單相三電平整流器雙滯環(huán)SVPWM電流控制方法

六開關(guān)三相四線pwm整流器拓撲是適合于中大功率高頻ups裝置的前級整流器拓撲.與常規(guī)的六開關(guān)三相三線整流器相比,三相四線整流器輸出正負直流母線,并且輸入側(cè)存在零序電流通路,如果沿用三相三線整流器的控制方法,必然會引起很大的中線電流.針對此問題.討論了三相四線pwm整流器輸出為正負直流母線電壓均衡控制和中線電流控制問題,建立了三相四線整流器數(shù)學(xué)模型,分析了中線電流產(chǎn)生的機理以及抑制的方法,設(shè)計了基于同步旋轉(zhuǎn)坐標系的三相四線整流器的控制算法.在功率40kw的實驗樣機上驗證了控制方法的有效性,保證了輸出正負母線電壓的平衡及較小的輸入電流諧波.

針對傳統(tǒng)無差拍電流預(yù)測控制算法在電網(wǎng)電壓畸變時無法準確跟蹤電流參考值的問題,提出了基于電網(wǎng)電壓預(yù)測的無差拍電流控制方法。首先分析了電網(wǎng)電壓諧波對無差拍控制的影響,而后利用重復(fù)控制原理對未來兩個周期的電網(wǎng)平均電壓進行預(yù)測和補償,消除了電網(wǎng)電壓整數(shù)次諧波對電網(wǎng)電流的影響,降低了電網(wǎng)電流諧波。通過進一步分析,證明了該控制算法保持了傳統(tǒng)無差拍控制良好的動態(tài)性能,并對算法的穩(wěn)定性、參數(shù)魯棒性和靜態(tài)誤差進行了分析。最后通過仿真和實驗驗證了提出方法的正確性和有效性。

為了使分布式發(fā)電系統(tǒng)更有效更穩(wěn)定地利用自然資源,文章提出了一種適用于風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)(wpgs)的逆變器模型,它由兩個雙buck結(jié)構(gòu)串聯(lián)組成。通過理論分析和模型仿真研究了該逆變器的工作過程。系統(tǒng)由電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)輸出電壓和輸出功率,滯環(huán)電流控制消除了斜坡交截spwm控制所需的的偏置電流,提高了效率,增強了系統(tǒng)穩(wěn)定性。仿真結(jié)果表明該逆變器具有克服橋臂直通的優(yōu)點,可以在兩輸入電壓不穩(wěn)的情況下為負載提供穩(wěn)定的電壓,具有一定的實用價值。

與傳統(tǒng)的兩電平變換器相比,多電平變換器輸出電平數(shù)增加,輸出波形階梯增多,更加接近目標調(diào)制波。分析了三相三電平三開關(guān)vienna整流器的工作原理,介紹了電路的實現(xiàn)方法,給出了主電路及采樣電路的設(shè)計。搭建了一個800w的實驗平臺,利用tms320f2812dsp來實現(xiàn)控制算法。實驗結(jié)果表明,所設(shè)計的電路能滿足預(yù)定的要求,在工業(yè)控制中應(yīng)用前景廣闊。

二極管中點鉗,位三電平脈寬調(diào)制整流器是目前研究運行比較多的一種拓撲結(jié)構(gòu),通過解析其基本拓撲,從空間矢量開關(guān)函數(shù)的角度上搭建了中點鉗位整流器之?dāng)?shù)學(xué)模型,轉(zhuǎn)換到同步旋轉(zhuǎn)坐標系后采取前饋解耦的方式建立了系統(tǒng)的電壓與電流之雙閉環(huán)控制系統(tǒng),控制整流系統(tǒng)的有功與無功功率解耦傳輸,進而達到控制功率因數(shù)的效果。

考慮到滿足功率等級以及諧波電流限制等因素,較大功率家用和輕型商業(yè)變頻空調(diào)的前級功率電路逐漸開始采用三相可控整流器。在分析一種由兩只三電平單相整流器構(gòu)成的三相三電平整流器工作原理的基礎(chǔ)上,將其應(yīng)用到變頻空調(diào)的整流器設(shè)計中,采用傳統(tǒng)單相pfc的電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)控制和錯相控制進行了理論分析和仿真分析,所得結(jié)果驗證了三相三電平整流器的具有設(shè)計容易、單位輸入功率因數(shù)等優(yōu)點,沒有電感均流和輸出均壓問題。

并網(wǎng)逆變器的電流控制方法 陳敬德，1140319060；楊凱，1140319070；指導(dǎo)老師：王志新 （上海交通大學(xué)電氣工程系，上海，200240） 摘要：并網(wǎng)逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)的一個核心部件，其控制技術(shù)一直是研究的熱點。其使用的功率器件屬 于電力電子設(shè)備，它們固有特性會對系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響，為了防止逆變器中的功率開關(guān)器件處于直通狀 態(tài)，通常要在控制開關(guān)管的驅(qū)動信號中加入死區(qū)，這給逆變器輸出電壓帶來了諧波，對電網(wǎng)的電能產(chǎn)生污 染。本文對傳統(tǒng)的控制方法重復(fù)控制、傳統(tǒng)的pi控制、dq軸旋轉(zhuǎn)坐標控制、比例諧振控制進行了總結(jié)分 析，并比較了它們的優(yōu)缺點。 關(guān)鍵詞：并網(wǎng)逆變器，重復(fù)控制，傳統(tǒng)的pi控制，dq軸旋轉(zhuǎn)坐標控制，比例諧振控制 0引言 隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，近年來全 球范圍內(nèi)包括煤、石油、天然氣等能源日益 緊缺，全球?qū)⒃僖淮蚊媾R能源危機，同時， 這些燃料能源的

通過分析三相脈寬調(diào)制(pwm)整流器在d-q旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學(xué)模型,設(shè)計了具有前饋解耦控制的pwm整流器雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)對電流內(nèi)環(huán)的控制要求設(shè)計電流比例積分(pi)調(diào)節(jié)器,提出按閉環(huán)幅頻特性峰值(mr)最小準則來確定調(diào)節(jié)器參數(shù)的方法;根據(jù)系統(tǒng)對電壓外環(huán)的控制要求,采用模最佳整定法來設(shè)計電壓pi調(diào)節(jié)器。最后對整個pwm整流器雙閉環(huán)控制系統(tǒng)進行仿真,仿真結(jié)果驗證了pi調(diào)節(jié)器設(shè)計的正確性。

對三相三電平vienna型整流器進行物理解耦,進而分析單相三電平整流電路分別在連續(xù)和斷續(xù)導(dǎo)通模式下的數(shù)學(xué)模型,針對該拓撲結(jié)構(gòu)提出了一種適合用于混合導(dǎo)通模式的前饋控制策略。定參數(shù)電流環(huán)僅適用于一個電流工作模式,出現(xiàn)混合導(dǎo)通模式時,其控制效果很差。而在電流控制環(huán)中引入前饋,將理論上想要的占空比疊加在原電流環(huán)的輸出端,新的控制環(huán)便能適應(yīng)不同電流工作模式,從而大大降低電流總諧波失真度(thdi)。最后通過5kw三相實驗樣機,驗證了該控制策略的可行性和有效性,在混合導(dǎo)通模式滿載時的功率因數(shù)(pf)接近于1。

直流側(cè)串聯(lián)型apf采用pi平均電流控制時,在低頻開關(guān)切換點存在著嚴重的電流畸變.該文分析了產(chǎn)生此電流畸變的原因,指出在低頻開關(guān)點,高頻開關(guān)的占空比需要發(fā)生跳變,而pi控制器不能實現(xiàn)占空比的跳變,這是造成此刻電流畸變的原因.非線性平均電流控制的控制特點是占空比直接參與控制,因此當(dāng)系統(tǒng)占空比發(fā)生跳變時,該控制方法可以實現(xiàn)實際占空比的跳變.該文提出的將非線性平均電流控制應(yīng)用到直流側(cè)串聯(lián)型apf中,解決了低頻開關(guān)切換點的電流畸變問題.仿真結(jié)果證明了所提方法的正確性.

介紹一種新的大功率整流器電流檢測方法,不需要電流檢測元件,而是測量整流器輸出極杠上沿著電流方向的兩點之間的電勢差,從而間接檢測電流,并用貼片熱電阻測量輸出極杠上檢測電勢差的兩點之間的溫度,以實現(xiàn)對極杠發(fā)熱引起的測量誤差的補償。

以三電平電壓型pwm整流器的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),結(jié)合瞬時無功理論,推導(dǎo)了瞬時功率和三電平整流橋開關(guān)矢量之間的關(guān)系,提出了一種固定開關(guān)頻率的三電平pwm整流器的直接功率控制方法。該方法基于空間電壓矢量調(diào)制,實現(xiàn)了動態(tài)過程中有功功率和無功功率的解耦控制。相對于傳統(tǒng)的開關(guān)表bang-bang控制方式的直接功率控制,該方法不僅能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)對有功功率和無功功率的直接控制,而且能保證固定的開關(guān)頻率,簡化了濾波器的設(shè)計。實驗結(jié)果表明該控制策略實現(xiàn)了單位功率因數(shù)控制,電流諧波小,具有良好的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。

為了提高電流型pwm整流器網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)和系統(tǒng)抗干擾能力,提出了采用互聯(lián)和阻尼分配無源控制方案設(shè)計系統(tǒng)控制器的新型控制策略。根據(jù)能量成型和端口受控哈密頓控制原理,建立了電流型pwm整流器的端口受控耗散哈密頓（pchd）模型,根據(jù)系統(tǒng)控制器的設(shè)計目標,求取了期望穩(wěn)定平衡點。通過配置與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)兼容的能量函數(shù),在期望穩(wěn)定平衡點處設(shè)計了鎮(zhèn)定的控制器,實現(xiàn)了電流型pwm整流器單位功率因數(shù)運行、直流電流快速達到期望值并穩(wěn)定運行于平衡點的控制目標,仿真結(jié)果證明了該方案的可行性。

pwm整流器控制系統(tǒng)通常采用數(shù)字pi調(diào)節(jié)器,傳統(tǒng)數(shù)字pi調(diào)節(jié)器設(shè)計方法是先將數(shù)字系統(tǒng)等效成連續(xù)系統(tǒng),再依據(jù)連續(xù)系統(tǒng)的設(shè)計方法設(shè)計pi調(diào)節(jié)器參數(shù),這樣造成很大誤差?；陔x散系統(tǒng)z變換理論,詳細分析了實際系統(tǒng)的運行過程,建立pwm整流器的離散化模型。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)給定的相應(yīng)指標,將離散根軌跡法和時域法相結(jié)合直接設(shè)計數(shù)字pi調(diào)節(jié)器。仿真和實驗結(jié)果證明,由于在離散化模型的建立過程中未進行近似處理,模型更接近實際數(shù)字控制系統(tǒng),以該方法設(shè)計的電流控制器性能更優(yōu)越。

諧波污染已引起世界各國的高度重視。功率因數(shù)校正(pfc)是治理諧波的一種有效方法。本文研究了基于單周期控制的三相三開關(guān)高功率因數(shù)整流器,推導(dǎo)了三相三開關(guān)升壓整流器的控制規(guī)律,設(shè)計了一種基于單周期控制技術(shù)的pfc控制器,該控制器不需要乘法器,更不需要對電源電壓進行檢測,其控制邏輯非常簡單且以恒定頻率工作。完成了7kw三相高功率因數(shù)整流器的設(shè)計與實驗研究,進行了穩(wěn)態(tài)與動態(tài)響應(yīng)試驗,試驗結(jié)果表明系統(tǒng)的功率因數(shù)可達0.98,且實現(xiàn)了單位功率因數(shù)校正和低電流畸變。

針對一種三相混合開關(guān)pwm電流型整流器電路拓撲進行改進,并提出一種優(yōu)化的空間矢量控制方法。該混合開關(guān)整流器在大功率領(lǐng)域具有顯著的電流特性和成本優(yōu)勢,并能有效地降低對電網(wǎng)造成的諧波污染。使用優(yōu)化的電流型空間矢量進一步提高該混合開關(guān)電流型整流器的工作頻率,減小了系統(tǒng)濾波元器件的成本和體積。電路仿真以及實驗結(jié)果均驗證該改進的混合開關(guān)整流器使用優(yōu)化的空間矢量控制可實現(xiàn)高功率因數(shù)運行,并有很好的諧波抑制效果。

三相pwm整流器功率因數(shù)校正實現(xiàn)的關(guān)鍵在于如何得到與輸入電壓同相位的輸入電流,同時要保證當(dāng)負載變化時,輸出電壓能夠迅速地跟蹤參考值并且穩(wěn)定下來。首先根據(jù)六開關(guān)三相boost型整流器的物理模型,分別建立了以電感電流和電容電壓為狀態(tài)向量的數(shù)學(xué)方程,然后把靜止三相坐標轉(zhuǎn)換到旋轉(zhuǎn)d-q坐標下進行電流內(nèi)環(huán)的滯環(huán)控制,電壓外環(huán)的滑?？刂?。通過仿真,表明該控制方法具有較強的魯棒性和良好的動態(tài)特性,輸入電流諧波較小。

在高壓大功率領(lǐng)域．五電平整流器ll--電平性能更優(yōu)。由于五電平空間矢量脈寬調(diào)制（svpwm）算法運算量大，針對有源中點箝位五電平（anpc．5l）拓撲結(jié)構(gòu)，提出一種輸出波形質(zhì)量與svpwm算法完全等效的空間矢量等效三電平載波調(diào)制（tcpwm）算法。建立電感濾波的五電平整流器的數(shù)學(xué)模型，采用無電網(wǎng)電壓傳感器的開關(guān)頻率固定的準直接功率控制（dpc）策略。最后通過實驗驗證了所提t(yī)cpwm算法及控制策略的正確性。

1 dsp、cpld在電流型pwm整流器中的應(yīng)用 馬韜，彭詠龍，石新春 （華北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院，保定071003） 摘要：提出了一種簡單的雙閉環(huán)spwm的直接電流控制 方法，詳細分析了該電路的數(shù)學(xué)模型，并對該電路進行了 psim仿真，最后利用dsp和cpld控制器實現(xiàn)了整流器的 全數(shù)字控制。仿真和實驗結(jié)果驗證了該控制策略的正確性和 可行性。 關(guān)鍵詞：dsp；cpld；csr；雙閉環(huán) 0引言： 從拓撲結(jié)構(gòu)上pwm整流器可分為電壓型和電 流型兩大類。長期以來，電壓型pwm整流器 (voltagesourcerectifier——vsr)以其較低的損耗、 簡單的結(jié)構(gòu)及控制等優(yōu)點一直成為pwm整流器研 究的重點，但隨著大功率變流技術(shù)的發(fā)展特別是電 流型pwm整流器(currentsourcerectifier—csr) 在超導(dǎo)儲能中

單周期控制方式是一種大信號非線性模擬控制方式。它僅需要幾個數(shù)字邏輯器件就可完成單位功率因數(shù)的控制任務(wù),具有結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快的優(yōu)點。本文對基于單周期控制的三相三開關(guān)三電平整流器(vienna)進行了深入研究,推導(dǎo)了其單周期控制方程,并分析了在兩個輸出電容電壓不相等情況下的電壓平衡問題,說明了在單周期控制方式下輸出電容電壓可以達到平衡狀態(tài)。最后進行了整個系統(tǒng)的仿真與試驗驗證,仿真與試驗結(jié)果證明了理論分析的正確性。

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在分析單相pwm整流器工作原理的基礎(chǔ)上,采用補償輸出紋波電壓的方法改進了傳統(tǒng)的電壓電流雙閉環(huán)控制策略,并在simulink環(huán)境中對單相可逆整流器模型進行了仿真。仿真結(jié)果表明,采用補償輸出紋波電壓的方法可以有效降低由輸出紋波電壓引起的輸入電流畸變,從而減少對電網(wǎng)的污染。