单相三电平脉冲整流器无差拍预测直接功率控制

合集下载

单相PWM整流器改进无差拍电流预测控制方法

单相PWM整流器改进无差拍电流预测控制方法
YAN G Li y o ng , YANG S h uo , ZHANG We i p i ng , CHEN Zh i ga n g, XU Lo ng
 ̄o we r E l e c t r o n i c s a n d Mo t o r Dr i v e s E n g i n e e r i n g R e s e a r c h C e me r o f Be i j i n g( No r t h C h i n a Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ) ,
整 个 系 统 在 直 流 母 线 电压 外 环 的 控 制 下 , 实 现 了直 流 母 线 电
mo d u l a t i o n( P WM)r e c t i i f e r s c a n q u i c k l y a n d a c c u r a t e l y r t a c k
D OI :1 0 . 1 3 3 3 4  ̄ . 0 2 5 8 — 8 0 1 3 . p c s e e . 2 0 1 5 . 2 2 . 0 1 9
文章编号 :0 2 5 8 . 8 0 1 3( 2 0 1 5 ) 2 2 . 5 8 4 2 — 0 9
中图分类号 :T M 4 6 1
T o s o l v e t h e a b o v e p r o b l e ms , t h i s p a p e r p r o p o s e d a r t i mp r o v e d d e a d b e a t c u r r e n t a l g o r i t h m, d e d u c e d t he d i s c r e t e t r a n s f e r

一种负载不平衡情况下单相三电平脉冲整流器中点电位控制方法

一种负载不平衡情况下单相三电平脉冲整流器中点电位控制方法

一种负载不平衡情况下单相三电平脉冲整流器中点电位控制方法王顺亮;宋文胜;冯晓云【摘要】首先分析了负载不平衡情况下单相电压型三电平脉冲整流器的工作原理,引出该电路直流侧中点电位偏移的特点.为了实现在负载不平衡的恶劣情况下直流侧中点电位平衡的控制目标,以传统的单相三电平单极性载波脉宽调制(CBPWM)方法为基础,提出了一种在负载不平衡情况下,基于电压补偿分量注入的载波脉宽调制(CBPWM-VOI)算法.理论分析表明:电压补偿分量的取值与负载有着密切关系,在一定的负载不平衡度范围内,该调制算法可以有效地控制直流侧中性点电位无偏移.计算机仿真和小功率样机实验都验证了该算法的有效性及理论计算的正确性.【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2013(033)010【总页数】7页(P79-85)【关键词】整流器;三电平;负载不平衡;中点电位控制;电压补偿分量【作者】王顺亮;宋文胜;冯晓云【作者单位】西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】TM4610 引言脉冲整流器是交流传动系统的一个重要组成部分,目前我国生产的高速动车组和大功率交流传动电力机车的牵引变流器均采用脉宽调制(PWM)技术,因此也称为PWM整流器,其拓扑结构分为两电平和三电平两大类[1]。

相比两电平结构,三电平拓扑具有半导体开关器件所承受的电压应力较低、等效开关频率高、容量大、谐波失真更低和电能质量更佳等优点[2-6]。

目前,单相三电平二极管箝位型(NPC)结构已经广泛应用于高速铁路电力牵引交流传动系统中[6]。

但是电路元件特性的不平衡、非理想的开关器件特性等多方面的原因都会引起三电平整流器中性点电压不平衡的问题[5]。

在交-直-交传动系统中,三电平逆变器中点电位未能控制达到平衡,可等效为整流器的负载不平衡,同样会引起整流器中点电位不平衡现象的产生。

无差拍和矢量调制的单相三电平变换器

无差拍和矢量调制的单相三电平变换器

无差拍和矢量调制的单相三电平变换器张全禹;苏宝林;张博阳;郑贵金【摘要】提出一种无差拍控制与调制策略,实现其电流和中点平衡控制功能.首先阐述无差拍预测控制的工作原理,提出了改进的无差拍有功和无功控制技术.和传统的PI控制器相比,无差拍控制器具有低电流谐波和无参数调节,动态响应快.针对单相三电平逆变器存在中点电位不相等情况,提出了单相三电平变换器空间矢量调制技术.基于空间矢量调制和无差拍电流控制方法能够很好地实现单相三电平变换器的控制.实验结果验证了所提方法具有很好的输出性能,中点平衡也得到有效控制.【期刊名称】《实验室研究与探索》【年(卷),期】2018(037)011【总页数】4页(P49-52)【关键词】无差拍预测控制;中点电压平衡;单相三电平变换器;空间矢量调制【作者】张全禹;苏宝林;张博阳;郑贵金【作者单位】绥化学院电气工程学院,黑龙江绥化152000;绥化学院电气工程学院,黑龙江绥化152000;绥化学院电气工程学院,黑龙江绥化152000;绥化学院电气工程学院,黑龙江绥化152000【正文语种】中文【中图分类】TM4640 引言高速铁路驱动系统由变压器、单相PWM变换器、三相PWM变换器和电动机组成[1]。

电气牵引驱动系统的有源前端变换器通常由单相PWM变换器组成,该变换器要求高功率因数、低谐波和恒定直流电压和双向功率波动。

单相PWM变换器包括两电平结构和三电平NPC型结构。

两电平结构虽然设计简单,但存在电压应力和输出并网电流谐波大等缺点;三电平结构具有低谐波、低电磁干扰和电压应力成为铁路电气牵引驱动系统的选择[2-5],而且非常适合高电压和大功率设备。

目前,单相三电平变换器在日本和中国高速铁路中得到广泛应用[6-7]。

为了能够获得铁路电气驱动系统的高功率因数、恒定直流侧电压、低电流谐波以及快速跟踪输出电流能力,不同的控制策略被提了出来。

这些控制策略包括内部电流环以及间接有功和无功控制。

单相三电平PWM整流器双环控制系统的研究

单相三电平PWM整流器双环控制系统的研究
中点电压的平衡问题是三电平变换器的一个固 有问题[3]。 如果不考虑中点电压的控制,输入电流
4.1 电流内环控制器的设计 考虑到参数准确性和漂移等因素,内环选用 PI
调节器,其控制结构图如图 4 所示。
的谐波分量将显著增加,而且电压偏离严重时,直流 电容和开关器件有可能被损坏。
分别对图 1 主电路中开关管的开关状态进行定 义,以 VSa1 为例,Sa1=1,代表 VSa1 导通;Sa1=0,代表 VSa1 关断。表 1 列出了三电平变换器的交流侧输出 电压与开关状态的关系表。可见其中存在着冗余的 开关状态,但这些冗余的开关状态对中点电压有着
双环控制系统进行了研究。中点电压平衡问题是三电平变换器的一个固有问题,因此针对单相三电平变换器进行了
深入分析,并提出了一种中点电压平衡的 Bang-Bang 控制方法。仿效直流电机的转速电流双闭环控制,建立了三电平
PWM 整流器的双环控制模型,通过工程设计获得了良好的稳态和动态性能,保证了输入电流正弦化和单位功率因
1+Tu s s2(1+Teu s)
(7)
式中:K=KuP si/(TuCdc )。
可见,简化以后的电压环是一个典型的 II 型系
统。三阶最佳整定法设计的系统动态响应快、抗扰性
能好,在此电压外环的闭环传递函数为:
Wcu(s)=
1+WWou(ous()s)=
KTu s+K Teu s3+s2+KTu s+K
第 42 卷第 9 期 2008 年 9 月
电力电子技术 Power Electronics
Vol.42, No.9 September, 2008
单相三电平 PWM 整流器双环控制系统的研究
许 赟, 邹云屏, 刘 雄, 王成智 (华中科技大学,湖北 武汉 430074)

三电平NPC整流器新型直接功率控制策略

三电平NPC整流器新型直接功率控制策略

摘要: 在 电压型三 电平 N P C 整流 器的控制策 略中 , 直接 功率控制 ( D P C ) 策略具有算法 简单 、 动 态性能好 的
优 点 。分析 了电压 型三 电平 N P C 整 流器 D P C 策略的基本原理 , 推导了三 电平 N P C 整流器 D P C 策略数学模 型 , 研 究了各矢量对 系统 瞬时功率的影响 , 提 出了一类新颖 的无需交流 电压 传感器 的三电平 N P C 整流器 D P C 策 略。
Ab s t r a c t :Di r e c t p o we r c o n t r o l( DP C)s t r a t e g y h a s t h e c h a r a c t e is r t i c s o f s i mp l e lg a o r i t h m a n d g o o d d y n a mi c p e r f o r ma n c e i n t h e c o n t r o l s t r a t e g i e s o f t h r e e - l e v e l N P C( n e u t r l a p o i n t c l a mp e d )v o l t a g e s o u r c e r e c t i i f e r . An a l y z e d t h e
该新 型策略在 实现系统 瞬时功率控制 的同时 , 还兼具直流电容电压波动控制能力。仿真和实验验证 了提 出方 法的正确性和有效性 。 关键词 : 三 电平 N P C 整流器 ; 直接功率 控制策略 ; 数学模型 ; 交流 电压传感器 ; 直流 电容 电压波动
中图分类号 : T M4 6 4 文献标识码 : A
b a s i c p in r c i p l e o f D P C s t r a t e g y u s e d i n t h r e e - l e v e l N P C r e c t i f i e r a n d d e d u c e d t h e ma t h e ma t i c a l mo d e l o f DP C s t r a t e y g u s e d i n t h r e e - l e v e l NP C c o n v e r t e r . On t h e b a s i s o f t h e a n ly a s i s ,a n o v e l DP C s t r a t e g y a p p l i e d i n t h r e e - l e v e l NP C

基于直接功率控制的三电平PWM整流器控制策略研究-电力电子与电力传动专业毕业论文

基于直接功率控制的三电平PWM整流器控制策略研究-电力电子与电力传动专业毕业论文

精选文档欢迎下载,希望能帮到您目录目录1 绪 论 ..................................................................................,..........,.,.. (1)1.1 三 电 平 P W M 整 流 器 的 研 究 背 景 .....................................,..........................................1 1.2 国 内外 发 展 现 状 (2)1.3 本 论 文 的 主 要 研 究 内 容 ................................................................................................5 2 .基 于 直 接 功 率 控 制 的 三 电平 P W M 整 流 器 数 学 模 型 .............,. (6)2 .1 三 电平 P W M 整 流 器 空 间 电 压 矢 量 分 布 ..........................................,........................6 2 .2 三 电 平 P 认7’M 整 流 器 的 拓 扑 结 构 ......................,..................................., (7)2 .3 基 于 开 关 函 数 的 三 电平 P W M 整 流 器 数 学 模 型 ....................................., (8)2 .3 .1 三 相 a b c 坐 标 系 中 的 数 学 模 型 ........................................................................8 2 .3 .2 两 相 叨 坐 标 系 中 的 数 学 模 型 ..................................................................,.....10 2 .3 .3 两 相 d q 坐 标 系 中 的 数 学 模 型 (11)2 .4 瞬 时 功 率 理 论 (11)2 .5 基 于 D P C 的 三 电平 P W M 整 流 器 的 数 学 模 型 ., (13)3 基 于 直 接 功 率 控 制 的 三 电平 P W M 整 流 器 闭环 控 制 策 略 .....,...,. (15)3 .1 P W M 整 流 器 的 控 制 技术 (15)3 .1.1 控 制 技 术 要 求 .......................……,.……‘......................................................…… 15 3 .1.2 P W M 整 流 器 直 接 电流 控 制 技 术 ............................……,..........................…… 巧3 .2 基 于 D P C 的 三 电平 P W M 整 流 器 闭 环 控 制 策 略 (17)3 .2 .1 三 电 平 P W M 整 流 器 的 D P C 系 统 框 图 .........................................................17 3 .2 .2 直 接 功 率 控 制 分 类 (18)3 .3 本 章 小 结 ......................................,..............................................................‘.............、二18 4 基 于 直 接 功 率 控 制 的 三 电 平 P W M 整 流 器 开 关 矢 量 表 的 建 立 (20)4 .1 开 关 矢 量 表 ....……,二,..............................................................................................……2 04 .1.1 功 率 比较 信 号 的 选 择 .....................................................,.............,..................2 0 4 .1.2 空 间 电 压 矢 量 扇 区 划 分 . (21)4 .2 电 压 矢 量 选 择 的 基 本 原 则 ...................,.....................................................................21 4 .3 电 压 矢 量 对 有 功 功 率 及 无 功 功 率 的 影 响 ............................,.....................................22 4 .4 基 于 全 部 矢 量 的 开 关 矢 量 表 ................................................................,.. (23)4 .4 .1.开 关 矢 量 表 建立 .......,.. (23)4 .4 .2 .仿 真 及 结 果 分 析 …,....................................................................................……2 44 .5 基 于 大 中 矢 量 的 开 关 矢 量 表 (27)4 .5 .1 开 关 矢 量 表 建立 ........................................................................................……2 74 .5 .2 仿 真 结 果 及 分析 ........................................................................................……2 7精选文档欢迎下载,希望能帮到您西安 理 工 大 学硕 士 学位论 文4 .6 .1 开 关 矢 量 表 的 建 立 ..........................................................................................31 4 .6 .2 仿 真 结 果 及 分 析 ......................................。

三电平PWM整流器控制方法研究

三电平PWM整流器控制方法研究

三电平PWM整流器控制方法研究近年来,随着电力系统的发展和电力负荷的增加,对于电力变换和控制技术的需求也在不断增加。

而三电平PWM整流器作为一种重要的电力变换设备,其控制方法的研究显得尤为重要。

本文将就三电平PWM整流器的控制方法进行研究探讨。

首先,三电平PWM整流器的控制方法主要包括两种,即传统的基于脉宽调制的控制方法和基于模型预测控制的方法。

传统的脉宽调制方法主要通过调节开关器件的开关频率和占空比来控制输出电压的波形,以实现电力变换的目的。

而基于模型预测控制的方法则是通过建立数学模型,预测系统的状态和输出,并根据预测结果进行控制。

其次,在传统的脉宽调制方法中,常用的控制策略有三种,即基于电流控制的方法、基于电压控制的方法和基于电流电压双闭环控制的方法。

其中,基于电流控制的方法主要通过控制输入电流来实现对输出电流的控制,以保证输出电流稳定。

基于电压控制的方法则是通过控制输出电压来实现对输出电流的控制,以保证输出电压稳定。

而基于电流电压双闭环控制的方法则是综合考虑了输入电流和输出电压的控制要求,以实现更为精确的控制。

最后,基于模型预测控制的方法是近年来较为新兴的一种控制方法。

该方法通过建立系统的数学模型,并根据模型的预测结果进行控制,以实现对输出波形的精确控制。

相比于传统的脉宽调制方法,基于模型预测控制的方法具有更高的控制精度和响应速度,能够更好地适应电力系统的需求。

综上所述,三电平PWM整流器的控制方法研究涉及传统的脉宽调制方法和基于模型预测控制的方法。

在传统的方法中,基于电流控制、电压控制和电流电压双闭环控制是常用的策略。

而基于模型预测控制的方法则是一种较新的控制方法,具有更高的精度和响应速度。

在未来的研究中,我们还可以探索更多的控制策略,以进一步提高三电平PWM整流器的控制性能。

单相三电平SPWM整流器的研究与设计论文

单相三电平SPWM整流器的研究与设计论文

摘要随着电力电子器件、高精度高速运算芯片、实时仿真与控制等技术的飞速发展,各类电力电子装置正广泛地应用于交直流可调电源、电力供电系统、电气传动控制与电化学生产等领域,然而大多数的电力电子装置都是通过变流器与电网相连,总存在网侧功率因数低以与输入电流谐波成分高的问题。

为了减小谐波干扰对电网质量的危害,以与可能因此而引发的事故,1994年3月国家技术监督局颁布了国标GB/T 14549-1993《电能质量公用电网谐波》。

抑制电力谐波提高功率因数的方法主要有两种,一种是装设专用的谐波补偿装置,该方法相应地带来了成本增加的问题;另一种是采用新型的高功率因数变流器。

PWM整流器作为高功率因数变流器的一个重要方向,在各种工业生产领域扮演着重要角色。

它不仅要求中间直流环节的电压保持恒定,交流侧功率因数为1,还要求尽量减少电流谐波。

然而相对于两电平PWM整流电路,三电平PWM整流器的功率开关管所承受的关断电压为直流侧电压的一半,减少了功率开关管的电压强度,同时电平数的增加使入端电流更接近正弦波,在同样的的开关频率与控制方式下,其电流谐波总畸变率(THD)要远小于两电平PWM整流器。

因此,本毕业设计以单相三电平PWM整流器为研究对象, 首先介绍了课题的产生背景、研究概况与意义,阐述了PWM整流器的工作原理,并对其开关工作模态以与拓扑结构进行了分析;其次,在此基础上,建立了三电平整流器的系统数学模型,并对PWM控制技术进行总结,采用电压电流双闭环控制,利用MATLAB/Simulink进行了仿真实验。

仿真结果表明,系统的工作情况与理论分析相符合,该系统不仅能使直流电压在一定围可调,而且使整流器交流侧电流谐波降低,实现了单位功率因数运行。

关键词:三电平整流功率因数校正 MATLAB仿真ABSTRACTWith the rapid development of power electronic devices, high-precisionhigh-speed computing chip, real-time simulation and control technology, various types of power electronic devices are widely used in AC-DC adjustable power supply, power supply systems, electrical transmission control and electrochemical production etc, but most power electronic devices connected to the grid through the converter, there is always the low power factor and high harmonics problem ofthe input current.In order to reduce the harm of grid-quality by the harmonic-interference, and the accident may resulted form it, the State Bureau of Technical Supervision issued a national standard GB/T 14549-1993 "harmonic power quality utility" in March 1994. There are twomethods to improve power factor and inhibit power harmonic, one is the installation of a dedicated harmonic compensation devices, the method has brought a corresponding increase problem in the cost ; the other is using the new high power factor converter .PWM rectifier ,as an important direction of high power factor converters, plays an important role in the various areas of industrial production. It not only requires the constant of middle-dc voltage, AC power factor is 1, also required to minimize the current harmonics.However, in related to the two-level PWM rectifier, theDC side power switch turn-off voltages of three-level PWM rectifier are the half, so it reduce the power voltage- strength, andthe increase of the level’snumber s makes the input-side current closer to the sine wave, and at the same switching frequency and control mode, the total current harmonic distortion (THD) is much smaller than the two-level rectifier.Therefore, this graduating-design choosethe single-phase three-level PWM rectifier as research object. First this paper introduces the background,research survey and significance ofthis research subject, explains the working principle of the PWM rectifier and analyzes its switching modes and topology; Secondly, on this basis, a system mathematical model of the three-level rectifier is built, then begin a MATLAB/simulink simulation experiment with the summary of PWM control techniques and the use of voltage and current double closed loop control. Simulation results show that the work of the system consistent with the theoretical analysis, this system not only enables the DC voltage is adjustable within a certain range, but also reduce the rectifier AC side current harmonics to achieve the unity power factoroperation.Key words:three-level powerfactor correctionMATLAB simulation主要符号说明S u 输入交流电源电压s i网侧电流 ab AB u u /交流侧调制电压 d u直流侧输出电压 d i直流侧输出负载电流 g i中点箝位电流 1u直流侧电容C1两端电压 2u直流侧电容C2两端电压 a S 1-a S 4/ b 1S -b S 4三电平整流器左/右半桥臂四个开关管 a VD 1-a VD 4/b VD 1-bVD 4三电平整流器8个反并联二极管 1C /2C直流侧上下两个支撑电容 R入端电阻 L入端电感 L R直流侧输出负载电阻 A S三电平整流电路简化模型的A 相开关 B S三电平整流电路简化模型的B 相开关毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作与取得的成果。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

wa s i f r s t l y mo d e l e d wi t h ma t h e ma t i c a l e x p r e s s i o n.T h e n t h e
无差 拍功 率预测 DP C算法 。与传统 P I 定频 D P C算法相比,
该 DP C算 法 无 需 网压 相 位 检 测 装 置 , 如锁 相环 ( p h a s e l o c k e d
M A J u n p e n g , S ONG We n s h e n g , W ANG S h u n l i a n g , F E NG Xi a o y u n ( S c h o o l o f E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g , S o u t h w e s t J i a o t o n g Un i v e r s i t y , C h e n g d u 6 1 0 0 3 1 , S i c h u a n P r o v i n c e , C h i n a )
Pr o c e e d i n g s o f t h e CS EE
DOI :1 0 . 1 3 3 3 4 0 . 0 2 5 8 - 8 0 1 3 . p c s e e . 2 0 1 5 . 0 4 . 0 2 2
文 章编号 :0 2 5 8 - 8 0 1 3( 2 0 1 5 ) 0 4 — 0 9 3 5 - 0 9
ABS TRACT:I n o r d e r t o i mp r o v e t h e c o n t r o l l e r ’ S d y n a mi c
r e s p o n s e a n d p r e c i s i o n o f s i n g l e - - p h a s e t h r e e - - l e v e l p u l s e
的工 作 原理 , 在此基础 上, 提 出一 种 基 于 自回归 算 法 的单 相
r e c t i i f e r a p p l i e d i n C h i n a r a i l w a y s h i g h — s p e e d 2( C R H 2 )
e l e c t r i c mu l t i p l e u n i t s , a s i n g l e - p h a s e t h r e e — l e v e l p u l s e r e c t i i f e r
t r a d i t i o n a l PI DP C me t h o d . t h e p r o p o s e d DP C me t h o d c a n n o t
t h i s b a s i s ,a s i n g l e — p h a s e d e a d b e a t DP C wi t h a u t o r e g r e s s i v e
p o we r p r e d i c t i o n me t h o d wa s p r o p o s e d .Co mp a r e d wi t h t h e
o p e r a t i n g p r i n c i p l e o f d i r e c t p o w e r c o n r t o l ( D P C ) b a s e d o n P I
c o n ro t l l e r wi t h t h e i f x e d s wi t c h i n g f r e q u e n c y wa s a n a l y z e d . On
l o o p ,P L L ) ,降低 了硬件 设计 及软件编程 的复杂度 ;而且 由 于采 用 自回归算法,实现了有功和无功功率的无差 拍预 测, 提 高了整 流器 负载动态变化时的响应速度 。 然后 , 结合 内嵌
中点 电位平 衡功 能的单 相三 电平 空间矢量 调制算 法( s p a c e v e c t o r p u l s e w i d t h m o d u l a t i o n ,S VP WM) , 构建 了完 整 的 单
第 3 5卷 第 4期 2 0 1 5 年 2月 2 0日


ห้องสมุดไป่ตู้



程 ’ 学

Vo 1 . 3 5 No . 4 F e b . 2 0 , 2 0 1 5  ̄2 0 1 5 Ch i n . S o c . f o r El e c . E n g . 9 3 5
中图分类号 :T M 4 6
单 相 三 电平 脉 冲整 流 器 无差 拍 预 测 直接 功 率控 制
马俊鹏 ,宋文胜 ,王顺 亮,冯 晓云
( 西南交通大学电气工程学院,四川省 成都市 6 1 0 0 3 1 )
De a db e a t Pr e d i c t i v e Di r e c t Po we r Co n t r o l o f S i ng l e - pha s e Th r e e - l e ve l Pu l s e Re c t i ie f r s
速 度 及 控 制 精 度 为 目的 , 该 文 首 先 建 立 单 相 三 电平 脉 冲 整 流
器数学模 型,分析传统基于 比例积分( p r o p o r t i o n a 1 . i n t e g r a l , P I ) 控制器 的定频 直接功率控¥ J 1 ( d i r e c t p o w e r c o n r t o l ,DP C )
相关文档
最新文档