基于虚拟磁链估算的单相级联H桥整流器无网侧电压传感器控制方法

针对应用于高速动车组电力电子变压器中的单相级联H桥整流器易受网侧电压传感器故障影响的情况展开研究,提出了基于虚拟磁链估算的单相级联H桥整流器无网侧电压传感器控制方法,并进行了仿真验证。首先建立了单相级联H桥整流器d-q坐标系下的数学模型,根据三相系统中无网侧电压传感器控制算法原理,提出了采用虚拟磁链估算的d-q电流解耦控制方法,解决了单相级联H桥整流器无网侧电压传感器控制问题;然后搭建相应仿真模型,模拟了整流器多种复杂工况,验证无网侧电压传感器控制算法的稳定性,同时与有网侧电压传感器控制算法进行了对比。仿真结果表明,无网侧电压传感器控制基本能够达到有网侧电压传感器时的控制性能。     

级联型H桥整流器电容电压平衡的研究

以电力电子变压器中的前端整流器为研究对象,通过单相级联型H桥整流器的等效模型,采用瞬态直接电流控制,将有功电压分量修正的直流电压平衡方法用于单相级联型H桥整流器中。以7电平级联型H桥整流器为例,在Matlab/Simulink中建立仿真模型,仿真结果表明本文所采用的基于有功电压分量修正的电容电压平衡控制是有效的,并且易于扩展。     

单相三电平整流器控制方法及中点平衡的研究

介绍了单相电压型三电平整流器的工作原理,对双闭环控制、固定开关频率的电流控制、预测电流控制和改进的瞬态电流控制等常用控制策略进行了分析,指出了它们的优缺点;针对单相三电平整流器的中点平衡问题,探讨了一种电压前馈的中点电位控制方法.Matlab环境下的仿真结果表明,改进的瞬态电流控制法的动、静态性能良好,电压前馈的中点电位控制方法能简单有效地平衡直流侧电容电压.     

瞬态直接电流控制的脉冲整流器研究

以城市轨道牵引供电系统中网侧变流器为研究对象，通过单相两电平整流器数学模型，对瞬态直接电流控制原理进行分析，给出瞬态直接电流控制的脉冲整流器数学模型和控制方程，最后在Matlab／Simulink下建立仿真模型，仿真波形表明瞬态直接电流控制是一种有效的控制方式，可以提高交流侧功率因数，同时保证直流侧还有稳定的直流电压和动态响应。     

基于状态观测器的单相整流系统传感器故障诊断与容错控制方法

交直交传动系统广泛应用于高速铁路牵引领域。电力牵引变流器作为牵引传动系统核心部件,由于其自身结构复杂,且运行环境恶劣,易突发故障。本文针对牵引变流器脉冲整流器网侧电流传感器和中间直流侧电压传感器故障,通过建立单相脉冲整流器混合逻辑动态MLD(Mixed Logic Dynamic)模型,构建系统状态观测器,研究基于状态观测器的传感器在线故障诊断与容错控制方法,并基于RT-LAB在回路试验平台进行了验证。试验结果验证了该方法的有效性,其具有诊断速度快、精度高的特点,适用于电力牵引传动系统应用。     

电力电子牵引变压器功率平衡控制方法研究

电力电子牵引变压器PETT(Power Electronic Traction Transformer)与传统工频牵引变压器相比具有体积小、质量轻、效率高等优点。针对采用级联H桥和双有源桥式DAB(Dual Active Bridge)变换器的PETT主电路拓扑,首先对级联H桥进行数学建模分析,在此基础上,提出一种基于平均电压调节的直流电压平衡控制方法。同时,通过分析并联输出DAB变换器传输功率不平衡的影响因素,得出其功率平衡原理,进而提出一种基于平均输出电流调节的均流控制方法。构建PETT系统仿真模型,对所提出的级联H桥直流电压平衡控制方法以及并联输出DAB变换器均流控制方法进行仿真研究。设计并搭建2个功率单元组成的PETT实验平台,对上述控制方法进行实验研究。仿真和实验结果相符,验证所提出控制方法的有效性和正确性。     

CRH_3型高速动车组整流器预测电流控制仿真研究

对CRH3型高速动车组牵引传动系统采用的四象限整流器,在分析了其基本原理及其控制策略的基础上,利用Matlab/Simulink建立了一种基于预测电流控制方法的四象限脉冲整流器的仿真模型。仿真结果表明,预测电流控制方法可以保持中间直流环节电压的稳定输出,实现调压稳压的功能,并且网侧功率因数近似等于1,谐波含量较小。     

单相四象限整流器预测电流控制的相位补偿方法

针对单相四象限整流器的预测电流控制,提出基于单相软件锁相环的瞬时无功检测方法,利用瞬时无功对预测电流控制方法中电流给定值进行相位补偿,实现四象限整流器单位功率因数运行。采用仿真软件搭建系统模型并进行计算,对控制方法的可行性进行验证。仿真结果表明:在牵引和再生制动工况下,控制方法能够保证网侧的功率因数接近于1,并且具有很好的动态性能。     

具有低次谐波电流抑制能力的网侧牵引变流器算法研究

为了抑制由牵引网谐波电压和直流侧脉动电压引起的单相PWM整流器网侧低次谐波电流,提出陷波器和比例谐振控制相结合的控制算法。电压外环中后置N次陷波器,讨论了陷波器的设计和离散方法,消除直流侧脉动电压的影响。电流内环采用具有抗电网频率波动和相角补偿的比例谐振控制器,通过根轨迹法设计基频比例谐振控制器的参数,根据幅频特性设计谐波谐振控制器,分析电流内环对交流信号的控制能力。仿真验证了该算法正确性和可行性。     

基于载波移相控制的脉冲整流器直流侧支撑电容电压谐波抑制研究

以电力牵引交流传动系统中两重化脉冲整流器拓扑为研究对象,以实现其直流侧支撑电容电压谐波抑制为目标,首先从理论上分析了直流侧支撑电容容量的设计方法;然后分析了稳态运行时直流侧电压高次谐波的产生机理,并重点分析了两重化脉冲整流器载波移相控制方法对直流侧脉动的影响.理论分析表明直流侧电压高次纹波主要分布在2倍开关频率附近,载波移相控制技术可以有效地抑制直流侧2倍开关频率附近的纹波电压,从而减小直流侧电压纹波系数.因此在传统直流侧支撑电容容量设计方法的基础上,加入载波移相控制可以进一步减小所设计的支撑电容大小.最后对未添加载波移相控制和添加载波移相控制的方法分别进行了计算机仿真和半实物试验测试.Matlab仿真和dSPACE半实物测试结果都验证了理论分析的正确性和有效性.     

基于V/v牵引变压器的新型电能质量治理装置研究

为解决高速、重载铁路V/v牵引变压器供电系统功率因数低、负序高、高次谐波污染等电能质量问题,提出了一种新型电能质量治理装置,分析了其电气拓扑结构及工作原理,研究了级联H桥均压和补偿电流实时跟踪控制方法及基于能量平衡的双主动桥功率控制策略,并通过仿真验证了该装置拓扑结构及控制策略的可行性和优越性。     

基于SPWM调制的三电平四象限变流器研究与仿真

介绍了单相电压型三电平四象限变流器工作原理.在分析了SPWM调制方式和瞬态电流控制原理的基础上,提出了一种直流侧两电容上电压平衡的方法,并在MATLAB环境下进行了计算机仿真.仿真结果表明:在合理选择电压平衡系数的情况下,该方法不仅能够有效地平衡直流侧两电容上的电压,也能够使开关频率满足要求.     

四象限变流器控制策略研究与仿真

在建立基于理想开关函数的单相四象限变流器数学模型的基础上,对四象限变流器常用的5种控制策略进行研究,并通过计算机仿真对各种控制策略的控制性能进行对比分析。仿真结果表明,预测电流控制和瞬态电流控制可以达到直流侧电压稳定、网侧电流谐波小、网侧单位功率因数等控制目标。     

基于频域分析的无拍频控制策略研究

动车组牵引传动系统由于单相脉冲整流器的引入,使直流环节存在2倍频脉动电压。该脉动电压会在电机侧产生拍频现象,引起电机转矩和电流脉动。本文分析产生拍频现象的原因,并通过对传动系统进行数学建模,得到电机转矩脉动和电机电流脉动与脉动电压的关系,采用一种基于频域分析的无拍频控制策略,通过加入一个补偿环节,根据脉动电压对电机转差频率进行修正,消除直流电压脉动引起的电机转矩和电流脉动,并通过仿真和实验对该方法进行了验证。     

三电平四象限变流器的控制仿真研究

针对单相三电平变流器采用瞬态电流方法进行四象限控制,使其既能工作在整流状态,又能工作在逆变状态;并且直流电压稳定,人端电压和电流是同相位或反相位的.同时,控制三电平变流器必须要考虑直流侧电压的中点平衡问题,控制方法是根据直流侧上下2个电容差及中点电流反馈值进行分析,然后对于那些不利于中点平衡的PWM脉冲进行矫正,从而控制中点电压的平衡.     

带功率因数补偿的单相半控桥整流器(二)

介绍了绘制正弦线电流的开关模式单相半控桥整流器,用它来获得功率因数补偿并保持直流环节电压的恒定.在该整流器中使用4个有源开关,以便在交流端电压上产生单极脉宽调制(PWM)电压波形.与中性点箝位变流器(NPC)相比,该整流器没有箝位二极管也能实现三点式PWM控制.控制电路采用两个控制回路:外部控制回路用比例积分电压控制器调整直流环节电压,采用相位闭环电路产生与电源电压同相的正弦波形来实现功率因数补偿.在内部控制回路中,用基于载波的电流控制器跟踪线电流信号.为补偿由于负载变化所引起的中点电压,控制电路采用中点电压补偿器.该整流器的交流侧可产生3个电压电平,并用计算机仿真与试验结果验证了控制算法的有效性.     

带功率因数补偿的单相半控桥整流器(一)

介绍了绘制正弦线电流的开关模式单相半控桥整流器,用它来获得功率因数补偿并保持直流环节电压的恒定.在该整流器中使用4个有源开关,以便在交流端电压上产生单极脉宽调制(PWM)电压波形.与中性点箝位变流器(NPC)相比,该整流器没有箝位二极管也能实现三点式PWM控制.控制电路采用两个控制回路:外部控制回路用比例积分电压控制器调整直流环节电压,采用相位闭环电路产生与电源电压同相的正弦波形来实现功率因数补偿.在内部控制回路中,用基于载波的电流控制器跟踪线电流信号.为补偿由于负载变化所引起的中点电压,控制电路采用中点电压补偿器.该整流器的交流侧可产生3个电压电平,并用计算机仿真与试验结果验证了控制算法的有效性.     

一种基于逻辑运算的三电平四象限整流器的控制算法研究

提出了一种基于逻辑运算的单相三电平整流器的控制算法,引入了4个数字控制信号,通过这4个数字控制信号的组合来选取适当的开关控制模式去控制整流器.仿真结果表明:该种控制算法所控制的整流器具有高功率因数、低电流谐波、直流侧平衡的电压和快速的动态响应的优点.     

CRH5动车组牵引脉冲整流器自适应优化控制方法研究

针对CRH5动车组牵引主回路脉冲整流器在牵引网压波动下的稳定性问题,提出一种基于自抗扰算法的参数自适应优化控制策略。在CRH5动车组牵引脉冲整流器现采用的dq双环控制结构基础上,针对电流内环采用最速综合fal函数实现控制响应及控制量大小随误差变化自适应调整,基于状态空间方程构建一阶线性自抗扰电压外环控制器以实现对系统扰动的观测及跟踪。由此改善控制器对外部扰动的估计及补偿能力,增强控制器对车网耦合特性变化的适应能力。通过Matlab/Simulink仿真对比分析了基于PID控制和基于参数自适应优化控制的dq电流控制器性能,仿真结果表明,基于参数自适应的dq电流优化控制策略下的整流器直流侧输出电压在启动过程中超调量更小,且在应对网压波动时输出电压波动恢复后的稳态误差小于指标值的1/6,抗干扰能力更强。为进一步验证该控制器应对网压低频振荡的抗扰动效果,在RT-LAB半实物实验平台上搭建动车组-牵引网级联耦合模型对比分析2种控制策略下的牵引网网压波形。结果表明：基于参数自适应的dq电流优化控制更能适应多列动车组同时接入而引发的扰动,抑制牵引网网压大幅度振荡;fal电流环的参数自适应特性能改善控...     

高速动车组无拍频控制方法研究

在高速动车组牵引传动系统中,由于单相供电制式的应用,会在单相脉冲整流器的直流输出环路上叠加一个2倍于电网频率的交流脉动电压分量。该脉动电压分量会使牵引电机产生拍频现象,从而导致牵引电机电流三相不平衡、转矩脉动增大等问题。针对这一现象,提出了一种基于频域分析的无拍频控制算法。该算法是在对拍频形成原理及输出电压谐波的理论分析基础上,通过在牵引逆变器输出频率上叠加一个映射直流电压脉动分量函数进行频率补偿,以消除低频谐波分量。结合矢量控制系统,完成了算法的仿真和试验验证。仿真和试验结果表明,该无拍频算法可有效抑制牵引电机拍频现象。