基于虚拟磁链估算的单相级联H桥整流器无网侧电压传感器控制方法

针对应用于高速动车组电力电子变压器中的单相级联H桥整流器易受网侧电压传感器故障影响的情况展开研究,提出了基于虚拟磁链估算的单相级联H桥整流器无网侧电压传感器控制方法,并进行了仿真验证。首先建立了单相级联H桥整流器d-q坐标系下的数学模型,根据三相系统中无网侧电压传感器控制算法原理,提出了采用虚拟磁链估算的d-q电流解耦控制方法,解决了单相级联H桥整流器无网侧电压传感器控制问题;然后搭建相应仿真模型,模拟了整流器多种复杂工况,验证无网侧电压传感器控制算法的稳定性,同时与有网侧电压传感器控制算法进行了对比。仿真结果表明,无网侧电压传感器控制基本能够达到有网侧电压传感器时的控制性能。     

单相级联H桥整流器无锁相环瞬态直接电流控制

无工频变压器牵引传动系统是高速动车组轻量化的发展趋势。以无工频变压器牵引传动系统前端单相级联H桥整流器为研究对象,取消了网侧电压锁相环,实现网侧电流实时跟踪网侧电压为目的,建立了单相级联H桥整流器的数学模型;根据瞬时有功电流的定义,提出了一种无锁相环瞬态直接电流控制方法,实现了非理想电网电压情况下网侧电流对电压的实时准确跟踪控制;并在此基础上,提出了无锁相环直流侧电容电压均衡控制方法,解决了负载不平衡时直流侧电容电压不平衡的问题。最后,对所提出的无锁相环瞬态直流电流控制方法进行了计算机仿真,仿真结果验证了该算法的正确性和有效性。     

单相电力电子变压器整流级滑模控制策略

由于PWM整流的非线性特性,单相电力电子变压器传统的PI控制对参数较为敏感,而滑模变结构控制对干扰和参数具有很强的鲁棒性,因此采用d-q电流解耦方法,构造滑模控制器。搭建3单元级联模块H桥整流器模型,在仿真软件Matlab/Simulink中进行了仿真,并将其同传统的PI控制比较,结果表明了所采用方法的有效性、优越性。     

电力电子牵引变压器功率平衡控制方法研究

电力电子牵引变压器PETT(Power Electronic Traction Transformer)与传统工频牵引变压器相比具有体积小、质量轻、效率高等优点。针对采用级联H桥和双有源桥式DAB(Dual Active Bridge)变换器的PETT主电路拓扑,首先对级联H桥进行数学建模分析,在此基础上,提出一种基于平均电压调节的直流电压平衡控制方法。同时,通过分析并联输出DAB变换器传输功率不平衡的影响因素,得出其功率平衡原理,进而提出一种基于平均输出电流调节的均流控制方法。构建PETT系统仿真模型,对所提出的级联H桥直流电压平衡控制方法以及并联输出DAB变换器均流控制方法进行仿真研究。设计并搭建2个功率单元组成的PETT实验平台,对上述控制方法进行实验研究。仿真和实验结果相符,验证所提出控制方法的有效性和正确性。     

基于二极管箝位级联拓扑变流器的直驱风电用变流技术

直接驱动型风力发电系统需要全功率变流器作为与电网的接口，多电平变流器的应用得到了广泛关注。二极管箝位五电平级联H桥拓扑，结合了二极管箝位型多电平和级联H桥多电平的优势，只需较少的箝位二极管和独立直流电源，即可进一步提高输出电压等级；使用移相变压器和12脉波整流器作为输入电路.可以方便地应用在使用多相永磁同步发电机的直驱风电系统中。基于拓扑提出了消谐波SPWM和载波相移SPWM相结合的调制方法，能够方便地对二极管箝位级联拓扑进行控制，可以进一步提高等效载波频率，减小器件损耗和滤波器体积。仿真和实验结果证实了所采用的拓扑及其控制方法的有效性。     

基于Matlab的某型动车组三电平整流器试验台算法仿真研究

简要介绍了某型动车组所用单相三电平脉冲整流器的主电路,详细分析了其采用的瞬态电流控制方法的实现原理。在Matlab/Simulink环境下建立了该三电平脉冲整流器试验台的仿真模型,并对该三电平脉冲整流器在牵引工况、再生制动工况,以及运行过程中电网电压与负载突变情况下进行了仿真分析,为设计及制造该型动车组三电平整流器检验、测试设备奠定理论基础。     

单相三电平整流器控制方法及中点平衡的研究

介绍了单相电压型三电平整流器的工作原理,对双闭环控制、固定开关频率的电流控制、预测电流控制和改进的瞬态电流控制等常用控制策略进行了分析,指出了它们的优缺点;针对单相三电平整流器的中点平衡问题,探讨了一种电压前馈的中点电位控制方法.Matlab环境下的仿真结果表明,改进的瞬态电流控制法的动、静态性能良好,电压前馈的中点电位控制方法能简单有效地平衡直流侧电容电压.     

带功率因数补偿的单相半控桥整流器(二)

介绍了绘制正弦线电流的开关模式单相半控桥整流器,用它来获得功率因数补偿并保持直流环节电压的恒定.在该整流器中使用4个有源开关,以便在交流端电压上产生单极脉宽调制(PWM)电压波形.与中性点箝位变流器(NPC)相比,该整流器没有箝位二极管也能实现三点式PWM控制.控制电路采用两个控制回路:外部控制回路用比例积分电压控制器调整直流环节电压,采用相位闭环电路产生与电源电压同相的正弦波形来实现功率因数补偿.在内部控制回路中,用基于载波的电流控制器跟踪线电流信号.为补偿由于负载变化所引起的中点电压,控制电路采用中点电压补偿器.该整流器的交流侧可产生3个电压电平,并用计算机仿真与试验结果验证了控制算法的有效性.     

带功率因数补偿的单相半控桥整流器(一)

介绍了绘制正弦线电流的开关模式单相半控桥整流器,用它来获得功率因数补偿并保持直流环节电压的恒定.在该整流器中使用4个有源开关,以便在交流端电压上产生单极脉宽调制(PWM)电压波形.与中性点箝位变流器(NPC)相比,该整流器没有箝位二极管也能实现三点式PWM控制.控制电路采用两个控制回路:外部控制回路用比例积分电压控制器调整直流环节电压,采用相位闭环电路产生与电源电压同相的正弦波形来实现功率因数补偿.在内部控制回路中,用基于载波的电流控制器跟踪线电流信号.为补偿由于负载变化所引起的中点电压,控制电路采用中点电压补偿器.该整流器的交流侧可产生3个电压电平,并用计算机仿真与试验结果验证了控制算法的有效性.     

高速动车组无拍频控制方法研究

在高速动车组牵引传动系统中,由于单相供电制式的应用,会在单相脉冲整流器的直流输出环路上叠加一个2倍于电网频率的交流脉动电压分量。该脉动电压分量会使牵引电机产生拍频现象,从而导致牵引电机电流三相不平衡、转矩脉动增大等问题。针对这一现象,提出了一种基于频域分析的无拍频控制算法。该算法是在对拍频形成原理及输出电压谐波的理论分析基础上,通过在牵引逆变器输出频率上叠加一个映射直流电压脉动分量函数进行频率补偿,以消除低频谐波分量。结合矢量控制系统,完成了算法的仿真和试验验证。仿真和试验结果表明,该无拍频算法可有效抑制牵引电机拍频现象。     

一种基于逻辑运算的三电平四象限整流器的控制算法研究

提出了一种基于逻辑运算的单相三电平整流器的控制算法,引入了4个数字控制信号,通过这4个数字控制信号的组合来选取适当的开关控制模式去控制整流器.仿真结果表明:该种控制算法所控制的整流器具有高功率因数、低电流谐波、直流侧平衡的电压和快速的动态响应的优点.     

模块化多电平换流器电容电压的一种平衡控制方法

介绍了模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的运行原理以及模块电容电压的平衡控制。考虑传统的单相桥臂平均电压控制可能会在外部干扰的情况下输出电压不平衡而导致波形畸变,结合载波移相调制方法提出了三相桥臂平均电压控制的方法,并对子模块电容电压采取比例积分调节,使得模块电容电压平衡在稳定的范围内。仿真验证了电容电压平衡控制的可行性。     

单相四象限变流器双闭环控制方法改进

针对单相四象限变流器基于坐标变换双闭环控制方法的不足,通过建立旋转坐标系下的数学模型,提出了基于电流状态反馈和预测电流控制的改进算法及实现方案,该控制方法不仅可以实现网侧电流有功分量和无功分量的准确控制,同时具有良好的动态响应能力。采用仿真软件搭建了系统模型并进行计算,对2种控制方法进行比较和验证。仿真结果表明,改进的控制方法能够保证单相四象限变流器的稳定工作,并且具有更好的动态响应。     

基于空间矢量的直接功率控制策略

将直接功率控制应用于三相PWM整流器中,采用PWM空间矢量调制代替传统的开关逻辑表控制,避免了因开关频率不固定给整流器造成的不良影响。文章推导了该控制系统基于虚磁链的功率估算式,分析了功率调节器参数设计,研究了有功和无功功率调节器之间的相互耦合影响关系。仿真结果表明,在三相不平衡电压情况下,该控制方法具有功率因数高、电流谐波小、动态性能好等优点。     

三相电压型PWM整流器两种控制策略对比仿真

为了对比研究三相电压型PWM整流器不同控制策略下系统的性能差异,在Matlab/Simulink环境下,分别搭建了基于直接电流控制和直接功率控制的三相电压型PWM整流器仿真模型系统。在相同的仿真参数下,对控制系统不同特性进行对比仿真。     

电力电子牵引变压器无电流传感器均流控制方法研究

选用级联H桥变换器和双有源桥式变换器的电力电子牵引变压器存在直流电压平衡控制和输出电流均衡控制问题,即功率平衡控制问题。针对此问题,本文提出一种功率平衡控制策略,该控制策略由电压平衡控制方法和基于双有源桥式变换器的无电流传感器均流控制方法两部分组成。其中,所提出的无电流传感器均流控制方法依据双有源桥式变换器的功率表达式得出,该方法使用计算电流值替代实际电流值来完成均流控制。构建系统仿真模型,对所提出的功率平衡控制策略进行了仿真研究。设计并搭建了两个功率单元组成的实验平台,对上述控制策略进行了实验研究。仿真与实验结果一致,验证了本文所提出的电压平衡控制方法及无电流传感器均流控制方法的正确性和有效性。     

基于SVPWM的单相三电平NPC整流器研究

介绍了单相三电平中点箝位(Neutral Point Clamped,NPC)整流器的工作原理,推导了空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)与正弦脉宽调制(Sinusoidal Pulse Width Modulation,SPWM)之间的关系,并在此基础上把基于SPWM的中点电压平衡算法推广至SVPWM.计算机仿真和试验结果表明,在支撑电容参数不相等的恶劣情况下,基于SVPWM的中点电压平衡方法仍能有效地抑制单相三电平中点箝位整流器的中点电压不平衡问题.     

城市轨道交通再生制动逆变回馈装置锁相技术研究

以PWM(脉宽调制)整流器为核心的逆变回馈型吸收装置,已逐渐成为城市轨道交通车辆再生制动能量吸收装置的主流。提出的基于双同步坐标系变换的软件锁相环(DDSRF-SPLL)相比传统的单同步坐标系软件锁相环(SSRF-SPLL),更能快速有效地提取三相电压在三相不对称、三相畸变、单相或两相电压接地等情况下的电压相位、基波频率和正负序分量的大小,为逆变回馈型吸收装置提供有力的相位保障。仿真结果验证了所提方法的正确性与有效性。     

单相四象限整流器预测电流控制的相位补偿方法

针对单相四象限整流器的预测电流控制,提出基于单相软件锁相环的瞬时无功检测方法,利用瞬时无功对预测电流控制方法中电流给定值进行相位补偿,实现四象限整流器单位功率因数运行。采用仿真软件搭建系统模型并进行计算,对控制方法的可行性进行验证。仿真结果表明:在牵引和再生制动工况下,控制方法能够保证网侧的功率因数接近于1,并且具有很好的动态性能。     

三相电压型PWM整流器系统建模及半实物仿真实现

提出三相电压型PWM整流器系统数学模型算法,分析不同PWM控制模式下的整流器状态空间方程,实现数学模型和实物控制装置(DCU)的闭环仿真实验。仿真结果较为理想,模型算法能够基本反应整流器系统主要电量的变化规律,满足变流控制装置的开发测试要求。