基于修正开关模式的三相整流器故障容错控制

通过分析三相桥式脉宽调制(PWM)整流器的开关管开路故障时空间电压矢量的变化情况,提出一种基于修正开关模式的开关管开路故障容错控制算法,对比分析修正前后电压矢量的变化,给出具体的实现方法。该方法对于单管和多管同时开路故障均能实现容错控制,能较好地改善故障下三相电流平衡度,减小直流侧电压纹波,提升系统性能和可靠性,实现算法简单,无需增加硬件电路。仿真与实验验证了该方法的有效性。     

三相四桥臂PWM整流器的研究

三相电压型PWM整流器可以减小输入电流谐波含量,提高系统功率因数,因而广泛应用于人们的生产生活中。在传统的三相三桥臂整流器拓扑基础上,引入第四桥臂可构成三相四桥臂整流器拓扑。作为3P4W系统拓扑中的一种,三相四桥臂整流电路的提出丰富了三相电压型PWM整流器的拓扑结构,如果选用合适的控制方法,相比较传统的三相三桥臂PWM整流器,三相四桥臂整流电路可具有更优良的工作性能。本文首先通过开关平均周期法对三相四桥臂整流电路建立开关平均模型,指出了三相四桥臂整流器可以分解成三个相互解耦的单相整流电路。分析了三相四桥臂整流器在SPWM控制策略下的不足,研究了系统SAPWM控制策略及其实现方法。基于SAPWM控制策略下的三相四桥臂整流器降低了输出直流电压,提高了直流母线电压利用率,进而降低元器件耐压等级。最后通过系统仿真与实验验证了理论分析的正确性。     

一种基于空间矢量控制的整流器容错控制方法

为降低三相脉宽调制(PWM)整流器功率开关器件发生断路故障时对系统的影响,分析了在空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制算法下三相电压型PWM整流器6个功率开关器件中的某一个功率开关器件断路时指令电压矢量的合成情况,从矢量合成的角度阐述了故障发生时网侧电流畸变和直流侧电压波动的原因。提出了一种断路故障发生时在不改变整流器拓扑结构的前提下,能有效减少交流侧电流畸变、维持直流母线电压稳定的容错控制算法。通过仿真和实验验证了该算法的正确性和有效性。     

三相四线整流器的中线电流控制

六开关三相四线PWM整流器拓扑是适合于中大功率高频UPS装置的前级整流器拓扑.与常规的六开关三相三线整流器相比,三相四线整流器输出正负直流母线,并且输入侧存在零序电流通路,如果沿用三相三线整流器的控制方法,必然会引起很大的中线电流.针对此问题.讨论了三相四线PWM整流器输出为正负直流母线电压均衡控制和中线电流控制问题,建立了三相四线整流器数学模型,分析了中线电流产生的机理以及抑制的方法,设计了基于同步旋转坐标系的三相四线整流器的控制算法.在功率40kW的实验样机上验证了控制方法的有效性,保证了输出正负母线电压的平衡及较小的输入电流谐波.     

基于NCAV和电路等效替换的PWM整流器容错控制系统

三相脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)整流器因其具有可控的功率因数、网侧三相电流趋于正弦、直流侧电压稳定等优点,在电机控制、风力发电并网、柔性直流输电和微电网等领域得到广泛应用。为了提高三相PWM整流器可靠性,文中提出了一种PWM整流器容错控制系统,该系统结合了归一化电流平均值(normalised current average value,NCAV)故障检测法和基于电路等效替换的容错方法。该控制系统在功率开关管单管开路故障情况下能够实现故障检测和诊断,并进行快速的容错控制,从而减少单管开路故障对系统造成的影响,改善故障下三相电流波形,减小输出电压纹波,提升系统的整体性能和可靠性。通过仿真验证了该控制系统的有效性。     

三相高功率因数电压型PWM整流器建模与仿真

提出了三相高功率因数电压型PWM整流器全数字控制的数值仿真方法,实现了数字控制逻辑与主电路仿真的统一.文中详细地分析并建立了三相电压型PWM整流器的高频数学模型,建立了三相高功率因数PWM整流器控制到输出的传递函数,给出了电压调节器的设计方法.数字逻辑仿真所用的高级语言可直接转换成DSP能识别的逻辑语言来实现实验样机的数字控制.仿真和实验波形的一致性表明:本文建立的电压型PWM整流器的高频数学模型是正确的,提出的仿真方法是有效的.     

三相高功率因数整流器的研究现状及展望

介绍了三相高功率因数整流器的几种主要拓扑--三相单开关功率因数校正电路、三相/三开关/三电平PWM(VIENNA)整流器、三相全桥功率因数校正电路等,特别地关注三相/三开关/三电平PWM(VIEN-NA)整流器,并对每种拓扑的特性、优点及其不足进行了分析,通过比较研究指出了三相PFC的发展趋势.     

单周期控制的三相PWM整流器的动态特性研究

分析了在单周期控制条件下三相高功率因数整流器的工作原理,并推导了三相PWM整流器的开关数学模型和等效控制方程。在建立此模型的基础上,基于庞加莱映射推导了三相PWM整流器工作时的稳定性条件及动态特性。应用仿真软件Saber在以上理论分析基础上完成了功率因数校正变换器建模与数字仿真,并进行了2kW三相PWM整流器的试验研究,详细研究了系统在负载变化或输入电压扰动等动态情况下的稳定性和动态特性,仿真和试验结果验证了理论分析的正确性。     

基于混合开关的三相双重整流桥电流型脉宽调制整流器

阐明了大功率三相脉宽调制(PWM)整流器对改善电能质量的重要意义.提出了适用于大功率场合的基于混合开关的双重整流桥电流型PWM整流器拓扑.该整流器采用晶闸管和可控开关管组成具有PWM功能的三相电流型整流器,在降低大功率整流器成本的同时达到降低输入电网的电流谐波和控制直流侧功率的目的.分析了该整流器的工作原理,通过分析总...     

广义状态空间平均法用于PWM整流器的建模

针对常用的建模方法应用于电力电子变换器系统建模仿真的不足之处,首先介绍了基于Fourier变换的广义状态空间平均法(Generalized State Space Averaging)的基本原理;然后,以三相PWM整流器为例,在其时域开关模型的基础上给出了PWM整流器广义状态空间平均模型的详细推导过程,仿真结果验证了所建立模型的正确性和有效性.     

电容均压三相四开关整流器多矢量模型预测控制

三相四开关整流器因其交流侧某一相直接连接在直流侧两电容中性点之间，存在着电容电压不平衡问题。为了保证电容电压平衡，且进一步提高三相四开关整流器控制系统的稳态性能，提出了一种电容均压的多矢量模型预测控制（multi-vector model predictive control，MVMPC）策略。针对三相四开关整流器无零矢量问题，建立等效零矢量模型；为保证直流电压的稳定，采用参考功率补偿策略来平衡直流侧电容电压；多矢量模型预测控制方面，每个采样周期选取两个基本电压矢量和一个等效零矢量，这使得等效合成矢量方向幅值均可调，扩大了等效合成矢量的作用范围，提高了系统的控制精度。仿真结果表明，电容均压多矢量模型预测控制策略能使三相四开关整流器可靠稳定地运行，对功率、网侧电流、直流侧电容电压等有着良好的控制效果；与传统的模型预测控制策略（conventional model predictive control，CMPC）相比，所提控制策略具有更小的功率脉动以及更低的电流谐波含量，且开关频率恒定，谐波电流分布规律。     

双凸极电机全桥变换器单相开路故障容错方案

电机驱动系统中变换器是最薄弱、故障出现率最高的环节,故障后电机运行在非平衡状态,长时间工作将导致电机损坏,使整个系统丧失工作能力。因此对驱动系统变换器故障的检测、诊断是提高系统可靠性,实现容错运行的关键。该文对电励磁双凸极电机驱动系统的全桥变换器单相故障进行了分析,对各种故障状态进行了分类;通过将故障桥臂切除,重构系统变换器,使驱动系统能够故障后容错运行,并能够维持系统的输出特性。实验验证了该容错方案能够实现驱动系统从故障状态到容错运行的平滑、可靠切换,有效提高了系统的可靠性。     

Four-switch Three-phase Inverter Performance Fed Sensorless Speed Control Induction Motor Drives Using Model Reference Adaptive System

Abstract—This article presents an investigation of four-switch inverter performance fed three-phase induction motor drives. Speed estimation is based on fundamental wave models using a model reference adaptive system as a speed estimator technique. The motor is fed from a four-switch three-phase inverter. A comparative study for sensorless speed estimation using a four-switch three-phase inverter, and a six-switch inverter is simulated and experimentally investigated at different operating conditions. Also, a comparison of system performance based on the four-switch inverter and conventional six-switch inverter in terms of speed response and total harmonic distortion of stator currents is presented. Experimental and simulation results at different points of operation are presented, verifying the robustness of sensorless speed estimation at different load levels. Sensorless speed estimation based on the four-switch three-phase inverter is quite acceptable considering its speed response.     

Induction motor drive system for low-power applications

This paper investigates the utilization of three different configurations of induction motor drives to implement low-cost systems for low-power applications. The static power converter side is implemented by a single-phase rectifier cascaded with a four-switch inverter. Three different types of induction machines are supplied with the static power converter. In the first configuration, a standard three-phase induction machine is employed. The second configuration also employs a standard three-phase induction machine, but only two of three windings are used. In the third configuration, a standard two-phase induction machine is employed. Simulation and experimental results are provided to illustrate the operation of the systems     

三相四开关并联型有源电力滤波器关键参数计算及其实现

为减少电力系统中的谐波与无功功率污染问题,提高电能的有效利用率,设计了一种经济性的三相四开关并联型有源电力滤波器。阐述了三相四开关并联型有源电力滤波器主电路关键参数的计算方法,分析了有源电力滤波器的主电路拓扑结构、控制系统硬件原理及算法的软件实现流程。现场工程应用案例证明了该系统的可行性和有效性。     

一种新的无刷直流电动机驱动系统

提出了一种新的低成本四开关无刷直流电动机驱动系统。为了有效地利用该系统,设计了一种直接电流控制的脉宽调制(PWM)方案,以得到良好的动、静态的速度-转矩特性。该四开关变换器的可行性可推广到二相无刷直流电动机驱动以及用于功率因数校正和速度控制的六开关变换器。从理论上分析了该无刷直流电动机四开关变换器的工作原理,并通过仿真和试验演示了其性能。     

双沿调制的四开关Buck-Boost变换器

与传统的Buck-Boost变换器相比,四开关Buck-Boost变换器具有输入输出同极性、开关管电压应力低等优点。该文针对四开关Buck-Boost变换器在通信电源分布式系统中的应用,提出三模式双频双沿调制的控制策略。该控制策略将变换器分成Buck单元和Boost单元,此两单元分别采用后沿调制和前沿调制,并且在Buck-Boost工作模式时,开关频率由Buck以及Boost模式的200 kHz降到40 kHz,以提高变换器的效率。实验室制作了一台48 V(33~75 V)输入48 V/6.25 A的样机,对所提出的控制策略进行验证。试验结果表明所得结论正确。     

四开关空间矢量脉宽调制控制算法及母线电容电压不平衡问题的研究

三相四开关逆变器采用"五段式"空间矢量脉宽调制(SVPWM)方案可有效减小电机的转矩脉动,而四开关逆变器的母线电容电压不平衡将直接影响SVPWM的效果,导致电机三相电流不平衡,使电机的转矩脉动加剧。在深入分析四开关逆变器SVPWM原理的前提下,分析了直流母线电压不平衡对电机运行的影响,提出了一种有效的补偿办法。仿真结果表明,补偿后的异步电机VVVF系统具有较好的性能。     

无电流传感器的四开关三相无刷直流电机驱动控制新策略

在回顾四开关三相无刷直流电机(BLDCM)直接电流控制方案的基础上,为了进一步降低系统成本,提出了一种全新的无电流传感器四开关三相BLDCM驱动控制新策略。给出了通过测量串联电容中点对功率地电压来检测c相相电流的方法,指出四开关三相BLDCM处于四种常规工作模式(Mode2、Mode3、Mode5和Mode6)时只需利用滞环控制调节c相电流,即可同时调控另一工作相相电流,而对剩余的两种特殊工作模式(Mode1和Mode4),则进一步将其分别细化为4种子工作模式,详细分析了各子模式对相电流调节的瞬态效果,给出了先维持c相相电流近乎为零,再同时调控几乎相等的a、b相相电流的控制方法。为验证控制策略的有效性,在Matlab6.5/Simulink设计了整套仿真系统,理论分析过程和仿真结果都证明了方案的正确性和可行性。     

四开关三相无刷直流电机的直接电流控制

在回顾传统六开关三相无刷直流电机（BLDCM）基本工作原理的基础上，从简化逆变器拓扑结构，降低BLDCM系统成本的角度出发，分析了用四开关逆变器驱动三相BLDCM的工程可行性。针对四开关逆变器固有的非对称电压矢量问题，提出了四开关三相BLDCM的直接电流控制策略。该方法将系统整个工作过程划分为6种工作模式（模式1~模式6）。并对四只功率器件的关断和导通次序作了全新安排，采用滞环控制直接产生驱动BLDCM所需的相电流波形。并且指出在模式1和模式4两种特殊工作状态下，可以通过相电流的独立检测、独立控制，来对非工作相的反电动势效应进行补偿，抑制工作相相电流的畸变。为了验证方案的可行性，设计了具体的实验系统。最终的实验结果表明了控制策略的正确性和有效性。