三电平中点箝位PWM整流器建模及基于滑模控制的系统仿真

建立了三电平PWM整流器的数学模型,对整流器滑模控制策略进行了研究,设计了基于PI调节的电流内环和基于滑模控制的电压外环的双闭环控制器,给出了仿真结果。实验表明: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,具有优越动静态性能。     

电网不平衡下的Vienna整流器网压重构控制策略

在电网不平衡条件下,三相Vienna整流器多数采用网侧电压延迟90°或正负序分离法实现对正负序分量进行控制,而对正负序分量分别控制会增加控制系统复杂性并降低控制效果。为此提出了一种电网不平衡下的Vienna整流器网压重构控制策略,通过对网侧电压进行重构,使输入至内环的参考电压为平衡电压,实现Vienna整流器的稳定运行。电流内环采用将多个准比例谐振控制器级联,可实现电流控制器的无静差跟踪并抑制多次谐波分量,提高网侧输入电流总谐波失真(total harmonic distortion,THD)。直流侧电压外环采用滑模变控制,克服了PI控制器参数整定复杂与高超调量等问题。同时,在电网不平衡条件下也具有良好的暂态、稳态性能。最后,在Simulink中进行仿真分析并搭建实验平台进行验证。结果表明,该控制策略减小了网侧输入电流的谐波含量,且提高了Vienna整流器的抗干扰性能,具有良好的鲁棒性与稳定性。     

一种新型的非线性PWM整流器控制策略

工作在恶劣环境下的矿用电源,必须输出直流电压稳定,动态响应迅速,鲁棒性好,输入功率因数可调。以三相全桥电路作为电源主电路的拓扑结构,建立了脉宽调制(PWM)整流器的数学模型,提出了电流内环采用内模控制、电压外环采用环滑模的非线性控制策略。文章进行了仿真和实验,证明了该非线性控制的PWM整流器动态响应迅速、鲁棒性好、输入电流谐波含量小,适合作为恶劣环境下的矿用电源。     

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。     

《航空高压直流供电系统中三相Vienna整流器 的控制策略研究》之三 ——电网不平衡时Vienna整流器的滑模控制策略和稳定工作条件

针对电网不平衡的问题,提出了一种基于滑模控制的抑制有功功率二次谐波的策略。首先,通过公式分序法提取了交流侧电压、电流的正负序分量,并推导了电网不平衡时瞬时功率的计算方法;在此基础上,根据抑制有功功率二次谐波的要求,改进了电网平衡时的双闭环滑模控制策略,并根据空间矢量调制的特点和交流侧电流、参考电压的位置关系,确定了上述控制策略下Vienna整流器的稳定工作条件。仿真和实验结果表明,当电网不平衡度和正负序电压初相位满足稳定工作条件时,Vienna整流器的交流侧电流能够保持正弦化,且谐波含量较低。     

基于多滑模变结构控制的三相PWM整流器非线性控制

针对三相PWM整流器的非线性特点,并进一步改善系统的起动响应、稳态特性及动态特性,提出一种输入、输出反馈线性化控制与滑模变结构控制相结合的多滑模变结构控制策略。电压外环采用基于指数趋近律的滑模变结构控制策略,确保输出电压稳定并给电流内环提供参考指令电流。在建立三相PWM整流器两输入、两输出仿射非线性模型的基础上,对电流内环进行线性化处理,并利用滑模变结构控制理论设计了电流内环控制器。为了验证系统的可行性,在Matlab/Simulink环境中建立仿真模型,并搭建了15k W的实验样机。仿真与实验结果验证了控制方案的正确性,利用所提控制方案设计的整流器具有系统动态特性好、鲁棒性强和抗干扰能力强等优点,同时也克服了输入、输出反馈线性化需要精确数学模型的缺点。     

三相电压型PWM整流器的分段启动控制

三相电压型脉宽调制(PWM)整流器主要采用双闭环的前馈解耦控制,包括电压外环和电流内环。电压外环稳定直流母线电压,电流内环控制整流器的输入功率因数。采用该控制策略的PWM整流器在启动时会产生冲击电流。分析了冲击电流的产生原因,提出了PWM整流器的分段启动控制方法。仿真和实验结果均表明该控制策略能很好地抑制PWM整流器启动阶段的冲击电流。     

PWM整流器在旋转导向中的应用研究

论述了PWM整流器与传统整流器在旋转导向中的优缺点;推导三相电压型PWM整流器（VSR）在同步旋转坐标系下的数学模型,采用双闭环PI控制结合SVPWM的控制策略,并对SVPWM控制的实现过程进行了详细介绍,最终通过MATLAB Simulink搭建仿真模型,对电源侧电压波形、电流波形、直流侧输出电压波形以及电源侧电流FFT进行分析,仿真结果表明该控制策略能实现电源侧电压与电流相位同步,谐波含量低以及直流侧电压快速达到给定值,从而满足了旋转导向系统的供电稳定性。     

基于无源性与滑模变结构控制相结合的VIENNA整流器控制策略

针对VIENNA整流器的非线性特点,提出一种无源性控制与滑模变结构控制相结合的混合控制策略。在建立同步旋转坐标系下VIENNA整流器非线性数学模型的基础上,推导了VIENNA整流器的Euler-Lagrange数学模型,分析了VIENNA整流器的无源性。利用无源性理论及滑模变结构控制理论设计了VIENNA整流器的控制器,即电压外环采用滑模变结构控制、电流内环采用无源性控制的双闭环控制算法。在MATLAB7.1/Simulink环境中建立了仿真模型,并搭建了800 W的实验样机。仿真与实验结果表明,所提出的混合控制策略达到了控制的目的。利用无源性控制与滑模变结构控制相结合的整流器具有鲁棒性强、动态特性好、抗干扰能力强等优点。     

并联型有源电力滤波器的重复学习Boost变换控制策略

将供电系统谐波电流的补偿应用戴维南定理等效为谐波电压源的补偿,由此提出了一种基于Boost变换技术的PWM逆变器重复学习控制策略.该控制策略一方面将逆变器视为PWM整流器,应用Boost控制方法,使系统谐波电流与等效谐波电压源形成近似单位功率因数;另一方面,采用内部模型控制将系统谐波电流直接转换形成常规PWM逆变器的控制电压,并且应用重复学习控制消除各种不确定性因素对控制品质的影响.仿真和实验结果证实该控制器适合于有源滤波器系统,并具有跟踪速度快,鲁棒性好、稳态误差小等特点.     

三相PWM整流器直接功率控制研究

进行了三相电压型整流器(VSR)瞬时有功功率和瞬时无功功率的控制来达到对系统输入电流和输出电压控制的原理分析,提出了基于滑模变结构的空间电压矢量调制的直接功率控制策略,建立了直接功率控制系统Simulink模型,完成了实例仿真.仿真结果表明,使用该控制策略的三相PWM整流器具有更快的响应速度和更好的鲁棒性.     

基于滑模变结构的Vienna整流器新型双闭环控制策略研究

传统电流电压双闭环控制策略的PI调节器控制参数为常数且较为敏感,在系统启动和负载变动时,Vienna整流器存在动态响应速度慢、抗干扰性能差、网侧电流谐波(THD)含量大等问题。为此,提出新型双闭环滑模非线性控制策略来提高输出直流侧电压和输入交流侧电流的动态响应速度以及抗干扰性能,其中内环采用无需dp旋转坐标变换的滑模直接功率控制(SMC-DPC);外环采用电压平方反馈闭环的滑模控制;详细推导该算法,给出具体设计过程。最后利用仿真和实验对新型双闭环滑模非线性控制策略与传统双闭环PI控制方案进行比较,结果表明:前者明显优于后者,在启动和负载变化时表现出良好的动态性能和鲁棒性能。     

电网电压不平衡条件下VIENNA整流器滑模控制策略

三相VIENNA整流器作为新型的三电平拓扑结构,因其功率密度高、电压应力小和实现单位功率因数运行等特点在大功率整流场合中运用广泛。针对电网不平衡时直流侧电压产生的二倍频波动,设计了一种在两相静止坐标系下的改进型不平衡控制策略。首先利用双同步坐标系的解耦软件锁相环实现电网电压正负序分量的分离,然后基于正负序双电流环独立控制结构将滑模控制SMC（sliding mode control）引入到电流控制器中,通过所设跟踪误差选取合适的滑模面及滑模趋近律,有效实现了直流电压纹波抑制以及输入电流谐波含量的最小化。最后在Matlab/Simulink软件中搭建了电网不平衡下VIENNA整流器控制系统的仿真模型,验证了所提控制策略的正确性和可行性。     

三相电压型PWM整流器的滑模变结构无源控制

三相电压型PWM整流器在应用中需要更加优良的动、静态性能。针对整流器的非线性强耦合特点,提出了一种滑模变结构无源控制算法。算法中电压外环采用滑模变结构控制,电流内环采用无源控制。滑模控制中以整流器输出直流电压误差为状态变量构造指数衰减律切换面。无源控制中采用状态误差构造能量存储函数并以误差存储函数为Lyapunov函数,通过注入阻尼使系统快速收敛到期望稳定平衡点。根据误差存储函数的收敛条件设计了整流器的无源控制器,实现了各变量的解耦控制。用PSCAD/EMTDC软件进行仿真分析。与双闭环PI控制对比,仿真结果表明该控制策略具有良好的动、静态性能和鲁棒性。     

风力发电网侧PWM整流器控制系统设计

为实现能量的双向流动,提高功率因数的可控性及整流器控制系统的抗干扰性,使输入电流正弦化,通过对三相PWM整流器数学模型的分析,提出一种新型的电压电流双环控制策略,即电压外环采用滑模变结构控制策略,电流内环采用前馈解耦控制策略,并通过SVPWM控制环节提高对直流母线电压的控制.设计了以TMS320F2812型DSP为核心...     

三相PWM整流器的滑模控制和反馈线性化

建立了同步旋转坐标系下的三相电压型脉宽调制(PWM)整流器的非线性数学模型,针对常规的控制策略动态性能较差的特点,提出一种该坐标系下的电压外环滑模控制算法,电流内环采用状态反馈精确线性化控制策略。进而给出了整流器的硬件设计,实验结果表明样机输入电流正弦,直流电压稳定,功率因数高,且具有良好的动、静态性能,验证了该控制策略的正确性和有效性。     

三相电压型PWM整流器的双滑模控制方案研究

三相电压型PWM整流器是一个强非线性系统,采用常规线性控制难以达到理想的控制效果,动态性能差且参数调节复杂。滑模控制(SMC)可有效解决非线性系统的控制问题。针对电压外环采用滑模控制而电流内环采用非滑模控制方案对PWM整流器整体动态性能和鲁棒性的影响,提出了电压外环和电流内环均采用滑模控制的双滑模控制方案。给出了双滑模控制系统的详细设计过程,并通过Matlab/Simulink搭建了系统仿真模型,对双滑模控制方案和电压外环采用滑模控制、电流内环采用PI控制方案进行对比仿真。结果表明,采用双滑模控制的PWM整流器系统不仅设计和实现简单,而且具有更优越的鲁棒性和动态性能。     

一种新的三相电压型PWM整流器控制方法

针对采用常规控制方式的PWM整流器存在动静态性能较差的问题,提出了一种PWM整流器的新型控制方法。该方法电压外环采用滑模控制,电流内环采用内模控制,结合了滑模控制和内模控制的优点,即充分利用滑模控制的鲁棒性强、对负载的扰动具有很好适应性的优点,以及内模控制的良好跟踪性能和较高的稳态精度,使系统具有良好的动静态性能。以基于LCL滤波的三相电压型PWM整流器为研究对象,对其电流内环和电压外环进行了设计与分析,仿真和实验结果证明了所提方法的有效性和优越性。     

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。     

双Buck逆变器的双环滑模控制策略

针对传统电压电流双环控制下双Buck逆变器电压调整率和动态性能的问题,提出一种基于滑模控制的双环控制策略,其中电感电流参考量是输出电压误差经PI调节后得到的。选取电感电流误差、输出电压误差及其动态误差作为3个状态变量,以此建立滑模面函数,并对滑模控制器进行了设计。仿真和实验结果表明采用双环滑模控制的双Buck逆变器稳态精度高、谐波畸变率小、带负载能力强,相较于传统的双环控制,双环滑模控制具有更好的鲁棒性和动态性能。