PWM整流器直接功率控制开关表优化方法

直接功率控制(dpc)动态响应比电压定向控制(voc)要快,提出了一种无交流电压传感器的三相电压型pwm整流器基于虚拟电网磁链的直接功率控制策略。由于通过估计虚拟磁链来计算功率,因此可省略网侧电压传感器,该控制结构为直流输出电压外环,功率控制内环节。仿真结果表明,系统可达到单位功率因数,电流畸变小,具有良好的动静态性能,方案切实可行。

本文介绍了三相电压型pwm整流器的数学模型,针对基于滞环比较器的传统直接功率控制的诸多缺点,提出双开关表直接功率控制的三相电压型pwm整流器。结果表明,该控制策略可行,并且改善了三相电压型pwm整流器的性能。

本文提出了一种通过调节pwm整流器功率因数,来抑制交流传动的列车处于再生制动时因受电弓处电压过高而导致再生失效的方法。分析了列车再生制动时,为了抑制受电弓电压升高,所需的pwm整流器功率因数角调节的范围,给出了在pwm整流器的预测电流控制的基础上改进策略并实现其功率因数调节的方案。在考虑无功传输导致的线路功率损耗的情况下,计算了抑制受电弓电压上升所需要的pwm整流器功率因数角调节的大小,并通过仿真验证了方案的可行性。

提出了一种新型脉宽调制(pwm)瞬态电流控制方法。该方法针对整流器启动瞬时电流过冲现象,当电流在阈值范围内变化时,采用常规瞬时电流控制方法以实现整流器的功能目标;而当电流越限时,采用瞬态电流过冲控制器以抑制电流过冲。实验结果显示,采用新型电流控制策略时,pwm整流器在可控整流启动过渡过程中未出现明显的电流过冲现象。该控制方法实现简单,易于工程应用。

提出了pwm整流器的等效电路并在dq坐标系下进行了建模分析,对采用变结构的电流控制环和pi电压控制环的双闭环的控制器进行了深入分析。针对变结构控制存在的不足,采用pid趋近率来减小变结构控制的抖振及到达滑模面的时间,在对pid趋近率设计进行理论分析的基础上提出了一种优化变结构控制策略。对该优化控制器的设计进行了详细的分析并进行了仿真与实验验证,结果表明所提出的优化变结构控制策略可以实现pwm整流器的单位功率因数运行,且输入电流畸变较小,在负载变化时可以保证系统的快速调节,动、静态调控特性较好。

为控制直流侧电压恒定,保证整流器单位功率因数运行,从能量守恒的角度,根据lyapunov稳定性理论,提出一种新的瞬时功率控制策略,该控制策略包含一个pi控制器和负载电流前馈补偿,给出了瞬时功率控制应用pi控制器的理论依据,同时提出一种规范化极点配置电流解耦方案,解耦方法简单易行,实现d-q轴电流解耦。仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。

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针对一种三相混合开关pwm电流型整流器电路拓扑进行改进,并提出一种优化的空间矢量控制方法。该混合开关整流器在大功率领域具有显著的电流特性和成本优势,并能有效地降低对电网造成的谐波污染。使用优化的电流型空间矢量进一步提高该混合开关电流型整流器的工作频率,减小了系统滤波元器件的成本和体积。电路仿真以及实验结果均验证该改进的混合开关整流器使用优化的空间矢量控制可实现高功率因数运行,并有很好的谐波抑制效果。

为了提高中压大功率pwm整流器出力,需要降低pwm开关频率,但将造成pwm整流器id、iq电流分量耦合严重的现象。为解决这一问题,在对两电平pwm整流器进行复矢量信号建模的基础上,设计新颖的基于复矢量的电流调节器,该调节器能在低开关频率下实现对网侧电流d、q分量的有效解耦。matlab仿真及dsp实验结果验证了本设计方法的可行性。

研究了一种高功率因数的双开关升压整流器的单周期控制方法。在该整流器中,二极管整流电路和功率因数校正环节结合在一起,减少了导通损耗,具有效率高,结构简单等特点。但是由于升压电感在交流侧,电流和电压检测不是很方便。为此,引进单周期控制技术,它不需要检测交流输入电压,而且对输入电流的检测也相对简单。同时单周期控制电路具有简单可靠、响应快、成本低、易于实现等特点。文中较为详细地分析了单周期控制双开关升压整流器的工作原理和实现方式,最后在pspice中进行了仿真验证。

介绍一种新的大功率整流器电流检测方法,不需要电流检测元件,而是测量整流器输出极杠上沿着电流方向的两点之间的电势差,从而间接检测电流,并用贴片热电阻测量输出极杠上检测电势差的两点之间的温度,以实现对极杠发热引起的测量误差的补偿。

1 dsp、cpld在电流型pwm整流器中的应用 马韬，彭咏龙，石新春 （华北电力大学电气工程学院，保定071003） 摘要：提出了一种简单的双闭环spwm的直接电流控制 方法，详细分析了该电路的数学模型，并对该电路进行了 psim仿真，最后利用dsp和cpld控制器实现了整流器的 全数字控制。仿真和实验结果验证了该控制策略的正确性和 可行性。 关键词：dsp；cpld；csr；双闭环 0引言： 从拓扑结构上pwm整流器可分为电压型和电 流型两大类。长期以来，电压型pwm整流器 (voltagesourcerectifier——vsr)以其较低的损耗、 简单的结构及控制等优点一直成为pwm整流器研 究的重点，但随着大功率变流技术的发展特别是电 流型pwm整流器(currentsourcerectifier—csr) 在超导储能中

研究了基于单周期控制的三相六开关高功率因数整流器,推导了三相六开关升压整流器的控制规律,设计了一种基于单周期控制技术的pfc控制器,完成了2kw三相高功率因数整流器的设计与试验。试验结果表明,该系统的功率因数可达0.991,实现了单位功率因数校正和低电流畸变。

谐波污染已引起世界各国的高度重视。功率因数校正(pfc)是治理谐波的一种有效方法。本文研究了基于单周期控制的三相三开关高功率因数整流器,推导了三相三开关升压整流器的控制规律,设计了一种基于单周期控制技术的pfc控制器,该控制器不需要乘法器,更不需要对电源电压进行检测,其控制逻辑非常简单且以恒定频率工作。完成了7kw三相高功率因数整流器的设计与实验研究,进行了稳态与动态响应试验,试验结果表明系统的功率因数可达0.98,且实现了单位功率因数校正和低电流畸变。

功率因数校正(pfc)是治理谐波的一种有效方法。设计了一种新型高效单相boost高功率因数整流器,主电路在传统的boost电路中加入无源无损软开关网络,在不改变电路原有工作原理、模式的情况下降低了du/dt和di/dt,提高了电路效率。控制电路采用ir1150作为主控芯片,简化了pfc电路的设计并缩小了装置体积。分析了单周期控制的功率因数校正原理与无源无损网络的工作原理,对高功率因数整流器的主要模块进行了详细分析与设计。设计了一种新型薄铜带工艺绕制的带中心抽头的三点式电感,有效地减小了高频集肤效应,改善了boost变换器的开关调制波形并降低了磁件温升。250w的样机试验表明,该高功率因数整流器设计合理、性能可靠,功率因数可达0.993,实现了开关管开通时的零电流开通和关断时的零电压关断。

单周期控制方式是一种大信号非线性模拟控制方式。它仅需要几个数字逻辑器件就可完成单位功率因数的控制任务,具有结构简单、响应速度快的优点。本文对基于单周期控制的三相三开关三电平整流器(vienna)进行了深入研究,推导了其单周期控制方程,并分析了在两个输出电容电压不相等情况下的电压平衡问题,说明了在单周期控制方式下输出电容电压可以达到平衡状态。最后进行了整个系统的仿真与试验验证,仿真与试验结果证明了理论分析的正确性。

分析了vienna整流器在桥臂各个功率器件出现开路故障时所呈现的故障特征,指出了各桥臂续流二极管的开路故障对整流器的危害最大。进一步提出了利用三相输入电流直流分量以及输出电压交流纹波作为功率器件开路故障诊断的故障特征值。构建了基于人工神经网络的功率开关开路故障分类系统,并将所提取的故障特征值作为输入训练样本对其进行训练,最后通过matlab软件中m语言编程完成对故障分类系统的训练和测试。训练和测试的结果表明,训练后的神经网络故障分类系统可很好地对vienna整流器除续流二极管外的功率器件开路故障进行定位。

在低开关频率时采用传统电流调节器设计对pwm整流器进行控制,将导致dq轴电流的严重耦合,甚至系统不能正常工作。本文分析了pwm整流器的离散化模型,考虑实际系统中存在的pwm延迟,基于复矢量概念并结合整流器离散特性进行了直接离散化电流调节器设计。该设计方法不需要进行双线性变换,且其闭环系统与采样周期无关,性能稳定。通过几种离散化调节器的仿真结果对比显示了直接设计离散电流调节器的优越性能。

传统pwm整流器直接功率控制(dpc)中,靠近基本电压矢量的地方,容易出现无功功率失控现象,导致网侧电流出现畸变和较大的直流电压波动。从pwm整流器瞬时功率数学模型出发,分析了开关矢量对瞬时有功功率和无功功率的作用机理,设计了一种基于新扇区空间划分方法和新开关矢量表的pwm整流器dpc策略,该方法具有兼顾有功功率调节的快速性、抑制无功波动和降低开关频率的功能。仿真和实验结果验证了该方法的有效性和可行性。

为了提高电流型pwm整流器网侧功率因数和系统抗干扰能力,提出了采用互联和阻尼分配无源控制方案设计系统控制器的新型控制策略。根据能量成型和端口受控哈密顿控制原理,建立了电流型pwm整流器的端口受控耗散哈密顿（pchd）模型,根据系统控制器的设计目标,求取了期望稳定平衡点。通过配置与系统结构兼容的能量函数,在期望稳定平衡点处设计了镇定的控制器,实现了电流型pwm整流器单位功率因数运行、直流电流快速达到期望值并稳定运行于平衡点的控制目标,仿真结果证明了该方案的可行性。

pwm整流器是一种高功率因数、低噪音静止变流器。采用类似于交流电机磁链观测的方法构造出虚拟的电网磁链矢量,作为pwm整流器矢量控制中的定向矢量,可以达到取消交流侧电网电压传感器、降低pwm整流器硬件成本的目的。提出了准确观测虚拟电网磁链的方法,解决了pwm整流器无电压传感器运行的关键问题。

整流器模型建立直接影响控制策略,通常系统采用基尔霍夫定律和拉格朗日方程建立数学模型,其状态变量间存在耦合。文中针对开关函数描述的数学模型为非线性且控制器设计困难的特征,采用开关周期平均法建立系统平均模型,分离扰动得到稳态模型和线性时不变的小信号模型。结果表明,小信号模型较传统模型更有利系统控制器的设计。