王玉彬[1]2003年在《功率因数可调的PWM整流器的研究》文中认为本文通过对PWM可逆整流器数学模型的分析，阐明了PWM可逆整流器的基本工作原理，较为详实的分析了系统的稳态工作过程，以及参数变化对系统性能的影响；对系统的网侧电流进行了谐波分析，得出了一系列有益的结论；对如何实现功率因数可调作了比较深入的研究，并且具有可操作性；利用MATLAB软件中的Simulink进行了数学模型仿真和面向对象结构的仿真，仿真结果表明理论分析是正确的。
楚锋[2]2018年在《贯通牵引供电系统的叁电平两相—单相变换器研究》文中指出同相供电系统主要针对现有的牵引供电系统进行改造,解决传统牵引变电所无功、谐波、负序等电能质量等问题,同时使得电分相数目减半,但无法实现牵引网的全线贯通。贯通式同相供电系统在同相供电的基础上,能够取消变电所间的电分相,实现全线贯通。目前研究的贯通式同相供电系统方案利用电力电子器件取代牵引变压器,大多采用叁相-单相变换器的拓扑结构。这种拓扑结构的贯通式同相系统一般适用于新线建设。本文提出了一种针对现有牵引变电所改造的贯通式同相供电系统方案。因牵引变压器大多是将电力系统的叁相电变为铁路牵引系统所需的两相电。因此,利用现有牵引变压器,设计了一种基于叁电平两相-单相变换器的贯通式同相供电系统。首先,对于所设计的贯通式同相供电系统方案进行了基本模型的介绍及对所采用的两相-单相PWM变换器拓扑进行了简单的分析。详细研究了叁电平单相PWM整流器的拓扑结构、数学模型和控制策略。其中,单相PWM整流器采用了瞬态电流控制,使得整流器工作在单位功率因数;因系统不仅需要实现有功能量的传递,同时还需要补偿机车负载的无功能量,故牵引网侧变换器本文采用了单相dq解耦控制策略,实现功率因数可调。其次,介绍了常见的牵引变压器的类型和接线形式,并对本文采用的YNvd牵引变压器进行了详细的电气分析。只要保证变压器副边电流相等且分别工作在单位功率因数,则有叁相电网电流平衡。同时,研究了基于单相整流器并联的主从均流控制策略。仿真和实验分别搭建了基于瞬态电流控制的单相整流器、基于单相dq解耦控制的单相整流器、单相整流器并联及两相-单相变换器仿真模型或实验硬件平台。仿真结果和实验结果均验证了瞬态电流控制、单相dq解耦控制和主从均流控制策略的有效性和正确性。同时仿真结果和实验结果验证了该系统具有有功能量双向传输的能力,能够补偿系统的无功能量,叁相电网始终工作在单位功率因数。
梁锦泽[3]2008年在《叁相电压型PWM整流器及其控制策略研究》文中指出目前,传统二极管整流及相控整流因其结构简单,技术相对成熟,是目前中高档变频器中普遍采用的一种AC/DC变换形式。然而,随着绿色能源技术的快速发展,不可控整流引起电流畸变所产生的电磁干扰和谐波污染已经成为日益严重的问题,因此PWM整流器技术已成为电力电子技术研究的热点和亮点。PWM整流器可以实现网侧电流接近正弦波,功率因数近似为1并可实现四象限运行,其较快的动态响应,能量双向流动、直流母线电压可控制和抗负载扰动能力强等优点,使得节能和“绿色环保”高度的结合。本文详细介绍了叁相电压型PWM整流器的工作原理,在叁相静止坐标系下推导出基于开关函数的数学模型,并在此基础上通过坐标变换,建立其在两相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型。简要阐述了PWM整流器的换流过程并对系统主电路的参数选择进行了理论推导。对比分析了正弦脉宽调制和电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术。在此基础上,对PWM整流器的电流控制策略进行了深入的分析,探讨了间接电流控制,叁种坐标系下的直流电流控制。针对电压定向控制策略,引入空间矢量PWM(SVPWM)技术,并结合应用前馈控制技术,设计了基于电压定向控制的双闭环系统。考虑PWM整流器的成本问题,详细阐述了带初始值观测的无电网电压传感器虚拟磁链定向控制的原理,并简要介绍了无电流传感器虚拟电网磁链定向控制策略。基于电压定向控制策略,采用TI公司的2812DSP芯片,设计了PWM整流系统的硬件电路,包括主电路、控制电路、采样及同步电路,并给出了设计方案。本文在理论分析的基础上,利用MATLAB提供的电力电子工具箱,在Simulink仿真环境下建立了各种电流控制策略的仿真模型并进行了仿真实验,通过对仿真结果的分析,验证了各种控制策略下系统的正确性和可行性,为研究和开发PWM整流器提供了实用价值。
林珍君[4]2016年在《四象限变流器扩展应用及其关键技术研究》文中认为与传统“交直交”变流器不同的四象限变流器被广泛应用在现代交流电力传动系统、新能源并网发电、飞轮储能系统、无刷双馈电机驱动控制系统以及中高压变频技术等领域。随着电力电子器件的不断更新,其耐压等级与开关频率得到显着提高,与此同时现代控制理论的蓬勃发展为四象限变流器提供了广阔的应用前景和发展空间。本文针对四象限变流器的核心拓扑结构进行了详细介绍,并分析了该拓扑结构的工作原理。在此基础之上扩展了其应用领域,将其应用于油井抽油机的电机控制、高压级联变频系统以及船舶轴带同步发电机变流器系统。并在各自的领域内,根据该领域的应用特点进行了关键技术的分析和理论验证。主要内容包括以下几个方面：(1)PWM调制方式是由变流器主电路拓扑结构所决定。在传统叁相桥结构中主要应用正弦脉宽调制(SPWM)方式和空间矢量调制(SVPWM)方式。为了提高直流母线电压的利用率常应用SVPWM技术作为整流器和逆变器的调制方式。针对中性点电压钳位型(NPC)叁电平和T型(T-type)叁电平拓扑结构,为了控制电容中点电压平衡,在叁电平SVPWM调制方式中引入中点电压平衡策略。主要是合理利用每个扇区的正、负小矢量和中矢量,根据中点电压的偏差和流入电容中点的电流方向及大小确定叁者之间的组合关系,得到一个变化的虚拟中矢量参与SVPWM调制,这样可以有效抑制直流母线中点电压波动。针对H桥级联多电平拓扑结构,类比载波移相CPS-SPWM调试技术,对错时采样空间矢量调制技术(STS-SVPWM)进行了简化。分析了两种级联多电平调制技术的异同点,给出两种调制方式在数字控制系统中的实现方法和仿真实验波形。(2)电流控制技术作为PWM整流器电压、电流双闭环控制的关键技术,决定了整流器的动、静态特性。传统的电流控制技术主要是通过有功和无功电流在旋转d-q坐标系下的解耦PI控制来实现。其中旋转坐标变换的角度是否准确和电感解耦是否完全,决定了PI控制效果的好坏。在一些特定的电网条件下,如电网电压不对称、电网谐波含量较高,或者是应用在轴带同步发电机变流器等场合,整流器输入电压相位和线路电感参数的准确性将难以保证。针对这些工况,先后提出了基于复矢量PI控制器的无电感参数电流解耦控制和基于自适应PR控制器与变频谐振锁相环的新型准直接功率控制。仿真和样机试验验证了所提控制策略的正确性和可行性。(3)四象限变流器中的逆变部分主要用来控制交流电机(如感应电机或永磁同步电机)或者作为叁相电源(如并网有源逆变或独立供电),均能获得优良的控制性能。在现代交流传统系统中,交流电机矢量控制因其良好的静、动态品质,已成为主流。但由于矢量控制系统是一个多环控制系统,需要整定参数较为复杂。本文在分析了感应电机复矢量数学模型的基础上,实现了感应电机的完全解耦控制,并对矢量控制中各环路的控制器参数整定方法进行深入研究。在转子磁场定向控制的基础之上分析了感应电机无速度传感器矢量控制策略,提出了一种滑模参考自适应速度辨识方法,并应用在了四象限变流器和能馈式H桥级联高压变频器系统上,获得了较好的动、静态性能。当逆变侧作为叁相电源时,提出了基于交流电压幅值外环和限流内环的独立供电双闭环控制策略。为了能够与柴油发电机并联运行,设计了基于同步发电机下垂特性的逆变器并网控制策略,且能与独立供电模式进行平滑切换。(4)为了提高四象限变流器系统的功率响应,研究了负载电流前馈控制,并设计了负载电流观测器。为了进一步抑制直流母线电压的脉动,并实现直流电容的最小化,在分析了四象限变流器小信号模型的基础上,本文设计了一种包括电容电流在内的综合电流前馈控制策略,该方法在不需要增加直流母线电流传感器的前提下,在一个开关周期内通过采集逆变侧的电压和电流信息计算出PWM整流器的综合电流指令,从而提高了直流母线电压抗负载扰动的能力。通过对四象限变流器的样机试验验证了所提控制方法的正确性和有效性。
张伟军[5]2007年在《电流型PWM整流器及在感应加热方面的应用研究》文中认为电流型PWM整流器作为一种“绿色”电能变换器，具有以下优点：网侧输入电流谐波含量少，能实现网侧单位功率因数或功率因数可调，输出功率可调，并且直流输出电压低于电源电压，能实现四象限运行，能量可双向流动，此外，它还具有良好的电流保护性能，短路保护可靠性高。本文从理论和实验两方面研究了叁相电流型PWM整流器及在感应加热方面的应用。本文首先从低频和高频的角度，分别建立了叁相电流型PWM整流器在叁相静止坐标系下的数学模型，为进一步深入研究电流型PWM整流器提供了理论基础；然后分析了叁相电流型PWM整流器SPWM调制策略，从电压型二逻辑信号出发，引入电流型整流器叁逻辑开关函数，着重研究了叁相电流型PWM整流器的叁逻辑信号的产生以及开关的工作模式，并按照最小开关原则，确定开关组合中的零状态选择；研究了叁相电流型PWM整流器的控制策略，介绍了叁相电流型PWM整流器的直接电流控制方法，并在分析了叁相电流型PWM整流器静态特性的基础上，着重研究了间接电流控制的原理和方法，给出了网侧单位功率因数控制的可行性及条件。在此基础上构建了基于叁相电流型PWM整流器的感应加热电源系统的仿真和实验，并给出了主电路和控制系统设计的详细过程，提出叁相电流型PWM整流器叁逻辑SPWM的数字实现技术，仿真和实验结果一致表明这种方法不仅能实现输出功率可调，还能实现网侧单位功率因数。最后通过与传统感应加热技术的比较，综合分析了这种方案的优缺点，验证了叁相电流型PWM整流器在感应加热上应用的可行性和实用性。
张泽义[6]2007年在《提高交流电机控制系统功率因数的研究》文中研究表明传统的整流装置是电网污染的主要来源，消除谐波污染、提高功率因数是当前电力电子领域的重要课题。在叁相异步电机AC／DC／AC控制系统中，采用传统整流装置作为前级AC／DC转换时，系统的输入电流谐波严重，影响了设备的功率因数的提高。为了消除谐波影响，实现高功率因数、能量双向流动和稳定可调的直流输出电压，采用叁相电压型PWM整流器作为前级AC／DC转换。叁相电压型PWM整流器具有输出电压恒定、能实现单位功率因数运行的特点，甚至可以实现电能回馈电网。本文主要研究了叁相电压型PWM整流器，内容包括下列方面：原理、拓扑结构、数学模型、控制策略、仿真与硬件实现。建立数学模型是研究叁相PWM整流器的有效手段。本文分别在ABC静止坐标系、αβ静止坐标系和dq旋转坐标系中建立了低频和高频数学模型。低频模型非常适合于控制系统的设计，高频数学模型适合于波形仿真。叁相电压型PWM整流器控制包括间接电流控制和直接电流控制，本文分别介绍了它们的原理，并对间接电流控制和直接电流控制性能进行比较，对电压空间矢量的直接电流控制策略进行了重点研究，针对常规的电压空间矢量控制算法需要进行复杂的正弦函数和反正切函数运算，在实际控制系统中实现起来困难，同时也影响了系统的动态性能，提出了一种基于电压空间矢量的简化算法，并进行了基于MATLAB中的simulink的仿真研究，仿真结果表明该控制方法的可行性。在仿真模型基础上，设计实现了基于DSP的叁相电压型PWM整流器硬件系统，详细介绍了系统中DSP微控制器的设计，电源电路、信号的采集转换电路以及IPM的驱动与故障保护电路设计，同时，对主电路LC参数的计算方法进行了介绍。实验验证了仿真结果，表明了设计的合理性与有效性。
武雁[7]2014年在《基于DSP的7.5kW背靠背变流器控制系统的研究与实现》文中提出随着能源与环境问题的日益突出，不同地区的用电负荷呈现出了多样性，传统电网已不能满足其需求，因此微电网技术逐渐成为电力、电气等相关技术领域的研究热点和重点问题。作为微电网核心单元的背靠背变流器技术也得到了广泛关注。由于背靠背变流器可以实现AC-DC-AC两端能量的可控交互，且具有功率因数可调、输出电流谐波小、能量双向流动等特点，在可再生能源分布式发电、微电网等领域获得了广泛应用。本文以叁相背靠背变流器控制系统为研究对象，从理论研究、设计调试及系统实现等方面进行论述。首先，本文在总结分析叁相背靠背变流器现阶段的国内外研究现状与发展趋势的基础上，根据系统的性能指标要求，进行了系统设计的可行性分析，进而确定了系统的设计方案。其次阐述了叁相背靠背变流器关键技术的工作原理，基于坐标变换思想，应用矢量变换的控制算法、SVPWM调制技术，结合课题采用的交流负载特性，完成永磁同步电机的数学模型建立与控制策略研究工作。考虑到系统网侧与负载侧系统的联调，研究系统启动逻辑控制与系统协调控制策略。在此基础上，根据系统设计方案，文中对系统硬件主要参数计算与电路设计进行较为详细地说明，提出了交流进线电抗器与直流稳压电容参数设计方法和主要电路单元的设计方案。基于叁相背靠背变流器控制策略，以控制器DSP（TMS320F2812）为核心，设计控制系统软件结构，完成系统软件程序编写。使用MATLAB Simulink仿真软件验证系统设计的正确性；最后，文中对根据系统实验要求搭建的叁相背靠背变流器系统试验平台进行介绍，并对系统整体调试数据和实时波形进行分析，从而充分验证了课题研究中叁相背靠背变流器系统设计与控制策略的可行性与正确性。
王玉彬, 张开如, 孙永兴[8]2004年在《功率因数可调的电压型叁相PWM整流器的仿真研究》文中指出分析了功率因数可调的基本原理,基于Matlab建立了PWM可逆整流器的数学模型和结构模型两种仿真模型,提出了实现功率因数可调的技术方案。分别对两种模型作了仿真研究,给出了仿真结果,对所建立的仿真模型作了验证。仿真结果表明,功率因数连续调节是可行的。
李玉玲[9]2006年在《电流型PWM整流器及其控制策略的研究》文中进行了进一步梳理PWM整流器根据直流储能元件不同可分为电压型PWM整流器和电流型PWM整流器。电流型PWM整流器具有控制电流更直接方便、动态响应更快以及内在的短路保护能力等优点,在中等功率应用场合将具有广泛的应用前景。超导技术的发展,解决了电流型PWM整流器的储能效率问题,为电流型PWM整流器在大功率场合的应用提供了优势。本文着重研究了电流型PWM整流器及其控制策略,主要包括以下几方面的内容。 建立了叁相电流型PWM整流器在叁相静止坐标系、两相静止坐标系和两相旋转坐标系的低频和高频时域数学模型,为电流型PWM整流器的控制系统分析和设计提供了理论基础。论文研究了叁相电压型和电流型PWM整流器的频域数学模型,分析了两种整流器SPWM输出的频谱构成,并对两种整流器的直流输出进行了比较。在此基础上,对叁相电压型和电流型PWM整流器用于有源滤波器(Active power filter,APF)的传输带宽进行了对比研究。 论文提出了叁相电流型PWM整流器叁逻辑SPWM的数字实现技术。该方法充分利用DSP的内部资源,根据开关次数最少的原则合理分配电流型整流器六个功率管的开关信号,有效的降低了开关损耗,节约了系统成本。研究表明,这种信号分配办法在本质上与电流型PWM整流器的常规空间矢量调制(Space vector modulation,SVM)技术是一致的,稍加改动便可应用于电流型整流器的SVM技术。论文对SPWM调制中,迭流时间对输出的影响进行了初步的探讨,对所提出的数字实现叁逻辑SPWM方法进行了实验验证,为论文后续控制策略的研究奠定了实验基础。 直接电流控制是叁相电流型PWM整流器控制方法的主流,论文在研究电流型PWM整流器的PI控制和极点配置状态反馈控制的基础上,提出了电流型PWM整流器的线性二次型(Linear quadratic,LQ)最优控制和改进的模型预测控制(model predictive control,MPC)。LQ控制按照系统稳态误差最小的原则寻找系统性能最优的极点,以此达到电流型PWM整流器稳态最优的控制目标。然而LQ控制是基于小信号模型的控制策略,有其固有的缺陷。因此,论文进一步提出了电流型PWM整流器的MPC控制。MPC具有预测和实时寻优的双重优点,但传统的MPC采用非脉冲响应作为预测控制模型,计算量大,很难直接应用到实时控制系统中。论文对这种传统MPC进行了改进,即从电流型PWM整流器被控制量与控制量之间的传递函数入手,得出整流器的一阶差分方程作为预测控制模型,同时保留传统MPC反馈校正、滚动优化等优点,使得MPC可以应用
陆志杰, 易映萍[10]2015年在《功率因数可调的单相PWM整流器建模及控制系统设计》文中指出介绍了单相PWM整流器的拓扑结构及工作原理,建立了主电路数学模型。根据大信号平均模型设计了电感电流内环和直流母线电压外环的双环控制器,并且对内外环控制器的参数进行了整定。最后介绍了功率因数调节方法,并且用Matlab仿真验证了模型以及控制器的正确性。
参考文献：
[1]. 功率因数可调的PWM整流器的研究[D]. 王玉彬. 山东科技大学. 2003
[2]. 贯通牵引供电系统的叁电平两相—单相变换器研究[D]. 楚锋. 西南交通大学. 2018
[3]. 叁相电压型PWM整流器及其控制策略研究[D]. 梁锦泽. 广东工业大学. 2008
[4]. 四象限变流器扩展应用及其关键技术研究[D]. 林珍君. 华中科技大学. 2016
[5]. 电流型PWM整流器及在感应加热方面的应用研究[D]. 张伟军. 浙江大学. 2007
[6]. 提高交流电机控制系统功率因数的研究[D]. 张泽义. 大连交通大学. 2007
[7]. 基于DSP的7.5kW背靠背变流器控制系统的研究与实现[D]. 武雁. 北京工业大学. 2014
[8]. 功率因数可调的电压型叁相PWM整流器的仿真研究[J]. 王玉彬, 张开如, 孙永兴. 山东科技大学学报(自然科学版). 2004
[9]. 电流型PWM整流器及其控制策略的研究[D]. 李玉玲. 浙江大学. 2006
[10]. 功率因数可调的单相PWM整流器建模及控制系统设计[J]. 陆志杰, 易映萍. 通信电源技术. 2015
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