三相四桥臂逆变器第四桥臂解耦研究

三相四桥臂电压型逆变器接中性线电感能削弱第四桥臂开关动作所产生谐波对三相输出的影响,但中性线电感的引入使系统完全耦合,控制变得复杂。为克服上述不足,提出了一种三相四桥臂电压型逆变器解耦电路拓扑,分析了该拓扑的工作原理,并建立了其数学模型。对无中性线电感、有中性线电感和解耦三相四桥臂逆变器进行实验研究,通过对比验证了该拓扑解耦的合理性。     

三相四桥臂逆变器的可变空间矢量控制策略研究

理论分析了三相四桥臂逆变器现有电流调节方案存在的局限性,提出可变空间矢量控制策略,采用简便的方法解决了在对称负载情况下的中线电流问题,在两种情况下的仿真结果验证了其正确性及可行性,该方案可广泛应用于三相、四线有源电力滤波器等电力电子系统中。     

一种新的三相4桥臂逆变器及其控制策略

三相4桥臂逆变器与传统三相逆变器不同。第4桥臂的引入,加上负载的不确定性,使得空间矢量调制控制变得非常复杂,从分析对称三相逆变器每相能独立工作出发,通过引入一特定结构的三相变压器并视其为负载,通过控制第4桥臂来控制负载中点电压,既实现了三相负载的解耦,又能使输出相电压达到220 V。仿真实验证明,该结构与方法对不同性质负载都有很好的适应性,并且容易实现。     

基于重复控制的三相四桥臂逆变器控制研究

提出将重复控制应用到三相四桥臂逆变器的两种控制方案.一种是在同步旋转坐标系下对d,q,O坐标轴分别进行电压、电流双闭环控制的基础上,对零轴增加蓖复控制器;另一种是直接在a,b,c坐标系F对各相电压外环进行重复加PI控制,对电流内环进行比例控制,此方案思路简单明了且具有较好的带非线性负载的能力,控制效果得,到了明显的改进.两种控制方案在一台基础TMS320F2812型DSP的IGBT三相四桥臂逆变器上进行了实验验证.     

三相四桥臂逆变器的改进分序控制策略

为了提高逆变器带不平衡负载的能力,提出一种适用于三相四桥臂逆变器的正负序解耦控制策略。该控制策略基于双旋转坐标系,实现正负序电压的解耦和分离,在正负序同步旋转坐标系下采用PI双闭环控制算法。针对零轴的独立控制,通过虚拟构造出U_α、U_β分量,把零序分量逆时针转动90°构成αβ坐标系,再通过Park变换将αβ分量转换成dq直流量,从而对直流量进行反馈控制。由仿真结果可得,上述控制策略可以有效抑制不平衡负载电压的不平衡度。     

基于前馈补偿控制的四桥臂逆变器研究

针对三相四桥臂逆变器在不平衡负载较大时所产生的三相输出电压不对称问题,本文采用前馈补偿加双闭环控制的方法来解决这一难点.根据四桥臂逆变器平均电流模型,在理论上得出了前馈补偿控制策略.在该控制方案下的Matlab仿真波形符合所要求的三相对称输出电压,因此体现了此方案的正确性.实验结果表明,当不平衡负载较大时,加入前馈补偿控制能够使逆变器输出对称的三相电压,从而验证了该控制方案的可行性.     

4桥臂逆变器的分序控制策略研究

在不平衡负载或非线性负载条件下,现有的4桥臂逆变器控制方法并不能彻底解决逆变器输出电压的完全对称性,针对该问题,首先建立了逆变器的数学模型,在此基础上,采用新型的分序策略对控制量进行了分序,并用前馈法对系统进行解耦.其次,设计了控制系统参数.最后,通过仿真和实验,均证明了所提的控制方法是正确可行的,并且优于正序同步旋转...     

不平衡工况下基于虚拟阻抗法的并联三相四桥臂逆变器的桥臂控制

不平衡工况下,三相四桥臂逆变器并联系统不仅可以输出平衡的三相电压波形,而且还可以拓展系统的容量。与传统的三桥臂逆变器并联系统相比,三相四桥臂逆变器并联系统需要对正序、负序和零序电流进行控制,因此三相四桥臂逆变器的并联控制系统更为复杂。该文对三相四桥臂逆变器并联运行时,各序电流的分配进行了分析。为了使逆变器输出的正序、负序和零序电流能够按并联逆变器的容量分配,提出了正序电流使用下垂控制、负序电流与第四桥臂电流使用虚拟阻抗法分别控制正序、负序和零序电流的分配,并且对三相四桥臂逆变器的前三桥臂与第四桥臂分别进行控制,最终在不平衡工况下使并联三相四桥臂逆变器系统输出电压平衡且输出电流和输出功率按并联逆变器的容量分配,减小系统的环流。仿真和实验验证了该方法的有效性。     

开关点预置的四桥臂三相逆变器

提出以四桥臂三相逆变器作为变速恒频电源变换器的主电路拓扑,省去了三相三桥臂逆变器中所需的中点形成变压器,减小了变换器的体积和重量。在三相三桥臂采用的开关点预置最优正弦脉宽调制(sine pulse width modulation,SPWM)控制方案的基础上,提出了适用于四桥臂三相逆变的开关点预置最优SPWM控制方案：ABC三桥臂的开关角预置仅消除不含零序谐波的低次奇次谐波,通过对N桥臂的预置来抵消前三桥臂所含的低次零序谐波。并在主电路中引入中线电感,减小了第四桥臂的开关电流。仿真和实验结果表明：该变换器不仅具有开关频率低,输出总谐波含量小以及直流电压利用率高的优点,且在不平衡负载时有较好的输出电压对称性。     

三相四桥臂逆变器输出滤波器的优化设计

三相四桥臂逆变器因其具有良好的带不平衡负载能力而受到各国学者的广泛研究.设计合理的相电感、输出滤波电容及中线电感能使三相四桥臂逆变器输出较好的波形.针对现有三相四桥臂逆变器输出滤波器体积大、滤波效果差等问题,基于谐波注入的控制方法,提出了输出滤波器优化设计的方法.采用理论分析并结合Saber软件仿真的方法对相电感、输出滤波电容和中线电感分别进行了设计.实验研制了一台原理样机验证了该设计方法的可行性.     

四桥臂三相逆变器的特定谐波消除控制

提出了四桥臂三相逆变器的特定谐波消除控制(selected harmonic elimination ，SHE)方案。传统的SHE思想利用傅里叶分析建立消除低次谐波的方程，在单相逆变器和三桥臂三相逆变器中得到较广的应用，该文将SHE思想扩展应用于四桥臂三相逆变器中。4个桥臂开关管的控制脉冲产生思路为：①逆变器的3个桥臂采用SHE技术消除6k±1次谐波(其中k为1、2、3 …)；②通过第四桥臂产生和其余3个桥臂产生的3k次谐波相抵消的低次谐波。此方法消除了四桥臂逆变桥产生的所有低次谐波，输出电压总谐波含量(hTHD)小，开关频率低，适用于中大功率中高频输出的应用场合。采用本控制方法的四桥臂三相逆变器还具有不平衡负载下相电压不平衡度小、输入直流电压利用率高等优点。仿真研究和实验结果验证了理论分析结论。该文的拓展型SHE控制思想还可以扩展应用于M桥臂M-1相输出的场合。     

三相四桥臂并网逆变器的无差拍重复控制

为提高三相四桥臂并网逆变器的动、静态特性,采用改进无差拍控制内置重复控制器的复合控制方法对并网电流进行控制。无差拍电流控制能够快速准确地跟踪给定信号,基于内模原理的重复控制通过在基频及其整数倍频处提供高增益可快速消除每一周期的稳态误差。根据电压型三相四桥臂并网逆变器的数学模型,推导了无差拍控制算法,并分析了无差拍控制中的控制延时对系统稳定性的影响;内置的重复控制器能改善无差拍控制对电感参数敏感的缺陷并降低算法对模型精确度的依赖,从而消除周期性稳态误差,通过对模型传递函数的分析,得到重复控制器的最佳补偿拍数。仿真和实验结果表明,所提出的控制策略能实现对参考电流的快速准确跟踪。     

三相四桥臂逆变电路零桥臂的控制策略

通过对三相四桥臂逆变电路的相电压进行波形分析，证实了零桥臂以50%固定占空比工作的正确性及可行性，但发现零桥臂以50%固定占空比工作时存在较多的窄脉冲。窄脉冲的减少对负载相电流输出波形的影响很小，但可以减少负载相电流的交变频率。为了减少相电压波形中窄脉冲的数量，提出了零桥臂以浮动占空比工作的思想，并制定了零桥臂以浮动占空比工作的控制策略。通过减少负载相电流的交变频率，降低了负载损耗，改善了三相四桥臂逆变电路的实际应用效果。     

新型复合控制策略在三相逆变器中的应用

设计了一种改进型重复控制器结合PI双闭环的复合控制方案,并成功应用到80kVA三相EPS逆变系统中。对传统重复内模作了改进,改进后的重复控制器简化了补偿器的设计,并提高了系统谐波抑制能力。在此基础上加入双闭环控制器以改善逆变器的高谐振峰值,提高动态响应速度。实验结果表明,所设计的复合控制方案有效降低了EPS带整流性负载时输出电压的谐波畸变率(THD),同时具有良好的动态特性。     

逆变器系统预充电控制策略的研究

介绍了常见的交流传动系统结构及三相逆变器的预充电控制方案。结合交流传动系统中逆变器能耗制动电路提出了一种简化的三相逆变器系统结构和新的LCR预充电电路。通过建模分析,得到新的预充电电路及参数对充电过程中电压、电流性能的影响。为了限制充电过程中的电压和电流,提出了基于PWM控制的预充电控制方案,从理论上分析了PWM控制方案下充电电流的规律并通过实验证明了该控制方案的可行性。     

基于虚拟输出阻抗分析的并联三相四桥臂逆变器环流抑制

三相四桥臂(3P4L)逆变器在三相三桥臂逆变器的基础上引入第四桥臂,使得三相能够解耦控制并具备带不对称负载能力。多个逆变单元共输入、输出方式并联,能够实现功率扩容,但同时也带来并联单元之间的环流问题。而3P4L由于其独特的拓扑结构,其并联控制策略较单相或三相三桥臂逆变器并联更为复杂。在基于双闭环平均电流均流控制的并联3P4L逆变器控制策略基础上,建立并联系统的小信号模型,并由此获得并联桥臂的虚拟输出阻抗模型。分析控制环路以及主电路参数与虚拟输出阻抗的关系,根据分析结果指导环路与主功率器件的参数设计,达到抑制并联桥臂环流、提高并联单元均流性能的目的,最后提出基于虚拟输出阻抗分析法的并联环流抑制方法,通过仿真和实验验证了该方法的正确性。     

一种新的三相四桥臂逆变器控制方法

针对现有三相四桥臂逆变器控制方法比较复杂的缺点,提出一种新的第四桥臂与前三桥臂分别独立控制的控制方法,该方法与传统的三桥臂逆变器控制方法相兼容,简单易行,且方便对老产品进行改造.文中对四桥臂逆变器的三维空间矢量进行了分析,得出第四桥臂可独立控制的结论;建立了四桥臂逆变器的大信号模型,并在此基础上给出了相应的理论依据.仿真和实验结果进一步验证了该控制方案的正确性与可行性.     

四桥臂有源滤波器在静止坐标系下的改进PR控制

有源电力滤波器(active power filter,APF)电流环控制要求补偿电流无误差地跟踪给定信号,传统的dq坐标系下P I控制很难消除稳态误差。采用并联的比例谐振(proportional resonant,PR)控制器,对不同频率的正弦分量进行跟踪控制,实现零稳态误差跟踪。针对电网频率波动和三相不平衡问题,在坐标系下采用改进PR控制器实现电流跟踪控制。在详细分析PR控制器各参数对性能指标影响的基础上,总结参数的调试方法,并给出控制器离散化方法。通过仿真与实验对所提控制策略进行验证,APF投入后,电网电流畸变率下降,中线电流有效值减小,负载和频率波动时仍有较好的补偿效果。该结果表明,所提的改进PR控制策略可以有效地抑制谐波,较好地解决三相不平衡问题,对负载突变和频率波动均有良好的适应性。     

三相四桥臂逆变器的新型分序控制策略研究

在不平衡负载或非线性负载条件下,现有的三相四桥臂逆变器控制方法不能彻底解决逆变器输出电压的完全对称性问题。针对该问题,首先建立了逆变器的数学模型,在此基础上,采用新型的分序策略对控制量进行了分序,并用前馈法对系统进行解耦。其次,设计了控制系统参数。最后,通过实验证明了所提的控制方法是正确可行的,并且优于正序同步旋转坐标系下的比例积分双环控制策略。     

1000kW电压型逆变器的PWM控制

介绍了一种用十六位单片机实现的用于控制交－直－交电力机车逆变器的ＰＷＭ实时控制器，论述了ＰＷＭ波形的实时生成方法，试验结果表明，该ＰＷＭ实时控制顺可以保证电机在很大的频率范围内都胡平滑运行。