基于改进型自抗扰的双级矩阵变换器控制策略研究

双级矩阵变换器由于减少了直流储能环节,输入输出两级之间存在严重的耦合现象,变换器的输出性能容易受到外界干扰的影响.为了提升双级矩阵变换器的抗扰性能,引入了自抗扰控制技术,针对双级矩阵变换器系统提出了一种在非线性状态误差反馈律部分增加类积分环节的改进型二阶自抗扰控制策略.仿真结果表明:与传统控制策略相比,采用改进型二阶自...     

基于复合控制器的双级矩阵变换器闭环控制

由于存在着稳定性和快速性之间的矛盾,PI控制器对于谐波的抑制能力有限,难以保证双级矩阵变换器(TSMC)在谐波扰动下的输出性能,为此,提出一种基于复合控制器的TSMC闭环控制策略,将重复控制技术与PI控制相结合构成复合控制器,利用重复控制器对PI控制器输出的控制量进行修正,弥补PI控制器对交流谐波控制的不足。为了降低复合控制策略的复杂度,在分析TSMC空间矢量调制策略的基础上,提出由控制量直接获取开关占空比的简化算法。仿真结果表明,在输入电压不平衡畸变且输出负载不平衡情况下,采用复合控制器可以使TSMC输出电压总谐波畸变率小于1%,在负载突增时系统调节时间小于1个基波周期,说明复合控制系统具有良好的动态和静态性能。     

矩阵变换器输入侧电流的反步法控制

针对矩阵变换器输入侧电流易受到电网电压波动、负载变化的影响这一问题,提出了一种新的反步法控制策略,并应用于矩阵变换器上.通过PARK变换将矩阵变换器转化为dq坐标系下的数学模型,运用反步法控制策略设计了矩阵变换器输入侧电流的控制器,并和采用PI调节器的矩阵变换器进行了对比实验.仿真结果表明反步控制策略设计的控制器在负载变化及三相输入电源降落的情况下实现了对输入电流的快速跟随,谐波分析表明由反步法控制所带来的总谐波污染很小.将反步法控制策略用于数字信号处理器TMS320F2812进行编程实现,并进行带阻感负载的实验.结果表明矩阵变换器输入侧电流波形具有很高的正弦度.仿真及实验结果说明了反步控制策略的有效性、可行性.     

基于RB-IGBT的双级矩阵变换器整流级电路

为了减少双级矩阵变换器使用器件的数目,降低系统功耗,采用RB-IGBT构成整流级电路的双向开关,该文提出了一种基于虚拟电压的整流级电路脉宽调制(PWM)算法;设计了一种新颖的RB-IGBT驱动保护电路,采用检测集-射极电压的方法,结合驱动集成芯片EXB841自身的短路保护功能,加快短路保护动作响应;研制了10kW基于RB-IGBT的双级矩阵变换器样机。驱动和硬开关故障保护实验验证了提出的驱动保护电路具有良好的驱动和保护性能。整流级电路实验结果表明,提出的PWM调制方法有效降低了双级矩阵变换器输入电流谐波含量,提高了波形质量。     

基于RB-IGBT的双级矩阵变换器整流级电路

为了减少双级矩阵变换器使用器件的数目,降低系统功耗,采用RB-IGBT构成整流级电路的双向开关,该文提出了一种基于虚拟电压的整流级电路PWM调制算法;设计了一种新颖的RB-IGBT驱动保护电路,采用检测集-射极电压的方法,结合驱动集成芯片EXB841自身的短路保护功能,加快短路保护动作响应;研制了10kW基于RB-IGBT的双级矩阵变换器样机。驱动和硬开关故障保护实验验证了提出的驱动保护电路具有良好的驱动和保护性能。整流级电路实验结果表明,提出的PWM调制方法有效降低了双级矩阵变换器输入电流谐波含量,提高了波形质量。     

双级矩阵变换器驱动异步电动机的特性分析

分析了双级矩阵变换器的拓朴结构特点;推导出双级矩阵变换器整流级的脉宽调制算法和逆变级的空间矢量调制策略,并阐述了零电流换流的原理.在MATLAB/SIMULINK平台上建立了双级矩阵变换器的仿真模型,并针对其驱动异步电动机起动、运行的开环系统进行仿真.仿真结果验证了所提出的控制策略的可行性和正确性,表明双级矩阵变换器输入电压和电流为正弦脉冲,且基本同相位;输出线电压为正弦脉冲宽度调制且基波分量为绝对主要成分,具有优良的输入和输出特性.     

分数阶Boost变换器的两种预测电流控制

基于分数阶微积分理论以及实际电容和实际电感在本质上是分数阶的事实.首先,在建立Boost变换器的分数阶数学模型基础上,提出分数阶预测电流控制,设计预测控制器.其次,在考察分数阶Boost电路的电感电流波形的基础上,提出分数阶Boost电路整数阶预测电流控制.最后,依据分抗链及Oustaloup分数阶近似算法,得到了分数阶电感逼近电路,利用Matlab软件对所设计的控制器进行仿真验证.结果表明,分数阶预测电流控制下的超调最小,过渡时间最短,尤其是在抗负载扰动上的性能更佳.整数阶预测电流控制的性能虽然低于分数阶预测控制,但也有较好的控制性能.同时仿真结果验证了所提控制方法的可行性和有效性.     

基于DSP＋CPLD的双级矩阵变换器调制策略实验研究

针对传统矩阵变换器(CMC)复杂的调制策略和换流问题,研究了一种能保持CMC所有优点而又能克服其不足之处的双级矩阵变换器(TSMC).推导了其调制策略,分析了零电流换流原理,给出了实现框图,并最终搭建了一台基于DSP+CPLD的实验样机.实验结果表明,TSMC输入输出电流均正弦波,且输入单位功率因数.     

升压变换器的电流环预测控制算法

通过数学分析建立了升压变换器的电压控制外环、电流控制内环的系统模型,提出了一种电流预测控制算法,将电压控制器产生的电流指令作为电流预测值使用,以提高变换器的动静态特性.建立了基于SaberDesigner平台的系统控制仿真模型,在相同的实验条件下,对系统电流内环分别采用预测控制算法与普通PI控制算法进行仿真研究.仿真结果表明:电流预测控制算法能有效地改善系统的动态特性.     

恒频采样电流跟踪控制型矩阵变换器的设计及其应用

介绍基于电流跟踪控制的矩阵变换器控制策略．给出其开关控制模式．提出以工业ＰＣ为核心的矩阵变换器控制系统的硬、软件设计方案,并将试制样机应用于交流励磁感应发电机的励磁控制,取得了试验结果,证实了理论和应用的可行性．     

矩阵变换器的正反组电流过零切换控制法

对双馈电机普遍采用的矩阵变换器，提出一种正反组电流过零切换法，采用IGBT构造出双向开关，选用8C196单片机系统对开关元件进行实时控制，得到跟踪给定信号的三相幅值和频率均实时可调的输出波形，根据该控制方法，研制出样机对其控制效果进行了验证，整个电路结构简单，控制有效，抗干扰性能强，是一种比较适应的控制方法。     

Buck-Boost变换器的模型预测控制

为更好地控制Buck-Boost变换器输出电压,采用考虑管压降的状态空间平均模型,使用模型预测控制进行输出电压的控制.选取合适的二次性能指标作为模型预测控制的目标函数,使变换器具有较快的响应速度和较小的电压超调量,同时设置电容电压和电感电流的约束条件,以保证Buck-Boost变换器的安全性.研究结果表明:模型预测控制在Buck-Boost变换器中具有很好的控制效果.     

矩阵变换器驱动的永磁同步电动机电流及速度控制技术

针对矩阵变换器驱动的永磁同步电动机电流和速度控制问题,提出一种有限集模型预测控制算法.不同于传统的矩阵变换器控制方法,该算法通过使用输入滤波器成本函数和电机速度成本函数,实现直接控制瞬态和稳态条件下的输入电流,形成高动态响应,从而避免在电压瞬变期间输入滤波器电流产生不必要的振动.此外,还提出一种新的输入滤波器观测器,可以减少传感器的数量,从而增加系统的可靠性并降低成本.通过仿真及实验,对提出算法的有效性进行验证,结果表明:该算法具有动态优势.     

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.     

基于动态矩阵控制的高频链矩阵变换器优化策略研究

针对高频链矩阵变换器（HFLMC）易受不确定性因素干扰,导致输出功率波动的问题,提出一种动态矩阵控制器（DMC）优化控制方法.该方法采用预测控制方式,通过实时计算实际输出功率与预测输出功率的差值并产生控制量实现对网侧电流的控制.仿真结果表明,该方法在对复杂的耦合系统实施控制时,HFLMC的输出性能优良,相较于传统的PI控制器有更好的控制效果,系统的鲁棒性能更强.     

一种无桥PFC变换器的预测电流控制算法

针对无桥PFC变换器控制方法中存在控制效果差、动态响应慢等问题,提出了一种新型的预测电流控制算法。该算法首先采集前馈输入电压、输入电流和输出电压等3个控制量,然后将采集到的前馈输入电压送入到电压项,输入电流和输出电压送入电流项,计算出下一个周期输入电流跟踪参考电流所需要的占空比,以对功率因素进行校正。为了验证该控制算法的有效性,对预测电流控制算法及传统平均电流控制算法的控制效果进行了仿真比较,同时,设计并制作了一台实验样机进行实际测试。仿真和实测的结果均表明,预测电流控制算法对输入电流的控制效果好,输入电流能较好且快速地跟踪输入电压,有效提高变换器的功率因数和动态响应速度,减小输入电流的THD值。     

电流模式控制开关功率变换器中的呼吸现象

从电路耦合滤波的角度考虑,以Boost变换器为例揭示了在电流模式控制开关变换器中,由于存在耦合电路引起的传导和辐射干扰,使得有可能产生呼吸现象,这在功率变换电路中是一种非正常的工作状态．可以通过建立具有固定初相位的模拟干扰信号,并使其频率与变换器的开关频率相同,以便将呼吸现象(时间分叉)转换为参数分叉,分析结果与数值仿真是完全一致的,并在电路实验中得到了印证．     

Boost升压变换器平均电流控制模式的仿真

Boost变换器的开环传递函数有一个位于右半平面的零点，使得使用单一的反馈电压环难以同时保证系统在受到某种扰动作用时，既有很好的动态品质又不致造成系统失稳．平均电流控制模式是提高Boost变换器稳定性和动态调节特性的有效方法．分析并推导了Boost变换器的平均电流控制模型，通过对系统的分析和仿真，其结果证明了所建模型的正确．     

永磁同步电动机电流预测控制

提出一种新型电流预测控制策略(Current Predictive Control,CPC)。综合了矢量控制(Space Vector Modulation,SVM)和直接转矩控制(Direct Torque Control,DTC)的优点,可以有效地提高永磁同步电动机调速系统动态响应速度,同时减小转矩脉动。有别于矢量控制的双闭环速度、电流PI控制结构,CPC通过比较电流预测值与速度控制器提供的电流参考值,根据电流预测误差直接给出电压源逆变器(voltage-source inverter,VSI)最优开关序列,省略了SVM中电流PI控制器和脉宽调制器(pulse width modulation,PWM),提高了系统动态响应速度;同时减小了DTC中由于滞环控制产生的转矩脉动。仿真结果表明了稳定MPC控制器结构简单,计算量小,静、动态性能优异,鲁棒性强。     

PMSM电流鲁棒性增量预测控制

为解决传统的永磁同步电机无差拍电流预测控制严重依赖电机参数,导致当电机参数发生变化时,控制性能严重下降,出现电流跟随不上,谐波含量增大等问题,文中提出一种基于龙伯格观测器的增量模型的无差拍电流预测控制方法,解决了传统无差拍电流预测控制中无法抵抗参数扰动问题.首先在原有无差拍电流预测控制模型的基础上推导出增量模型,消除电流预测控制中磁链变化的影响;其次为了消除电感变化对电流预测控制效果的影响,引入龙伯格观测器,建立带有龙伯格观测器的增量模型;最后通过simulink仿真和实验验证了所提出方法的有效性.