三相PWM整流器双闭环PI调节器新型设计

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。

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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。

针对在线式不间断电源系统(ups)中的ac/dc整流器,设计了一套基于dqo轴控制的三相四线电压型pwm整流器的控制策略。介绍了该整流器的拓扑;推导了其主电路的数学模型;给出了带有正负母线电压平衡特性的双环控制的结构框图,并分别设计了电压外环和电流内环的控制参数;最后制作了一台实验样机并进行了实验。实验结果表明,所设计的控制器性能优良,可实现所要求的电网侧高功率因数、低电流谐波畸变率(thd)以及输出侧正负直流母线电压平衡等特性。

建立了三相四线电压型pwm整流器在两相同步旋转dq0坐标系下的el(euler-lagrange,el)数学模型。根据控制目标,基于pwm整流器的el模型,结合pi控制器设计了混合无源控制器。为实现误差能量函数快速收敛到期望平衡点,采用了阻尼注入方法设计了无源控制器;进而确定出dq0坐标系下所需的开关函数。由于无源控制器是在保证pwm整流器稳定的前提下,由阻尼注入和pi控制器参数的大小调节pwm整流器的动态和静态性能,具有易于调试和工程实现的特点。电网平衡和不平衡情况下仿真表明了三相四线电压型pwm整流器混合无源控制器应用的可行性。

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。

与传统的两电平变换器相比,多电平变换器输出电平数增加,输出波形阶梯增多,更加接近目标调制波。分析了三相三电平三开关vienna整流器的工作原理,介绍了电路的实现方法,给出了主电路及采样电路的设计。搭建了一个800w的实验平台,利用tms320f2812dsp来实现控制算法。实验结果表明,所设计的电路能满足预定的要求,在工业控制中应用前景广阔。

三相pwm整流器功率因数校正实现的关键在于如何得到与输入电压同相位的输入电流,同时要保证当负载变化时,输出电压能够迅速地跟踪参考值并且稳定下来。首先根据六开关三相boost型整流器的物理模型,分别建立了以电感电流和电容电压为状态向量的数学方程,然后把静止三相坐标转换到旋转d-q坐标下进行电流内环的滞环控制,电压外环的滑模控制。通过仿真,表明该控制方法具有较强的鲁棒性和良好的动态特性,输入电流谐波较小。

针对传统无差拍电流预测控制算法在电网电压畸变时无法准确跟踪电流参考值的问题,提出了基于电网电压预测的无差拍电流控制方法。首先分析了电网电压谐波对无差拍控制的影响,而后利用重复控制原理对未来两个周期的电网平均电压进行预测和补偿,消除了电网电压整数次谐波对电网电流的影响,降低了电网电流谐波。通过进一步分析,证明了该控制算法保持了传统无差拍控制良好的动态性能,并对算法的稳定性、参数鲁棒性和静态误差进行了分析。最后通过仿真和实验验证了提出方法的正确性和有效性。

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。

风力发电并网逆变器双闭环PI调节器的设计

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。

1双闭环直流调速系统........................................................1 1.1双闭环直流调速系统的介绍.............................................1 1.2双闭环直流调速系统的组成...........................................2 1.3双闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性.............................2 1.4双闭环直流调速系统的动态数学模型...................................4 2.电流调节器设计............................................................4 2.1

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。

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.

三相电压型PWM整流器设计方法的研究

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。

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。

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。

基于Matlab的三相电压型PWM整流器建模与仿真