率因数为目标,提出了网侧指令电流的控制算法。另外,在αβ静止坐标系中,提出了基于滑模控制的交流电流控制策略,实现了电流的无差跟踪。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

基于STM32的三相高功率因数整流器

针对二极管不控整流和相控整流电流波形畸变严重、谐波分量大、功率因数低等问题,建立了三相PWM整流器的低频等效数学模型,设计了电压、电流双闭环PI控制器,制定了合理的PWM控制策略,并通过实验对整流器模型、控制器和控制策略进行了验证。实验结果表明,本文设计的整流器交流侧电压和电流波形基本同相,即网侧功率因数高。说明PI控制器的稳定性较高,控制策略设计合理。