电压型PWM整流器电流控制策略的研究

电压型PWM整流器通过对整流器直流侧电压PWM调制，不但能使直流电压在一定范围内可调，而且使整流器的交流侧电流正弦化，并能够实现单位功率因数运行，实现高功率因数的整流装置．而控制PWM整流器交流侧的方法有多种，从电压型PWM整流器的静态模型入手，详细分析了电压型PWM整流器交流侧电流电流的控制规律，得出了一种间接电流控制模型，并阐述了间接电流控制的PWM整流器系统的设计，最后对该方法进行仿真，结果表明，采用这种电流控制，能够实现PWM整流器高功率因数运行．     

双馈电机无速度传感矢量控制调速系统的研究

提出了一种新型的基于转子力矩电流反馈机制的双馈电机无速度传感器矢量控制方案以实现高性能低成本双馈电机调速系统。该方案通过测量转子侧电压和电流,实时计算出电机转子力矩分量,通过与电机给定转子力矩电流分量比较,得出转差频率的补偿值,并用于矢量控制系统。该方案计算工作量较小,且仅需测量转子侧的电压和电流作为反馈量。文中从理论上分析了这种控制方式的工作机理,与传统矢量控制系统的异同点,并提出了具体的实现方式。理论分析和数字仿真试验证明了该方案的可行性。     

变速恒频双馈风力发电系统的励磁电源

给出了变速恒频双馈风力发电系统中交流励磁电源的控制方案.在基于电网电压定向的基础上,分别对转子侧变换器和网侧变换器进行了研究.分析了双馈电机数学模型,并对空载并网控制策略进行了设计,实现了系统在变风速条件下无冲击电流并网.采用直接电流控制对网侧变换器进行控制,并实现了能量双向流动,功率因数可调,使双馈风力发电系统能运行在次同步和超同步两种状态下.实验结果证实了理论分析的正确性和控制策略的有效性.     

电网短路状态下并网逆变器的谐振控制

为了改善电网短路故障情况下直驱式永磁风电系统的并网逆变器控制性能,提出基于比例积分谐振控制器的并网逆变器直接功率控制算法,通过设置基频谐振控制器实现网侧变流器输出电压、电流信号的无静差跟踪,同时在直流母线侧通过2倍工频谐振控制器可以抑制电网故障状态下直流母线的电压波动．与传统网侧逆变器的交直轴电流双闭环PI控制相比,该算法无须分离正负序电流分量,从而避免了电流滤波环节带来的系统带宽减小的弊端．在PSCAD／EMTDC环境下建立基于背靠背变流器的1．5MW永磁直驱风力发电系统仿真模型,仿真结果表明：当电网短路导致电压不平衡时,结合能量卸荷电路能够抑制直流母线电压的升高,限制了电网过电流,可以实现网侧逆变器的单位功率因数控制,增强了风电机组的故障穿越能力．同时搭建了10kV·A样机系统,试验波形证明了系统设计与控制策略的正确性和先进性．     

DFIG网侧变流器双闭环控制策略

针对传统双馈风力发电机(DFIG)网侧变流器控制比较复杂、鲁棒性较差、输出电压不稳定等缺点,设计了基于ADRC的直流母线电压外环和基于PID的电流内环的双闭环控制系统,通过控制变流器输出电流,达到维持网侧PWM变流器直流母线电压恒定和保持定子侧输出单位功率因数的目的.不仅能实现良好的控制效果,而且还能降低系统硬件复杂度,提高双馈风力发电机的利用效率.仿真结果表明:双闭环控制策略能有效维持网侧变流器直流母线电压稳定,保证直流电压波动较小,降低电压畸变率,具有较强的抗干扰能力.     

电流环时序方法在PWM整流器中的应用

为了提高大容量脉冲宽度调制(pulse-width modulation,PWM)整流器的电流环带宽,将一种新的采样-计算-更新时序方法应用于电流环。该方法利用高速微处理器的运算能力,消除了电流环中的计算延时,但同时限制了整流桥交流侧电压矢量的幅值,降低了电网电压升高时PWM整流器对交流侧电流和直流母线电压的控制能力。利用PWM整流器功率因数可调的优点,在电网电压升高时控制PWM整流器从电网吸收一定的无功功率,可以对此进行一定的补偿。实验表明,该方法的应用显著增加了电流环带宽,配合对无功电流的控制,提高了PWM整流器的性能。     

控制电磁炉的IGBT准谐振电路的拓扑研究

为了解决传统电磁炉热效率低、可靠性差的缺点，笔者采用全新的控制方案，其特点有两个：把传统的交流侧“恒流”控制改为直流侧“定脉宽调压”控制，避免了浪涌电压击穿电力电子器件的可能性，用软开关电路电力电子器件工作在零电流和零电压开关状态，大大减少开关损耗，提高了整机效率，经一年的连续运转证明该机十分可靠，其热效率较高，优于传统电磁炉。     

静止坐标系下PWM整流器的控制及谐波补偿策略

与基于同步旋转坐标系的PWM整流器电网电压定向矢量控制策略相比,静止坐标系下的电压定向矢量控制策略省去了电流环解耦以及旋转坐标变换,使控制系统更加简单;同时,控制策略可以很方便地实现交流侧低次电流谐波的补偿.在静止坐标系下建立了PWM整流器控制系统的数学模型,并对控制系统的动静态性能及谐波抑制能力进行分析.研究结果表明,静止坐标系下PWM整流器的电压定向矢量控制及谐波补偿策略能够实现对交流信号的无静差跟踪和对交流侧低次电流谐波的补偿,提高了电网的电能质量.     

基于阻抗调节的交流输电线路特种取能电源研究

摘 要: 交流输电线路的在线监测与信息互联是建设泛在电力物联网中至关重要的一环,但是为监测设备稳定供能是研究难点,利用电流互感器为交流输电线路监测设备供能前景广阔。交流输电线路电流变化范围大传统的电流互感器供能不稳定,为了提供稳定的输出功率,文中提出了一种电子负载并联在电流互感器二次侧通过阻抗匹配调控使电流互感器从交流输电线路提取稳定能量。经实验验证通过调节电子负载可以为直流负载提供稳定的20V输出电压、9W输出功率。     

双馈风力发电中基于单周期的双PWM变换器控制策略

分析了基于单周期的PWM控制原理及其相对于传统PWM控制方法的优点,将单周期控制方法运用到双馈风力发电的双PWM励磁变换器中。以输出直流稳定电压作为网侧变换器的控制目标,推导出整流电路中的单周期控制策略;以输出跟随参考控制信号变化的交流励磁电流作为转子侧变换器控制目标,推导出逆变电路中的单周期控制策略。仿真结果证明基于单周期的双PWM励磁变换器一方面可以保证直流母线电压的稳定,另一方面能够快速地为双馈电机转子提供可调节的励磁电流,达到很好的控制效果。     

不平衡电网下Vienna整流器混合无源控制研究

针对当前Vienna整流器在电网电压不平衡时存在控制策略的控制结构较为复杂、系统响应速度慢、鲁棒性差等问题,本文基于其在电网电压不平衡时的欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange)数学模型,提出一种电压外环采用自抗扰控制与电流内环采用无源控制的混合控制策略。该策略只需要交流电压和电流、直流侧电压的实时值,无需对各电量进行正负序分解,控制结构简单;而且可以实现交流侧输入电流正弦化、单位功率因数,直流侧快速跟踪电压期望值并具有很好的鲁棒性。仿真结果验证了该控制策略的可行性。     

估计网侧电压的PWM整流器无交流电压传感器控制

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。     

不平衡输入三相--单相矩阵变换器电流解耦控制策略

分析了三相-单相矩阵变换器(3-1MC)输入侧低次谐波的产生原因,推导了功率补偿拓扑结构下的输出侧与补偿侧调制函数约束关系式.研究输入电压不平衡下,含电容补偿单元的3-1MC单网侧电流反馈控制策略无法对输入两相旋转坐标轴(dq轴)下的直轴与交轴电流分量实现无静差控制,提出了在功率补偿下对输入三相电流作正序、负序dq轴分解,分别独立对输入双dq轴下正序、负序电流作解耦内环,输出侧与补偿侧电压加权合成为外环的双闭环控制.实验与仿真结果均表明该策略不仅使3-1MC具有功率补偿功能,而且有效抑制了电压不平衡引起的输入电流与输出电压所含低次谐波,提高了3-1MC在单相用电场合的实用性.     

基于比例谐振控制器的逆变控制系统设计与参数整定

针对传统逆变器控制策略对交流电压信号跟踪存在静差的问题,提出基于比例谐振控制器的电容电压外环和电感电流内环的双闭环控制策略,并在此基础上对系统进行建模,分析了在这种双闭环结构下,系统具有对交流信号实现无静差跟踪和抗负载电流扰动的能力。进一步,本文采用根轨迹理论,结合系统稳定性判据分析了比例谐振控制器参数对系统极点的影响,并设计极点位置,选择合适控制器参数,保证系统具有较好的稳定性和动态性能。最后,通过仿真验证了该控制策略和参数设计方法的有效性。     

永磁直驱风电机组变流器加强型直流稳压研究

目前针对电网故障的研究,主要集中在对称故障方面,研究的是不对称故障中的小值电网电压不平衡时风电机组的故障穿越技术.在传统电网电压定向的电压、电流双闭环控制基础上,应用变流器网侧和机侧功率平衡控制原理,将永磁同步发电机输出有功功率Ps变化的信息引入d轴控制回路,从而实现电网侧变流器输入至电网的有功功率能够及时跟踪永磁同步发电机输出有功功率的变化,从而解决了变流器输入输出的有功不平衡问题,避免了直流母线电压的波动.     

变频调速系统过调制时的相电流重构方法

为了降低系统成本和体积,提高直流母线电压的利用率,扩展电机的运行范围,提出了一种通过修改参考电压矢量、适用于过调制模式的相电流重构方法。该方法满足了过调制时直流电流的采样要求,并根据逆变器的开关状态实现了交流侧电机相电流的重构。在1台4 kW的PWM逆变器供电的永磁同步电动机变频调速系统样机上进行了实验,采用所提出的方法准确地重构出交流侧电机相电流,PWM逆变器实现了较高的电压利用率(约1.06)。结果表明:该相电流重构方法应用于过调制模式时是有效和可行的。     

基于有功功率解耦的高能量密度单相PWM整流器

单相PWM整流器直流侧含有2倍基波频率的纹波电能,输出电压随负载变化周期波动.传统方法采用无源滤波的方式,通过在直流侧添加大电容滤除低频谐波电流.但这种电容体积较大,不利于设计高能量密度的变换器.本文利用有功功率解耦的方法,利用直流电容存储纹波电能.可稳定输出电压,减小电容值.然后对控制策略进行研究,使用电压电流双闭环控制方法,实现系统快速响应和稳定特性.该方法通过仿真得到验证.     

一种改进的PWM整流器空间矢量控制算法

提出了一种改进的SVPWM算法：简化了矢量扇区计算、各扇区矢量转换顺序,给出了各相桥臂开关管在不同扇区的导通时间分配,使得算法更易实现．在基于Saber-Designer的实验平台上做了仿真实验,结果表明：当系统进入稳态时,用这种改进的算法调制的直流侧电压波形波动较用正弦脉宽调制时明显减小;用这种改进的空间矢量控制算法调制的交流侧电流基本为正弦波,而用正弦脉宽调制时交流侧电流畸变则比较严重;不带死区时,用这种改进的算法调制,交流侧电流的谐波含量仅为2．348％,而用正弦脉宽调制时其谐波含量为3．229％,带死区时,用正弦脉宽调制的电流谐波含量为4．617％,而用改进的空间矢量控制算法调制的电流谐波含量为3．457％．可见,用这种改进的算法电流谐波小,电压波动小,实现简单,易于数字化,因此具有一定的工程应用价值．     

三相电压型PWM整流器设计方法的研究

选择固定开关频率电流控制策略,给出了三相电压型PWM整流器的双闭环结构,按此方法确定了电压、电流PI调解器的设计方法,同时给出了交流侧电感和直流侧电容的计算方法.在MATLAB/SIMULINK环境下建立其仿真模型,仿真结果表明,该方法使主电路参数的取值范围大大缩小,且保证了系统的动态和静态性能,为实际工程中确定主电路参数和系统设计提供了可靠依据,对三相PWM整流器系统设计有实际意义.     

基于状态空间法的三相VSR组合建模策略研究

一般模型对整流器动态响应分析不够精确,针对这个不足,根据开关函数及状态空间理论建立了三相电压型整流器的数学模型,并利用傅里叶分解将数学模型分解为高频和低频。对高频模型,通过公式推导分析了输入电流谐波与输出电压纹波跟系统参数之间的动态特性关系。对于低频模型,利用坐标旋转将模型变换到两相静止坐标系,简化了模型的分析和控制。为了实现高功率因数整流,控制策略采用双闭环控制。电流内环采用滞环控制,使得电流变化快速跟踪指令值。电压外环采用PI控制,以稳定直流侧电压。在MATLAB/Simulink中进行了仿真,验证了模型的正确性。