抑制過(guò)壓的PWM整流器功率因數(shù)調(diào)節(jié)方法

研究了一種高功率因數(shù)的雙開關(guān)升壓整流器的單周期控制方法。在該整流器中,二極管整流電路和功率因數(shù)校正環(huán)節(jié)結(jié)合在一起,減少了導(dǎo)通損耗,具有效率高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。但是由于升壓電感在交流側(cè),電流和電壓檢測(cè)不是很方便。為此,引進(jìn)單周期控制技術(shù),它不需要檢測(cè)交流輸入電壓,而且對(duì)輸入電流的檢測(cè)也相對(duì)簡(jiǎn)單。同時(shí)單周期控制電路具有簡(jiǎn)單可靠、響應(yīng)快、成本低、易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。文中較為詳細(xì)地分析了單周期控制雙開關(guān)升壓整流器的工作原理和實(shí)現(xiàn)方式,最后在pspice中進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。

研究了基于單周期控制的三相六開關(guān)高功率因數(shù)整流器,推導(dǎo)了三相六開關(guān)升壓整流器的控制規(guī)律,設(shè)計(jì)了一種基于單周期控制技術(shù)的pfc控制器,完成了2kw三相高功率因數(shù)整流器的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,該系統(tǒng)的功率因數(shù)可達(dá)0.991,實(shí)現(xiàn)了單位功率因數(shù)校正和低電流畸變。

諧波污染已引起世界各國(guó)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(jì)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(duì)電源電壓進(jìn)行檢測(cè),其控制邏輯非常簡(jiǎn)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(jì)與實(shí)驗(yàn)研究,進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)與動(dòng)態(tài)響應(yīng)試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)的功率因數(shù)可達(dá)0.98,且實(shí)現(xiàn)了單位功率因數(shù)校正和低電流畸變。

提出了一種基于幅相控制、實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)可調(diào)的三相pwm變流器控制方法。通過(guò)建立系統(tǒng)低頻數(shù)學(xué)模型,分別在整流和逆變狀態(tài)下,探討系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)、從電網(wǎng)吸收或回饋容性、感性無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過(guò)程。分析了控制角、受控的功率因數(shù)角、最大負(fù)載能力、最大回饋電網(wǎng)電能與調(diào)制深度、負(fù)載、電感量之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)表明,該pwm變流器具有控制簡(jiǎn)便、相電流諧波較小等優(yōu)點(diǎn)。

功率因數(shù)校正(pfc)是治理諧波的一種有效方法。設(shè)計(jì)了一種新型高效單相boost高功率因數(shù)整流器,主電路在傳統(tǒng)的boost電路中加入無(wú)源無(wú)損軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò),在不改變電路原有工作原理、模式的情況下降低了du/dt和di/dt,提高了電路效率?？刂齐娐凡捎胕r1150作為主控芯片,簡(jiǎn)化了pfc電路的設(shè)計(jì)并縮小了裝置體積。分析了單周期控制的功率因數(shù)校正原理與無(wú)源無(wú)損網(wǎng)絡(luò)的工作原理,對(duì)高功率因數(shù)整流器的主要模塊進(jìn)行了詳細(xì)分析與設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了一種新型薄銅帶工藝?yán)@制的帶中心抽頭的三點(diǎn)式電感,有效地減小了高頻集膚效應(yīng),改善了boost變換器的開關(guān)調(diào)制波形并降低了磁件溫升。250w的樣機(jī)試驗(yàn)表明,該高功率因數(shù)整流器設(shè)計(jì)合理、性能可靠,功率因數(shù)可達(dá)0.993,實(shí)現(xiàn)了開關(guān)管開通時(shí)的零電流開通和關(guān)斷時(shí)的零電壓關(guān)斷。

通過(guò)功率變換器的數(shù)學(xué)模型,分析了現(xiàn)行直接功率控制(dpc)系統(tǒng)的原理。傳統(tǒng)dpc系統(tǒng)功率內(nèi)環(huán)采用一個(gè)開關(guān)表同時(shí)控制瞬時(shí)有功功率和無(wú)功功率,開關(guān)表的設(shè)計(jì)決定了系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)性能,為了滿足不同的控制要求,文章詳細(xì)分析了開關(guān)表的設(shè)計(jì)方法,通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)開關(guān)表的改進(jìn),克服了傳統(tǒng)開關(guān)表的缺點(diǎn),獲得了良好的功率控制效果。仿真結(jié)果驗(yàn)證了新開關(guān)表設(shè)計(jì)方法的有效性。

為了提高中壓大功率pwm整流器出力,需要降低pwm開關(guān)頻率,但將造成pwm整流器id、iq電流分量耦合嚴(yán)重的現(xiàn)象。為解決這一問(wèn)題,在對(duì)兩電平pwm整流器進(jìn)行復(fù)矢量信號(hào)建模的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)新穎的基于復(fù)矢量的電流調(diào)節(jié)器,該調(diào)節(jié)器能在低開關(guān)頻率下實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)側(cè)電流d、q分量的有效解耦。matlab仿真及dsp實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)方法的可行性。

在需要采用三相整流器的中大功率場(chǎng)合，可控或不可控整流電路產(chǎn)生的低功率因數(shù)高諧波含量電網(wǎng)電流導(dǎo)致了電網(wǎng)電壓畸變，增加了配電系統(tǒng)導(dǎo)體、變壓器損耗和中線諧波電流。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，有功率因數(shù)校正的三相整流器越來(lái)越受到人們的重視。本文的目的就是介紹三相高功率因數(shù)整流器的進(jìn)展

在低開關(guān)頻率時(shí)采用傳統(tǒng)電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)對(duì)pwm整流器進(jìn)行控制,將導(dǎo)致dq軸電流的嚴(yán)重耦合,甚至系統(tǒng)不能正常工作。本文分析了pwm整流器的離散化模型,考慮實(shí)際系統(tǒng)中存在的pwm延遲,基于復(fù)矢量概念并結(jié)合整流器離散特性進(jìn)行了直接離散化電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)方法不需要進(jìn)行雙線性變換,且其閉環(huán)系統(tǒng)與采樣周期無(wú)關(guān),性能穩(wěn)定。通過(guò)幾種離散化調(diào)節(jié)器的仿真結(jié)果對(duì)比顯示了直接設(shè)計(jì)離散電流調(diào)節(jié)器的優(yōu)越性能。

提出了一種新型脈寬調(diào)制(pwm)瞬態(tài)電流控制方法。該方法針對(duì)整流器啟動(dòng)瞬時(shí)電流過(guò)沖現(xiàn)象,當(dāng)電流在閾值范圍內(nèi)變化時(shí),采用常規(guī)瞬時(shí)電流控制方法以實(shí)現(xiàn)整流器的功能目標(biāo);而當(dāng)電流越限時(shí),采用瞬態(tài)電流過(guò)沖控制器以抑制電流過(guò)沖。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,采用新型電流控制策略時(shí),pwm整流器在可控整流啟動(dòng)過(guò)渡過(guò)程中未出現(xiàn)明顯的電流過(guò)沖現(xiàn)象。該控制方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,易于工程應(yīng)用。

城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)整流器機(jī)組功率因數(shù)分析

通過(guò)分析三相脈寬調(diào)制(pwm)整流器在d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)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(duì)電流內(nèi)環(huán)的控制要求設(shè)計(jì)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(zhǔn)則來(lái)確定調(diào)節(jié)器參數(shù)的方法;根據(jù)系統(tǒng)對(duì)電壓外環(huán)的控制要求,采用模最佳整定法來(lái)設(shè)計(jì)電壓pi調(diào)節(jié)器。最后對(duì)整個(gè)pwm整流器雙閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果驗(yàn)證了pi調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)的正確性。

介紹一種新的大功率整流器電流檢測(cè)方法,不需要電流檢測(cè)元件,而是測(cè)量整流器輸出極杠上沿著電流方向的兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差,從而間接檢測(cè)電流,并用貼片熱電阻測(cè)量輸出極杠上檢測(cè)電勢(shì)差的兩點(diǎn)之間的溫度,以實(shí)現(xiàn)對(duì)極杠發(fā)熱引起的測(cè)量誤差的補(bǔ)償。

為控制直流側(cè)電壓恒定,保證整流器單位功率因數(shù)運(yùn)行,從能量守恒的角度,根據(jù)lyapunov穩(wěn)定性理論,提出一種新的瞬時(shí)功率控制策略,該控制策略包含一個(gè)pi控制器和負(fù)載電流前饋補(bǔ)償,給出了瞬時(shí)功率控制應(yīng)用pi控制器的理論依據(jù),同時(shí)提出一種規(guī)范化極點(diǎn)配置電流解耦方案,解耦方法簡(jiǎn)單易行,實(shí)現(xiàn)d-q軸電流解耦。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該方法的正確性和有效性。

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(shí)無(wú)功理論,推導(dǎo)了瞬時(shí)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(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)過(guò)程中有功功率和無(wú)功功率的解耦控制。相對(duì)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(duì)有功功率和無(wú)功功率的直接控制,而且能保證固定的開關(guān)頻率,簡(jiǎn)化了濾波器的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該控制策略實(shí)現(xiàn)了單位功率因數(shù)控制,電流諧波小,具有良好的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。

直接功率控制(dpc)動(dòng)態(tài)響應(yīng)比電壓定向控制(voc)要快,提出了一種無(wú)交流電壓傳感器的三相電壓型pwm整流器基于虛擬電網(wǎng)磁鏈的直接功率控制策略。由于通過(guò)估計(jì)虛擬磁鏈來(lái)計(jì)算功率,因此可省略網(wǎng)側(cè)電壓傳感器,該控制結(jié)構(gòu)為直流輸出電壓外環(huán),功率控制內(nèi)環(huán)節(jié)。仿真結(jié)果表明,系統(tǒng)可達(dá)到單位功率因數(shù),電流畸變小,具有良好的動(dòng)靜態(tài)性能,方案切實(shí)可行。

提出了pwm整流器的等效電路并在dq坐標(biāo)系下進(jìn)行了建模分析,對(duì)采用變結(jié)構(gòu)的電流控制環(huán)和pi電壓控制環(huán)的雙閉環(huán)的控制器進(jìn)行了深入分析。針對(duì)變結(jié)構(gòu)控制存在的不足,采用pid趨近率來(lái)減小變結(jié)構(gòu)控制的抖振及到達(dá)滑模面的時(shí)間,在對(duì)pid趨近率設(shè)計(jì)進(jìn)行理論分析的基礎(chǔ)上提出了一種優(yōu)化變結(jié)構(gòu)控制策略。對(duì)該優(yōu)化控制器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析并進(jìn)行了仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果表明所提出的優(yōu)化變結(jié)構(gòu)控制策略可以實(shí)現(xiàn)pwm整流器的單位功率因數(shù)運(yùn)行,且輸入電流畸變較小,在負(fù)載變化時(shí)可以保證系統(tǒng)的快速調(diào)節(jié),動(dòng)、靜態(tài)調(diào)控特性較好。

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(jiǎn)單的雙閉環(huán)spwm的直接電流控制 方法，詳細(xì)分析了該電路的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)該電路進(jìn)行了 psim仿真，最后利用dsp和cpld控制器實(shí)現(xiàn)了整流器的 全數(shù)字控制。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)上pwm整流器可分為電壓型和電 流型兩大類。長(zhǎng)期以來(lái)，電壓型pwm整流器 (voltagesourcerectifier——vsr)以其較低的損耗、 簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)及控制等優(yōu)點(diǎn)一直成為pwm整流器研 究的重點(diǎn)，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(chǔ)能中

整流器模型建立直接影響控制策略,通常系統(tǒng)采用基爾霍夫定律和拉格朗日方程建立數(shù)學(xué)模型,其狀態(tài)變量間存在耦合。文中針對(duì)開關(guān)函數(shù)描述的數(shù)學(xué)模型為非線性且控制器設(shè)計(jì)困難的特征,采用開關(guān)周期平均法建立系統(tǒng)平均模型,分離擾動(dòng)得到穩(wěn)態(tài)模型和線性時(shí)不變的小信號(hào)模型。結(jié)果表明,小信號(hào)模型較傳統(tǒng)模型更有利系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)。

整流器模型建立直接影響控制策略,通常系統(tǒng)采用基爾霍夫定律和拉格朗日方程建立數(shù)學(xué)模型,其狀態(tài)變量間存在耦合。文中針對(duì)開關(guān)函數(shù)描述的數(shù)學(xué)模型為非線性且控制器設(shè)計(jì)困難的特征,采用開關(guān)周期平均法建立系統(tǒng)平均模型,分離擾動(dòng)得到穩(wěn)態(tài)模型和線性時(shí)不變的小信號(hào)模型。結(jié)果表明,小信號(hào)模型較傳統(tǒng)模型更有利系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)。

三相電壓型PWM整流器設(shè)計(jì)方法的研究

當(dāng)永磁同步電機(jī)在轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制方法下運(yùn)行時(shí),由于電機(jī)齒槽以及逆變器死區(qū)效應(yīng)等非理想因素的影響,d、q軸電流中會(huì)包含諧波。為了抑制電流諧波,該文采用在電流控制環(huán)上并聯(lián)諧振調(diào)節(jié)器的方法對(duì)特定的諧波進(jìn)行抑制。諧振調(diào)節(jié)器在給定的諧振頻率下有無(wú)窮大的增益,因此可以對(duì)該頻率的諧波進(jìn)行完全抑制,但是當(dāng)輸入為階躍信號(hào)時(shí),電流響應(yīng)會(huì)出現(xiàn)超調(diào)。為了消除超調(diào),同時(shí)提高電流的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度,采用一種前饋控制方法,同時(shí)考慮數(shù)字控制延時(shí)的影響,達(dá)到了電流響應(yīng)沒(méi)有超調(diào),快速跟蹤的效果。為驗(yàn)證該文提出的方法,進(jìn)行了仿真分析,并在1.25kw永磁同步電機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了該文方法對(duì)電流諧波抑制及動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度的提升作用。