三相六开关VIENNA整流器功率开关开路故障诊断

对三相三电平vienna型整流器进行物理解耦,进而分析单相三电平整流电路分别在连续和断续导通模式下的数学模型,针对该拓扑结构提出了一种适合用于混合导通模式的前馈控制策略。定参数电流环仅适用于一个电流工作模式,出现混合导通模式时,其控制效果很差。而在电流控制环中引入前馈,将理论上想要的占空比叠加在原电流环的输出端,新的控制环便能适应不同电流工作模式,从而大大降低电流总谐波失真度(thdi)。最后通过5kw三相实验样机,验证了该控制策略的可行性和有效性,在混合导通模式满载时的功率因数(pf)接近于1。

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。

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。

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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。

在需要采用三相整流器的中大功率场合，可控或不可控整流电路产生的低功率因数高谐波含量电网电流导致了电网电压畸变，增加了配电系统导体、变压器损耗和中线谐波电流。随着电力电子技术的发展，有功率因数校正的三相整流器越来越受到人们的重视。本文的目的就是介绍三相高功率因数整流器的进展

论文题目：基于单周控制的三相viennapfc电路研究与设计 专业：电力电子与电力传动 硕士生：李伟 指导教师：张刚 (签名) (签名) 摘要 由电力电子装置产生的大量谐波注入公共电网，不仅影响了供电质量、增加网损， 而且严重时还可能造成设备工作异常，甚至损坏。使用功率因数校正(powerfactor correction，pfc)技术把谐波污染控制在较小的范围内已是当务之急。三相pfc技术在 解决电力公害方面起着十分重要的作用，已成为近年来研究的热点。 本文概述了三相高功率因数整流器主电路拓扑结构的研究现状。总结了目前常用的 三相有源功率因数校正拓扑和控制技术的种类及优缺点。在此基础上对单周控制的三相 vienna结构功率因数校正进行了研究。首先对单周控制原理进行了研究，讨论了单周 控制的基本原理及特点，以单周控制的buc

论文题目：基于单周控制的三相viennapfc电路研究与设计 专业：电力电子与电力传动 硕士生：李伟 指导教师：张刚 (签名) (签名) 摘要 由电力电子装置产生的大量谐波注入公共电网，不仅影响了供电质量、增加网损， 而且严重时还可能造成设备工作异常，甚至损坏。使用功率因数校正(powerfactor correction，pfc)技术把谐波污染控制在较小的范围内已是当务之急。三相pfc技术在 解决电力公害方面起着十分重要的作用，已成为近年来研究的热点。 本文概述了三相高功率因数整流器主电路拓扑结构的研究现状。总结了目前常用的 三相有源功率因数校正拓扑和控制技术的种类及优缺点。在此基础上对单周控制的三相 vienna结构功率因数校正进行了研究。首先对单周控制原理进行了研究，讨论了单周 控制的基本原理及特点，以单周控制的buc

以三电平电压型pwm整流器的数学模型为基础,结合瞬时无功理论,推导了瞬时功率和三电平整流桥开关矢量之间的关系,提出了一种固定开关频率的三电平pwm整流器的直接功率控制方法。该方法基于空间电压矢量调制,实现了动态过程中有功功率和无功功率的解耦控制。相对于传统的开关表bang-bang控制方式的直接功率控制,该方法不仅能够实现系统对有功功率和无功功率的直接控制,而且能保证固定的开关频率,简化了滤波器的设计。实验结果表明该控制策略实现了单位功率因数控制,电流谐波小,具有良好的动态和稳态性能。

采用一种基于粒子群优化算法和人工神经网络相结合的混合算法应用于电力电子整流电路的故障诊断。文中首先论述了粒子群优化算法以及实现粒子群和神经网络的混合算法的操作步骤,然后将这种诊断方法应用于电力电子整流电路的故障诊断。仿真诊断结果表明,这种混合诊断方法可用于电力电子三相整流电路的故障诊断。它具有较快的收敛速度和较高的诊断精度,它具有工程的应用价值。

通过分析三相脉宽调制(pwm)整流器在d-q旋转坐标系下的数学模型,设计了具有前馈解耦控制的pwm整流器双闭环控制系统。根据系统对电流内环的控制要求设计电流比例积分(pi)调节器,提出按闭环幅频特性峰值(mr)最小准则来确定调节器参数的方法;根据系统对电压外环的控制要求,采用模最佳整定法来设计电压pi调节器。最后对整个pwm整流器双闭环控制系统进行仿真,仿真结果验证了pi调节器设计的正确性。

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.

通过功率变换器的数学模型,分析了现行直接功率控制(dpc)系统的原理。传统dpc系统功率内环采用一个开关表同时控制瞬时有功功率和无功功率,开关表的设计决定了系统的动、静态性能,为了满足不同的控制要求,文章详细分析了开关表的设计方法,通过对传统开关表的改进,克服了传统开关表的缺点,获得了良好的功率控制效果。仿真结果验证了新开关表设计方法的有效性。

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。

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。

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。

考虑到满足功率等级以及谐波电流限制等因素,较大功率家用和轻型商业变频空调的前级功率电路逐渐开始采用三相可控整流器。在分析一种由两只三电平单相整流器构成的三相三电平整流器工作原理的基础上,将其应用到变频空调的整流器设计中,采用传统单相pfc的电压外环和电流内环的双环控制和错相控制进行了理论分析和仿真分析,所得结果验证了三相三电平整流器的具有设计容易、单位输入功率因数等优点,没有电感均流和输出均压问题。

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。

三相交流电源供电的较大功率变频空调日益得到广泛应用,带来了三相整流器的功率校f问题。在简要分析三相单开关部分有源pfc的基础上,根据三相三线制、三相四线制供电方式的不同,提出了两种结合有源pfc技术和无源pfc技术的buck型混合三相有源部分pfc方案,在对其工作原理进行简要分析和仿真分析的基础上,进行了实验研究,所得结果验证了所提出的三相部分pfc具有电压与电流应力小、效率高、功率因数高、直流平均电压较高的特点,各种负载下交流输入侧的各次谐波电流均满足iec61000-3-2标准,中等负载以上时输入功率因数高达0.98。

三相交流电源供电的较大功率变频空调的广泛应用,带来了三相整流器的功率校正问题。根据三相三线制、三相四线制供电方式的不同,提出了两种结合有源pfc技术和无源pfc技术的buck型混合三相有源部分pfc方案。在对其工作原理进行简要分析的基础上,进行了实验研究,所得结果验证了提出的三相部分pfc具有电压与电流应力小、效率高、功率因数高、直流平均电压较高的特点,各种负载下交流输入侧的各次谐波电流均满足iec61000-3-2标准,中等负载以上时输入功率因数高达0.98,效率高达0.98。

采用伪相移式全桥零电压零电流(pps-fb-zvzcs)变换器完成三相功率因数校正(pfc)和输出电压调节双重功能,并能有效抑制直流母线电压。本文对其进行了理论分析、关键参数计算、计算机仿真和实验室样机实验验证。实验表明,其最大输出功率为10kw,功率因数达到0.99,轻载时直流母线电压小于800v。