基于d-q变换的400 Hz三相四线高功率因数整流器

针对航空400Hz三相四线的高功率因数整流器系统进行分析,应用d-q旋转坐标变换控制策略实现输入电流基波与输入电压相位的严格一致,从而达到了输入电流零静差的控制目的,同时通过调整0轴的参考值来实现对输出串联电容的均压控制.最后通过实验验证了理论分析的可行性.     

数字控制400Hz三相四线高功率因数PWM整流器研究

根据航空电源系统中AC-DC静止变流器的应用需要,设计了一套数字控制400Hz三相四线高功率因数PWM整流器系统。传统的直接电流控制方法由于被控量是交流信号,因而存在着相位静差问题,本文采用基于dq同步旋转坐标变换的空间矢量控制方法,实现了输入电流与输入电压间的相位无静差控制,实现了高功率因数目的;针对三相四线结构输出串联电容均压问题,本文提出了输出串联电容均压环与中线电流环串联的双闭环控制方法,实现了输出串联电容均压控制。最后在理论分析与仿真的基础上搭建了3kW原理样机,仿真和实验结果均验证了该系统控制方法的正确性与可行性。     

基于虚拟正交变换的三相高功率因数整流器

高频PWM整流器可实现正弦输入电流,能在全功率范围达到单位功率因数。而在400 Hz配电系统中,由于开关频率的限制,整流器的电流环将存在较大静差。针对上述问题,分析了400 Hz三相四线高功率因数整流器的控制器设计,并应用虚拟正交变换方法设计了一种新型控制策略,实现了输入电流零静差和各相独立控制,同时通过调整PWM波的直流偏置来实现输出串联电容的均压控制。最后通过实验验证了理论分析的可行性。     

谐波电网电压下PWM整流器增强运行控制技术

在推导考虑5、7次谐波电网电压下脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器瞬时有功和无功功率数学模型基础上,以实现输入电流无谐波或输入功率无波动为控制目标,提出两种谐波电压下PWM整流器增强运行控制方案,进而讨论不同控制目标下PWM整流器基波和谐波电流指令计算原则。为实现谐波电压下基波和谐波电流的准确控制,设计在基频同步旋转坐标系、5倍频同步旋转坐标和7倍频同步旋转坐标系下的多PI电流控制方案。最后通过1 kW PWM整流器的实验系统搭建和实验结果分析,验证理论分析的正确性以及多PI电流控制方案的有效性。     

新型三相PWM整流器无交流电压传感器控制方法

针对三相脉冲宽度调制(PWM)整流器无交流电压传感器控制策略中,虚拟磁链定向算法会引入直流偏置误差的问题,研究了一种新的交流电压观测方法。利用三阶广义积分器能对特定频率正弦信号实现无静差跟踪的特性,构造正交信号发生器,对两相静止坐标系下的交流电压进行估算,实现三相PWM整流器无交流电压传感器的控制方法。该方法无需对电流信号进行微分运算,对噪音不敏感,且能避免纯积分运算存在的问题;采用该方法估算电网电压相当于对其进行了滤波处理,能够保证整流器输入电流波形正弦度好,谐波含量小。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。     

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。     

基于间接电流控制的电流型PWM整流器

针对电力电子装置给电力系统带来谐波污染和功率因数下降的问题,建立了三相电流型PWM整流器在abc坐标系下的数学模型,并在该坐标系下通过控制三相电流型PWM整流器交流侧电流的基波和相位,进而间接控制网侧电流的间接电流。通过仿真和实验验证,该控制策略完全可以实现网侧电压电流单位功率因数,且直流侧电流趋于稳定。     

基于AC电压估计和电流重构的PWM整流器研究

在详细分析PWM整流器数学模型的基础上,提出了一种基于交流电流重构和交流电压估计的PWM整流器控制方案,该方案同时去掉了交流输入电流和交流输入电压传感器,根据开关信号和直流电流对三相交流电流进行重构,利用交流输入电压估计器对三相交流输入电压进行估计,然后在d-q旋转坐标系中对交流电流的d,q分量进行解耦控制.实验结果表明,该方案在减小装置体积、节省成本、提高系统可靠性的同时,能够有效地抑制注入电网的谐波,使交流输入电流为正弦波,实现单位功率因数控制.     

三相高功率因数电压型PWM整流器控制策略

研究了三相高功率因数电压型脉宽调制(PWM)整流器的控制策略,提出了建立三相电压型PWM整流器主功率电路小信号模型的方法,设计了电压控制器。详细地分析了三相电压型PWM整流器的高频数学模型,介绍了两相静止坐标系下和两相旋转坐标系下实现高功率因数的控制方法。在旋转坐标下,输入电压、电流是直流量,电流调节器采用PI调节器可实现输入电流无静差地跟踪给定电流,从而实现网侧的单位功率因数。根据瞬时功率守恒原理推导了功率电路的传递函数,建立了电压开环的小信号模型,进而设计了电压外环调节器。实验结果表明,文中控制参数确定方法是正确的,提出的控制策略可以进行三相PWM整流器的工程化设计。     

变电感参数三电平不可逆PWM整流器的电流PI优化控制

在矢量控制PWM整流中,需要精确地输入电感值作为控制参数。而高功率密度AC-DC整流器中输入电感常采用铁粉心作为电感材质,这些材质磁心的电感值随着输入电压、输入电流和负载的变化而变化,电感值的变化导致电流环增益和控制参数发生变化。因此,采用传统的控制方法比较难满足宽输入电压和变电感量条件下整流器控制性能的要求。文中提出采用优化电流PI控制器的矢量控制实现三相三电平不可逆PWM整流,该策略能够在宽输入电压范围和变电感值下实现PF(Power Factor)值和电流THD的优化控制。文章在分析三电平不可逆PWM整流器电路模型基础上提出优化PI控制器的矢量控制算法实现过程,借助系统的闭环模型推导出控制器参数设计原则。最后给出的仿真波形和实验结果验证了控制方案的有效性和优越性。     

基于统一坐标变换的三电平有源电力滤波器研究

为实现有源电力滤波器电流的无静差控制,以三电平并联型有源电力滤波器(SAPF)为研究对象,将统一坐标变换(UFP-CT)应用到三电平SAPF电流控制中。详细推导出了三电平SAPF在三相静止abc、两相静止、统一坐标坐标系下的数学模型;采用常规的电压前馈电流解耦控制策略,同时对由坐标变换带来的自干扰和耦合干扰进行前馈以克服其对输出的影响,控制器采用PI控制器,即可实现谐波电流的无静差跟踪。采用Simulink进行了仿真,并和dq坐标系下控制方法进行了对比。仿真结果表明:基于统一坐标变换设计的电流控制器可以实现对谐波电流指令的无静差跟踪,且具有更优的动态特性。     

分布式发电系统中并网逆变器比例谐振控制

比例谐振(PR)控制器能够在静止坐标系下对交流信号实现无静差控制,将此控制器应用于分布式发电系统中并网逆变器.采用电网电压定向的矢量控制和PR控制,实现了d轴和q轴电流的解耦控制以及功率任意可调.对静止坐标系下的PR控制器进行了静态和动态实验.最后,对电网电压不平衡时PR控制器的三相并网逆变器进行了实验,并与同步旋转坐...     

基于状态反馈的LCL型逆变器解耦控制策略

为实现带LCL滤波器的三相电压源型并网逆变器(VSI)的无静差控制,通常采用abc/dq变换将静止坐标系转换为同步坐标系,但这种变换存在dq分量间的耦合问题。因此提出了一种基于双电感电流和电容电压反馈的三闭环解耦控制策略,该策略采用状态反馈实现了多输入多输出(MIMO)线性时不变系统动态解耦,不仅有效解决了dq分量间的耦合问题,而且在保证较高的入网电流质量的条件下改善了系统动态性能。仿真和实验结果均验证了该控制策略的可行性和有效性。     

基于非线性积分滑模变结构控制三相VSR的研究

为了提高三相电压型PWM整流器(VSR)对系统参数变化及负载扰动的能力,在传统积分滑模的基础上,提出非线性积分滑模变结构控制策略。该控制策略含有误差和误差积分项,减小稳态误差和抖振的同时又能提高系统的鲁棒性,并在此基础上对积分项进行削弱,防止积分饱和效应(windup)带来超调过大及响应时间过长的问题。采用指数趋近律,提高滑模面上的运动品质,以进一步削弱抖振效应。最后仿真结果表明,非线性积分滑模变结构控制策略与传统积分滑模、双闭环PI相比,该方法使系统具有超调小和更好的抗扰性、跟踪能力。     

三相Buck型脉宽调制AC/AC交流斩波器及其控制策略

详细分析了三相Buck型脉宽调制AC/AC交流斩波器的电路结构、工作原理及其控制策略。通过比较三相输入电压值的大小,并结合输出电压误差放大信号与三角载波的比较结果,可确定该斩波器各开关管的工作状态。本文以传统的单相输出电压反馈控制策略为基础,提出了一种新颖的三相输出电压反馈控制策略。分别采用两种控制策略,对三相Buck型脉宽调制AC/AC交流斩波器进行了仿真比较研究,并研制了一台原理样机。仿真和实验结果表明:在相同工作条件下,该斩波器采用三相输出电压反馈控制比采用单相输出电压反馈控制具有更好的控制效果。     

四桥臂并联型有源滤波器复合控制策略

针对四桥臂并联型有源滤波器(SAPF)的拓扑结构,将广义积分器与基于abc坐标系的三维空间矢量PWM(3-D SVPWM)相结合,提出一种新的复合控制策略。其中,广义积分器能够无稳态误差地对特定频率次谐波进行补偿;而3-D SVPWM直流侧电压利用率高,稳定性好,易于数字实现。建立四桥臂SAPF仿真模型并进行仿真分析。仿真结果表明采用所提出复合控制策略的四桥臂SAPF能有效补偿三相电网谐波、基波负序、零序及中线电流,且能对谐波进行分次补偿,兼具较快的动态响应速度和较小的稳态误差,验证了该复合控制策略的正确性和可行性。     

电压源型三相逆变器的模型预测控制策略

为了提高电压源型三相逆变器的控制性能,设计了一种新颖的模型预测控制(MPC)策略。新型MPC控制器使用三相逆变器系统的离散时间域模型来预测所有可能电压矢量生成的负载电流,并选择使所设计的成本函数最小的矢量作为最优矢量输出。成本函数中主要考虑的指标是下一个采样周期的电流误差。利用仿真软件和搭建的三相逆变器样机测试平台开展了与传统滞环控制和脉宽调制方案的对比仿真分析和实验。测试结果表明,新型MPC控制器可有效地控制负载电流并且表现出更优的动、静态性能。     

基于复合模型预测控制策略的三电平APF研究

电力有源滤波器(Active power filter,APF)是消除电网中非线性负载产生的电流谐波的有效手段之一。提出一种三相静止坐标下的基于模型预测控制复合控制器,复合控制器由改进的自适应广义积分器和模型预测控制两部分组成。该复合控制策略有效地整合了预测控制和自适应广义积分器的优点,在最大限度利用模型预测进行谐波电流快速跟踪的同时,采取自适应广义积分器对各次谐波进行无静差跟踪控制。所提出的复合控制器与三电平电压空间矢量调相结合,能够消除单独预测控制交流变量时所存在的稳态误差问题和改善系统鲁棒性。详细研究了复合控制器的设计方法,并给出了系统的参数设计和稳定性分析。最后通过实验验证了控制方法的正确性和有效性。     

瞬时值反馈控制三相航空静止变流器设计研究

利用瞬时值反馈控制可使电力电子变换器获得较好的动态响应和高质量的输出电压波形。本文针对SVPWM调制的三相航空静止变流器的系统模型特点,在d,q同步坐标系下,采用PI调节器实现了电压瞬时值反馈控制。为了抑制谐波对控制回路的影响,在控制回路中引入零相移低通有限冲击响应(FiniteImpulseResponce,FIR)数字滤波器。仿真和试验表明了该控制方案有效性。