无电网电压传感器三电平PWM整流器研究

提出一种基于虚拟磁链的pwm整流器无交流电压传感器运行启动性能的改善方法。通过采用带有积分限幅反馈环节的积分器代替不定积分器进行虚拟磁链观测,解决了传统方法存在的初始值选取和观测结果存在幅值和相位误差等问题。对基于改进方法的虚拟磁链直接功率控制pwm整流器进行了实验验证,实验结果证明了该改进方法的正确性和可行性。

电压传感器 电压传感器的历史 在各国，传感技术、计算机技术与数字控制技术相比，传感技术的发展都落后于它们。 从20世纪80年代起才开始重视传感技术的研究开发，不少先进的成果仍停留在研究实验阶 段，转化率比较低。 在我国，60年代开始传感技术的研究开发，经过从"六五"到"九五"的国家攻关，在传感 器研究开发、设计、制造、可靠性、应用性等获得进步，初步形成传感器研究、设计、生产 和应用的体系，并在数码机床攻关中获得了一批可喜的、瞩目的发明专利与工况监控系统或 仪器的成果。但总体上，它还不够满足我国经济与科技的迅速发展，不少传感器仍然依赖进 口。 在国外传感器技术分两种路径：一种以美国为代表的走先军工后民用，先提高后普及。 另一种是以日本为代表侧重实用化、商品化，先普及后提高。前种成本高，后种成本低，更 快些。而我国虽在20世纪60年代就已经涉足传感器制作业，但现活

1 光电压传感器原理 光电压传感器 　　光波是一种横波，它的光矢量与传播方向垂直。如果光波的光矢量方向不变，大小随相位改变，这样的光称为线 偏振光；如果光矢量的大小不变，而方向绕传播方向均匀的转动，这样的光称为圆偏振光；如果光矢量和大小都在有 规律的变化，且光矢量的末端沿着一个椭圆转动，这样的光称为椭圆偏振光。 　　在电场（或电压）的作用下，一些本身没有双折射现象的材料会产生双折射效应，使光波的两偏振分量之间出现 相位差，这就是电光效应。检测出相位差，就可以计算出电压或电场强度的大小。由于相位较难测量，故一般利用偏 光干涉原理将相位调制转化为强度调制，传感器输出光强的大小即能反映被测电压，这就是光电压传感器测量电压的 基本原理。 图示：一种实用的光电压传感器示意图 　　光电压传感器的检测原理类似于光电流传感器，由一个1/4波长板和两个偏振器组成的偏振检测系统将普克尔斯偏 振调制转化

电压传感器 (2)

电流电压传感器 (3)

电流电压传感器

霍尔电流、电压传感器/变送器介绍 摘要：霍尔电流、电压传感器/变送器模块是当今电子测量领域 中应用最多的传感器件之一，可广泛用于电力、电子、交流变频调速、 逆变装置、电子测量和开关电源等诸多领域，可完全替代传统的互感 器和分流器，并具有精度高、线性好、频带宽、响应快、过载能力强 和不损失测量电路能量等优点。 1引言 近年来，新一代功率半导体器件大量进入电力电子、交流变频调 速、逆变装置及开关电源等领域。原有的电流、电压检测元件已不适 应中高频、高di/dt电流波形的传递和检测。霍尔电流、电压传感器 /变送器模块是近十几年发展起来的测量控制电流、电压的新一代工 业用电量传感器，是一种新型的高性能电气检测元件。 霍尔电流、电压传感器/变送器由于具有精度高、线性好、频带 宽、响应快、过载能力强和不损失被测电路能量等诸多优点，因而被 广泛应用于变频调速装置、逆变装置、ups电

霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，用霍尔器件，可以进行非接触式电流测量， 起到信号电气隔离作用。众所周知，当电流通过一根长的直导线时，在导线周围产生磁场， 磁场的大小与流过导线的电流成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件 进行检测，由于磁场与霍尔器件的输出有良好的线性关系，因此可利用霍尔器件测得的讯号 大小，直接反应出电流的大小，即: i∞b∞vh 其中i为通过导线的电流，b为导线通电流后产生的磁场，vh为霍尔器件在磁场b中产生 的霍尔电压、当选用适当比例系数时，可以表示为等式。霍尔传感器就是根据这种工作原理 制成的。 如图4.21，闭环霍尔电流传感器的工作原理是磁平衡式的，即原边电流(ip)所产生的磁 场，通过一个副边线圈的电流(is)所产生的磁场进行补偿，使霍尔器件始终处于检测零磁通 的工作状态。当原副边补偿电流产生的磁场在

霍尔电流、电压传感器/变送器介绍 摘要：霍尔电流、电压传感器/变送器模块是当今电子测量领域 中应用最多的传感器件之一，可广泛用于电力、电子、交流变频调速、 逆变装置、电子测量和开关电源等诸多领域，可完全替代传统的互感 器和分流器，并具有精度高、线性好、频带宽、响应快、过载能力强 和不损失测量电路能量等优点。 1引言 近年来，新一代功率半导体器件大量进入电力电子、交流变频调 速、逆变装置及开关电源等领域。原有的电流、电压检测元件已不适 应中高频、高di/dt电流波形的传递和检测。霍尔电流、电压传感器 /变送器模块是近十几年发展起来的测量控制电流、电压的新一代工 业用电量传感器，是一种新型的高性能电气检测元件。 霍尔电流、电压传感器/变送器由于具有精度高、线性好、频带 宽、响应快、过载能力强和不损失被测电路能量等诸多优点，因而被 广泛应用于变频调速装置、逆变装置、ups电

电流电压传感器 (2)

以提高并网逆变器可靠性和降低成本为目的,采用基于虚拟电网磁链定向的无电网电压传感器的矢量控制策略;为了提高风电系统可靠性和容错能力,采用多重电枢直流侧电压并联运行的控制方案.详细分析单套逆变器数学模型和控制策略,实现两套逆变器并联运行并网.实验结果表明,三相并网逆变器输出电流正弦度良好,同时具有较好的动、静态特性,从而验证了方案的可行性和正确性.

为提高三相并网逆变器的可靠性和进一步降低三相并网逆变器的成本,采用了一种基于虚拟电网磁链的无电网电压传感器的控制策略。根据三相并网逆变器在同步旋转坐标系下的数学模型,采用虚拟电网磁链矢量定向的矢量控制和d、q轴电流闭环控制,实现了d、q轴电流的解耦控制,使q轴电流控制有功功率,d轴电流控制无功功率。详细分析了连续空间pwm和不连续空间pwm之间的联系和区别。连续空间pwm和不连续空间pwm之间的本质区别在于零矢量的选择,选择不同的零矢量从而导致不同空间pwm。为了减少开关损耗,针对三相并网逆变器的特点,采用一种不连续空间pwm方式。仿真和实验结果看出:基于不连续空间pwm和虚拟电网磁链矢量定向的三相并网逆变器具有良好的动、静态性能,从而验证了该方案的可行性和正确性。

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。

直驱式风力发电系统中的电压型整流器采用磁链定向取代电压定向方式,不需要电压传感器采集电压信号,可以降低变流器成本。构建了基于matlab/simulink仿真环境的无电压传感器磁链定向空间矢量脉宽调制(svpwm)整流的仿真模型,验证了该方法可正确确定矢量定向角度,实现单位功率因数整流,有功和无功解耦控制以及直流侧的电压稳定。

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据我的了解没有电流传感器和电压传感器的说明，只能说传感器的输出形式是电流还是电 压，传感器把模拟信号（如压力）转换成对应的数字信号（电压或电流），我们通过读取这 些数字电信号，根据对应关系确定当前的压力。如0－35mpa的压力对应4－20ma的电流 或0－35mpa的压力对应1－5v的电压。 在单片机控制的许多应用场合,都要使用变送器来将单片机不能直接测量的信号转换成单片 机可以处理的电模拟信号，如电流变送器,压力变送器、温度变送器、流量变送器等。 早期的变送器大多为电压输出型，即将测量信号转换为0-5v电压输出，这是运放直接输出, 信号功率<0.05w,通过模拟/数字转换电路转换数字信号供单片机读取、控制。但在信号需要 远距离传输或使用环境中电网干扰较大的场合，电压输出型传感器的使用受到了极大限制， 暴露了抗干扰能力较差,线路损耗破坏了精度等等

霍尔电压传感器与电流传感器的原理及应用 (2)

在高压大功率领域．五电平整流器ll--电平性能更优。由于五电平空间矢量脉宽调制（svpwm）算法运算量大，针对有源中点箝位五电平（anpc．5l）拓扑结构，提出一种输出波形质量与svpwm算法完全等效的空间矢量等效三电平载波调制（tcpwm）算法。建立电感滤波的五电平整流器的数学模型，采用无电网电压传感器的开关频率固定的准直接功率控制（dpc）策略。最后通过实验验证了所提tcpwm算法及控制策略的正确性。

在高压大功率领域,五电平整流器比三电平性能更优。由于五电平空间矢量脉宽调制(svpwm)算法运算量大,针对有源中点箝位五电平(anpc-5l)拓扑结构,提出一种输出波形质量与svpwm算法完全等效的空间矢量等效三电平载波调制(tcpwm)算法。建立电感滤波的五电平整流器的数学模型,采用无电网电压传感器的开关频率固定的准直接功率控制(dpc)策略。最后通过实验验证了所提tcpwm算法及控制策略的正确性。

根据pwm整流器在两相静止坐标系下的数学模型,提出一种直接估计网侧电压用以实现无交流电压传感器控制的方法。利用滑模观测器(smo)重构网侧电压并详细分析了观测器的原理和设计步骤,采用谐振式滤波器(rto)从等效控制信号中提取电压信息,避免了使用低通滤波器带来的信号延时问题。为了削弱系统抖振,将电压估测值作为反馈引入观测器电流模型中,构造一种新型滑模观测器。仿真和实验结果表明使用该观测器的pwm整流器具有良好的动静态响应,验证了所提出的无交流电压传感器控制策略的有效性和准确性。

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。

875型传感器为静电电荷累积在线实时监测而设计。该传感器配备具有自动校正技术的测量探针，即便是非接触式探针和检测面的距离发生变化时，自动校正技术仍能保持高的精确度和速度，极大增强了传感器的能力。采用din封装设计，传感器外壳安装在35mm的din支架上。