單相三電平整流器雙滯環(huán)SVPWM電流控制方法

六開關(guān)三相四線pwm整流器拓?fù)涫沁m合于中大功率高頻ups裝置的前級整流器拓?fù)?與常規(guī)的六開關(guān)三相三線整流器相比,三相四線整流器輸出正負(fù)直流母線,并且輸入側(cè)存在零序電流通路,如果沿用三相三線整流器的控制方法,必然會引起很大的中線電流.針對此問題.討論了三相四線pwm整流器輸出為正負(fù)直流母線電壓均衡控制和中線電流控制問題,建立了三相四線整流器數(shù)學(xué)模型,分析了中線電流產(chǎn)生的機(jī)理以及抑制的方法,設(shè)計(jì)了基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的三相四線整流器的控制算法.在功率40kw的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)上驗(yàn)證了控制方法的有效性,保證了輸出正負(fù)母線電壓的平衡及較小的輸入電流諧波.

針對傳統(tǒng)無差拍電流預(yù)測控制算法在電網(wǎng)電壓畸變時(shí)無法準(zhǔn)確跟蹤電流參考值的問題,提出了基于電網(wǎng)電壓預(yù)測的無差拍電流控制方法。首先分析了電網(wǎng)電壓諧波對無差拍控制的影響,而后利用重復(fù)控制原理對未來兩個(gè)周期的電網(wǎng)平均電壓進(jìn)行預(yù)測和補(bǔ)償,消除了電網(wǎng)電壓整數(shù)次諧波對電網(wǎng)電流的影響,降低了電網(wǎng)電流諧波。通過進(jìn)一步分析,證明了該控制算法保持了傳統(tǒng)無差拍控制良好的動態(tài)性能,并對算法的穩(wěn)定性、參數(shù)魯棒性和靜態(tài)誤差進(jìn)行了分析。最后通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了提出方法的正確性和有效性。

為了使分布式發(fā)電系統(tǒng)更有效更穩(wěn)定地利用自然資源,文章提出了一種適用于風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)(wpgs)的逆變器模型,它由兩個(gè)雙buck結(jié)構(gòu)串聯(lián)組成。通過理論分析和模型仿真研究了該逆變器的工作過程。系統(tǒng)由電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)輸出電壓和輸出功率,滯環(huán)電流控制消除了斜坡交截spwm控制所需的的偏置電流,提高了效率,增強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定性。仿真結(jié)果表明該逆變器具有克服橋臂直通的優(yōu)點(diǎn),可以在兩輸入電壓不穩(wěn)的情況下為負(fù)載提供穩(wěn)定的電壓,具有一定的實(shí)用價(jià)值。

與傳統(tǒng)的兩電平變換器相比,多電平變換器輸出電平數(shù)增加,輸出波形階梯增多,更加接近目標(biāo)調(diào)制波。分析了三相三電平三開關(guān)vienna整流器的工作原理,介紹了電路的實(shí)現(xiàn)方法,給出了主電路及采樣電路的設(shè)計(jì)。搭建了一個(gè)800w的實(shí)驗(yàn)平臺,利用tms320f2812dsp來實(shí)現(xiàn)控制算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的電路能滿足預(yù)定的要求,在工業(yè)控制中應(yīng)用前景廣闊。

二極管中點(diǎn)鉗,位三電平脈寬調(diào)制整流器是目前研究運(yùn)行比較多的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),通過解析其基本拓?fù)?從空間矢量開關(guān)函數(shù)的角度上搭建了中點(diǎn)鉗位整流器之?dāng)?shù)學(xué)模型,轉(zhuǎn)換到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系后采取前饋解耦的方式建立了系統(tǒng)的電壓與電流之雙閉環(huán)控制系統(tǒng),控制整流系統(tǒng)的有功與無功功率解耦傳輸,進(jìn)而達(dá)到控制功率因數(shù)的效果。

考慮到滿足功率等級以及諧波電流限制等因素,較大功率家用和輕型商業(yè)變頻空調(diào)的前級功率電路逐漸開始采用三相可控整流器。在分析一種由兩只三電平單相整流器構(gòu)成的三相三電平整流器工作原理的基礎(chǔ)上,將其應(yīng)用到變頻空調(diào)的整流器設(shè)計(jì)中,采用傳統(tǒng)單相pfc的電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)控制和錯(cuò)相控制進(jìn)行了理論分析和仿真分析,所得結(jié)果驗(yàn)證了三相三電平整流器的具有設(shè)計(jì)容易、單位輸入功率因數(shù)等優(yōu)點(diǎn),沒有電感均流和輸出均壓問題。

并網(wǎng)逆變器的電流控制方法 陳敬德，1140319060；楊凱，1140319070；指導(dǎo)老師：王志新 （上海交通大學(xué)電氣工程系，上海，200240） 摘要：并網(wǎng)逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)核心部件，其控制技術(shù)一直是研究的熱點(diǎn)。其使用的功率器件屬 于電力電子設(shè)備，它們固有特性會對系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響，為了防止逆變器中的功率開關(guān)器件處于直通狀 態(tài)，通常要在控制開關(guān)管的驅(qū)動信號中加入死區(qū)，這給逆變器輸出電壓帶來了諧波，對電網(wǎng)的電能產(chǎn)生污 染。本文對傳統(tǒng)的控制方法重復(fù)控制、傳統(tǒng)的pi控制、dq軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)控制、比例諧振控制進(jìn)行了總結(jié)分 析，并比較了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：并網(wǎng)逆變器，重復(fù)控制，傳統(tǒng)的pi控制，dq軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)控制，比例諧振控制 0引言 隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，近年來全 球范圍內(nèi)包括煤、石油、天然氣等能源日益 緊缺，全球?qū)⒃僖淮蚊媾R能源危機(jī)，同時(shí)， 這些燃料能源的

通過分析三相脈寬調(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)則來確定調(diào)節(jié)器參數(shù)的方法;根據(jù)系統(tǒng)對電壓外環(huán)的控制要求,采用模最佳整定法來設(shè)計(jì)電壓pi調(diào)節(jié)器。最后對整個(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。

對三相三電平vienna型整流器進(jìn)行物理解耦,進(jìn)而分析單相三電平整流電路分別在連續(xù)和斷續(xù)導(dǎo)通模式下的數(shù)學(xué)模型,針對該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提出了一種適合用于混合導(dǎo)通模式的前饋控制策略。定參數(shù)電流環(huán)僅適用于一個(gè)電流工作模式,出現(xiàn)混合導(dǎo)通模式時(shí),其控制效果很差。而在電流控制環(huán)中引入前饋,將理論上想要的占空比疊加在原電流環(huán)的輸出端,新的控制環(huán)便能適應(yīng)不同電流工作模式,從而大大降低電流總諧波失真度(thdi)。最后通過5kw三相實(shí)驗(yàn)樣機(jī),驗(yàn)證了該控制策略的可行性和有效性,在混合導(dǎo)通模式滿載時(shí)的功率因數(shù)(pf)接近于1。

直流側(cè)串聯(lián)型apf采用pi平均電流控制時(shí),在低頻開關(guān)切換點(diǎn)存在著嚴(yán)重的電流畸變.該文分析了產(chǎn)生此電流畸變的原因,指出在低頻開關(guān)點(diǎn),高頻開關(guān)的占空比需要發(fā)生跳變,而pi控制器不能實(shí)現(xiàn)占空比的跳變,這是造成此刻電流畸變的原因.非線性平均電流控制的控制特點(diǎn)是占空比直接參與控制,因此當(dāng)系統(tǒng)占空比發(fā)生跳變時(shí),該控制方法可以實(shí)現(xiàn)實(shí)際占空比的跳變.該文提出的將非線性平均電流控制應(yīng)用到直流側(cè)串聯(lián)型apf中,解決了低頻開關(guān)切換點(diǎn)的電流畸變問題.仿真結(jié)果證明了所提方法的正確性.

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

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)了動態(tài)過程中有功功率和無功功率的解耦控制。相對于傳統(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)對有功功率和無功功率的直接控制,而且能保證固定的開關(guān)頻率,簡化了濾波器的設(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,具有良好的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。

為了提高電流型pwm整流器網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)和系統(tǒng)抗干擾能力,提出了采用互聯(lián)和阻尼分配無源控制方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制器的新型控制策略。根據(jù)能量成型和端口受控哈密頓控制原理,建立了電流型pwm整流器的端口受控耗散哈密頓（pchd）模型,根據(jù)系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)目標(biāo),求取了期望穩(wěn)定平衡點(diǎn)。通過配置與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)兼容的能量函數(shù),在期望穩(wěn)定平衡點(diǎn)處設(shè)計(jì)了鎮(zhèn)定的控制器,實(shí)現(xiàn)了電流型pwm整流器單位功率因數(shù)運(yùn)行、直流電流快速達(dá)到期望值并穩(wěn)定運(yùn)行于平衡點(diǎn)的控制目標(biāo),仿真結(jié)果證明了該方案的可行性。

pwm整流器控制系統(tǒng)通常采用數(shù)字pi調(diào)節(jié)器,傳統(tǒng)數(shù)字pi調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)方法是先將數(shù)字系統(tǒng)等效成連續(xù)系統(tǒng),再依據(jù)連續(xù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)pi調(diào)節(jié)器參數(shù),這樣造成很大誤差?；陔x散系統(tǒng)z變換理論,詳細(xì)分析了實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行過程,建立pwm整流器的離散化模型。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)給定的相應(yīng)指標(biāo),將離散根軌跡法和時(shí)域法相結(jié)合直接設(shè)計(jì)數(shù)字pi調(diào)節(jié)器。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,由于在離散化模型的建立過程中未進(jìn)行近似處理,模型更接近實(shí)際數(shù)字控制系統(tǒng),以該方法設(shè)計(jì)的電流控制器性能更優(yōu)越。

諧波污染已引起世界各國的高度重視。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,更不需要對電源電壓進(jìn)行檢測,其控制邏輯非常簡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。

針對一種三相混合開關(guān)pwm電流型整流器電路拓?fù)溥M(jìn)行改進(jìn),并提出一種優(yōu)化的空間矢量控制方法。該混合開關(guān)整流器在大功率領(lǐng)域具有顯著的電流特性和成本優(yōu)勢,并能有效地降低對電網(wǎng)造成的諧波污染。使用優(yōu)化的電流型空間矢量進(jìn)一步提高該混合開關(guān)電流型整流器的工作頻率,減小了系統(tǒng)濾波元器件的成本和體積。電路仿真以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果均驗(yàn)證該改進(jìn)的混合開關(guān)整流器使用優(yōu)化的空間矢量控制可實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)運(yùn)行,并有很好的諧波抑制效果。

三相pwm整流器功率因數(shù)校正實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于如何得到與輸入電壓同相位的輸入電流,同時(shí)要保證當(dāng)負(fù)載變化時(shí),輸出電壓能夠迅速地跟蹤參考值并且穩(wěn)定下來。首先根據(jù)六開關(guān)三相boost型整流器的物理模型,分別建立了以電感電流和電容電壓為狀態(tài)向量的數(shù)學(xué)方程,然后把靜止三相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)下進(jìn)行電流內(nèi)環(huán)的滯環(huán)控制,電壓外環(huán)的滑?？刂?。通過仿真,表明該控制方法具有較強(qiáng)的魯棒性和良好的動態(tài)特性,輸入電流諧波較小。

在高壓大功率領(lǐng)域,五電平整流器比三電平性能更優(yōu)。由于五電平空間矢量脈寬調(diào)制(svpwm)算法運(yùn)算量大,針對有源中點(diǎn)箝位五電平(anpc-5l)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),提出一種輸出波形質(zhì)量與svpwm算法完全等效的空間矢量等效三電平載波調(diào)制(tcpwm)算法。建立電感濾波的五電平整流器的數(shù)學(xué)模型,采用無電網(wǎng)電壓傳感器的開關(guān)頻率固定的準(zhǔn)直接功率控制(dpc)策略。最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提t(yī)cpwm算法及控制策略的正確性。

在高壓大功率領(lǐng)域．五電平整流器ll--電平性能更優(yōu)。由于五電平空間矢量脈寬調(diào)制（svpwm）算法運(yùn)算量大，針對有源中點(diǎn)箝位五電平（anpc．5l）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提出一種輸出波形質(zhì)量與svpwm算法完全等效的空間矢量等效三電平載波調(diào)制（tcpwm）算法。建立電感濾波的五電平整流器的數(shù)學(xué)模型，采用無電網(wǎng)電壓傳感器的開關(guān)頻率固定的準(zhǔn)直接功率控制（dpc）策略。最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提t(yī)cpwm算法及控制策略的正確性。

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。長期以來，電壓型pwm整流器 (voltagesourcerectifier——vsr)以其較低的損耗、 簡單的結(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)儲能中

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)與采樣周期無關(guān),性能穩(wěn)定。通過幾種離散化調(diào)節(jié)器的仿真結(jié)果對比顯示了直接設(shè)計(jì)離散電流調(diào)節(jié)器的優(yōu)越性能。

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。