VIENNA整流器的滞环电流控制研究
三相四线VIENNA整流器及其数字控制策略研究

用于大功率场合 . 其输入端对 电网 的影响也更大 . 故在 三 相 整流 器 中 实现 P C的 意 义 更 为 重 大… F 三 相 三 线 制 V E N 整 流 器 的控 制 简 单 . IN A 每 相 仅 需 一 路控 制 信 号 : 载 时 功 率 因数 很 高 : 存 满 不
t r e lv l P C tp lg s a ay e tl n t . d a d a・ ls d lo t tg a e n d rc o t l o u rn s ito h e — e F o oo i n z d a e gh An u co e - p sr e y b s d o i tc nr f c e t i n r — e y l l o a e o r d c d. e s lt n a d e p r na s l e ty t a i rci e a e r e n t r w r fco . u e T i ai n x e i h mu o me t r u t t i h tt s e t rC n a l g tu i g d p e a tr le s sf h f n y y i o Ke wo d r ci e ;p w r fc o o r ci n;d c u l g i o o o y;d g tlc n r l y r s:e t ir f o e a t rc re t o e o p i n t p l g n ii o t a o
1 引 言
目前 , 电力 电 子装 置 已被 广 泛 应 用 , 中 以整 其 流器 的应 用 最 为普 遍 。传 统 不 控 或 相控 整 流 电路 存 在 网侧 功 率 因数 低 的 问题 . 网侧 电流 畸 变 . 含 包 的 大 量 谐波 将 严 重 污 染 电 网 。三 相 整 流 器 往 往 应
三相VIENNA整流器双闭环控制策略及其参数研究

Dual Closed鄄loop Control Strategy and Parameter Design for Three鄄phase VIENNA Rectifier
WANG Peng1,2, LI Shan1,2, GUO Qiang1,2, CHEN Min1,2, SONG Lifeng1,2, LI Xiao1,2
渊1. School of Electrical and Electronic Engineering, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054, China; 2. Chongqing Engineering Research Center of Energy Internet, Chongqing 400054, China冤
汪 鹏 1袁2袁李 山 1袁2袁郭 强 1袁2与电子工程学院袁重庆 400054曰2. 重庆市能源互联网工程技术 研究中心袁重庆 400054冤
摘要院通过对 VIENNA 整流器基本原理分析袁建立了 d鄄q 坐标系下的数学模型遥 由于系统具有强耦合尧非线 性的特点袁利用前馈解耦控制策略实现对 d尧q 轴的解耦控制遥 一方面袁基于频域法对电流内环进行分析袁借助 MATLAB 单输入鄄单输出 SISO渊single input鄄single output冤设计工具袁合理配置电流内环控制器零点位置与环路增 益袁实现对网侧电流快速性与稳定性的控制曰另一方面袁电压外环易受到负载电流影响袁通过对外环控制器零点 和环路增益优化配置袁提高系统鲁棒性遥 此外袁重点分析了在负载电流干扰的情况下影响电压外环控制器稳定 性的成因遥 最后袁利用 MATLAB/Simulink 软件搭建仿真平台袁验证了电流内环和电压外环控制器参数设计的正 确性与合理性袁 使 VIENNNA 整流器双闭环控制系统具有良好的稳定性能和动态性能袁 并在负载波动的情况 下袁保持良好的控制效果遥
一种基于电流滞环控制的Vienna型PFC整流器

摘 要 :大型 工业设 备 需要 的稳压 器和 大型 变压 器具有体 积 大 ,控 制复 杂等 特 点 。分析 Vienna整 流 电路 的原 理 ,
提 出了一 种基 于 电流滞 环控 制 的 Vienna型 PFC整流 电路 。在 Matlab\Simulink上 搭 建 平 台进 行仿 真 ,结果 表 明
《电气开 关》(2016.No.2)
l9
文章 编号 :1004—289X(2016)02—0019—07
一 种 基 于 电流滞 环 控 制 的 Vienna型 PFC整 流 器
杨世凯 ,刘小娟 ,程俊翔 ,程鹏 ,章晋
(1.三峡 大学 电气与新 能源学院 ,湖北 宜昌 443002;2.甘 肃省 电力公 司检修 公 司酒泉 分部 ,甘 肃 酒泉 735000)
基金项 目:新 能源微 电网湖北省协 同创新 中心 (三峡大学)
等 特点 ,因此 对 Vienna整 流器 控制 技 术进 行 研究 具 有 很 大价 值 。而 电流滞 环 控 制 因其控 制 简单 、响应 快 广 泛 用 于 PWM 整流 器等 功率 因数 校 正 电路 中 。本 文 研究 了一 种 基 于 电流 滞 环控 制 的 Vienna型 PFC整 流 电路 ,Matlab\Simulink仿 真 和实 验 结 果 证 明 了该 控 制 策 略的有 效性 。
l 引言
随着 电力 电子 技 术 的 发展 ,特别 是 功 率 半 导 体 器 件 以及控 制技 术 的飞 速 发 展 ,电力 电子 装 置 越 来 越 多 地应 用 于工矿 企业 ,其 在 提 高 生 产效 率 和产 品质 量 等 方 面起着 重要 作用 。但 是 由于其 强非 线性 的特 点对 电 网注 入 大量 的谐 波 和 无 功 功 率 ,造 成 严 重 的 电 网 “污 染”。因此研究具有高功率 因数 PWM 整流装 置成为 电力 电子 应用 领域 的一 个重 大研 究课 题 ¨I2 。而在 三 相整 流器 的拓 扑结 构 中 ,Vienna整 流器 作 为 一 种 典 型 的三电平拓扑 J,适合用 于高 电压 ,大功率 的领域 , 与传统的两电平结构相 比降低了开关管的电压应力和 交流 侧 的谐波 含量 ,避免 上 下桥臂 直通 ,简 化控 制环 节
Vienna整流器工作原理

Vienna整流器工作原理Vienna整流器是一种用于电力系统中的电力电子装置,它的主要作用是将交流电转换为直流电。
在本文中,我们将详细介绍Vienna整流器的工作原理及其相关技术细节。
一、Vienna整流器的基本原理Vienna整流器是一种全桥式整流器,由两个三相全桥整流器串联而成。
它的工作原理基于交流电的整流和滤波过程。
1. 交流电输入:Vienna整流器的输入是交流电源,通常为三相交流电。
交流电源通过变压器降压后,进入Vienna整流器的输入端。
2. 三相全桥整流器:Vienna整流器由两个三相全桥整流器组成,每一个整流器都由六个二极管组成。
每一个三相全桥整流器的输出端分别连接到一个电容器,用于滤波。
3. 交流电的整流:交流电通过Vienna整流器的三相全桥整流器进行整流,将其转换为直流电。
在整流过程中,交流电的正半周经过一个三相全桥整流器,而负半周经过另一个三相全桥整流器。
4. 直流电的滤波:经过整流后的直流电仍然存在一定的脉动,为了减小脉动幅度,Vienna整流器通过连接电容器进行滤波。
这些电容器将脉动的直流电平滤除,使输出的直流电更加稳定。
5. 输出电压控制:Vienna整流器可以通过控制交流电源的输入电压和频率来控制输出的直流电压。
通过调整电容器的电压,可以实现对输出电压的精确控制。
二、Vienna整流器的技术细节1. 效率和功率因数:Vienna整流器的效率通常很高,可以达到95%以上。
它还具有较高的功率因数,可以减小对电网的污染。
2. 电流谐波:Vienna整流器的输出电流中可能存在谐波,特殊是在非线性负载下。
为了减小谐波,可以采用谐波滤波器或者其他补偿措施。
3. 控制策略:Vienna整流器可以采用不同的控制策略,如PWM(脉宽调制)控制、MPPT(最大功率点跟踪)控制等。
这些控制策略可以根据实际需求来选择,以实现对输出电压和功率的精确控制。
4. 故障保护:Vienna整流器通常具有多种故障保护功能,如过流保护、过压保护、过温保护等。
三相VIENNA整流器的双闭环控制策略研究

- 5 -高 新 技 术0 引言在“碳达峰、碳中和”战略目标的要求下,新能源汽车的发展迎来了新的契机。
在电动汽车充电系统中,为了提高电网的电能质量、减少谐波电流的产生,需要进行功率因数校正。
VIENNA 整流器具有开关管数量少、电压应力低、高功率因数以及低谐波电流等优点,因此备受关注[1]。
目前在VIENNA 整流器的众多控制方式中,双闭环控制是最常见的控制策略。
文献[1]采用传统的电流滞环控制策略,但由于开关频率不固定,因此会影响网侧电流质量。
文献[2]电流内环采用一种模型预测控制策略,但对采样频率依赖较高,不能保证采用精度,同时也存在开关频率不固定的缺点。
文献[3]采用单周期控制,系统简单且鲁棒性高,但参数设计烦琐,灵活度低,应用十分受限。
还有研究者采用了一种谐振滑膜控制策略,虽然改善了电能质量,但是控制器设计难度大且容易引起系统谐振。
基于上述问题,该文以三相类VIENNA 整流器为研究对象。
三相类VIENNA 整流器与LCL 滤波器相结合,不仅可以滤除高次谐波,还可以提高了整流器的功率密度。
该文研究了类VIENNA 整流器的工作原理,建立了在d -q 坐标系下的数学模型。
d -q 坐标系下d 轴分量与q 轴分量存在强耦合关系,电流内环采用前馈解耦的控制策略,实现对电流分量的单独控制。
电压外环采用PI 控制,实现了对参考电压的快速准确跟踪,并对其进行了仿真与实验验证[2]。
1 VIENNA 整流器的原理与建模三相类VIENNA 整流器与LCL 滤波器相结合,不仅可以滤除高次谐波,而且还可以提高整流器的功率密度。
三相类VIENNA 整流器主电路如图1所示。
其中e a 、e b 和e c 为三相交流电压源,网侧电感(L a 、L b 和L c )、网侧电容(C f )以及PFC 电感(L f +、L f -)构成LCL 滤波器,电容C f 位于两电感中间,为滤波对象中的高频谐波分量提供通路。
D w +、D w -为工频二极管,D f +、D f -为快恢复二极管,S i (i =1,2,…,6)构成各相桥臂双向开关管,R L 为负载;M 为电容中性点。
Vienna整流器工作原理 (2)

Vienna整流器工作原理Vienna整流器是一种常用的电力电子器件,用于将交流电转换为直流电。
它具有高效率、低成本和稳定性好等优点,在工业生产和电力系统中得到广泛应用。
本文将从Vienna整流器的工作原理出发,详细介绍其工作原理及特点。
一、Vienna整流器的基本原理1.1 三相桥式整流器Vienna整流器采用三相桥式整流器作为基础,通过控制三相桥的开关状态来实现电压和电流的控制。
1.2 逆变器Vienna整流器中还包含一个逆变器,用于将直流电转换为可控的交流电,实现电压和频率的调节。
1.3 控制系统Vienna整流器的控制系统采用先进的PWM控制技术,可以精确控制电压和频率,保证电力系统的稳定运行。
二、Vienna整流器的工作特点2.1 高效率Vienna整流器采用先进的功率器件和控制技术,具有高效率,能够有效降低能源消耗。
2.2 低成本Vienna整流器的制造成本相对较低,适用于大规模生产和应用,可以降低系统的总体成本。
2.3 稳定性好Vienna整流器具有良好的稳定性和可靠性,能够在各种工况下保持电力系统的稳定运行。
三、Vienna整流器的应用领域3.1 工业生产Vienna整流器广泛应用于工业生产中,如电力电子设备、机床、电动汽车等领域。
3.2 电力系统Vienna整流器在电力系统中也有重要应用,可以提高系统的稳定性和效率,减少能源损耗。
3.3 新能源领域Vienna整流器在新能源领域的应用也越来越广泛,如风力发电、光伏发电等领域。
四、Vienna整流器的发展趋势4.1 高性能随着功率器件和控制技术的不断进步,Vienna整流器将会越来越高性能,能够满足更多领域的需求。
4.2 多功能化Vienna整流器将会向着多功能化方向发展,可以实现更多的功能,如电能质量调节、无功功率补偿等。
4.3 智能化Vienna整流器的控制系统将会更加智能化,可以实现远程监控和自动调节,提高系统的运行效率和稳定性。
三相VIENNA整流器的双闭环控制策略研究
三相VIENNA整流器的双闭环控制策略研究随着工业自动化的不断发展,交流电源整流技术在工业控制领域中得到了广泛应用。
其中,三相VIENNA整流器作为一种比较常见的电源电路拓扑结构,具有功率因数校正和谐波抑制等优点,被广泛应用于电力电子变频调速、激光器电源和无线充电电源等领域。
双闭环控制策略是提高整流器性能、稳定性和响应速度的一种有效方法,本文将对三相VIENNA整流器的双闭环控制策略进行研究。
1.三相VIENNA整流器的基本结构和工作原理整流器的工作原理是在每个半周期内,分别通过A、B、C三个整流单元对输入的交流电压进行整流,输出相应的正半波电压。
通过控制三个整流单元的开通和关断状态,可以实现输出电压的调节和功率因数校正。
2.双闭环控制策略设计双闭环控制策略是将整流器的输出电压和电流分别作为反馈信号,设计两个闭环控制回路进行调节。
其中,电压环控制是通过调节整流器的PWM控制信号来维持输出电压的稳定性和精度;电流环控制是通过调节整流器的开关器件来维持输出电流的稳定性和跟踪性。
电压环控制的设计思路是在输出电压环路中加入PI控制器,根据输出电压与参考电压的差值来调节PWM控制信号。
电流环控制的设计思路是在输出电流环路中加入PI控制器,根据输出电流与参考电流的差值来调节整流器的开关器件。
整体控制框图如下所示:其中,Uref和Iref分别为输出电压和电流的参考值,U和I为输出电压和电流的实际值,Vpwm和SW为PWM控制信号和开关器件,PI为控制器模块。
3.控制系统参数调整和优化在双闭环控制策略中,PI控制器的参数调整和优化是关键。
控制器参数的选择应考虑到整流器的动态响应特性和稳定性要求。
常用的参数调整方法包括试误法、频域法和优化算法。
试误法是通过手动调节参数,观察系统的响应情况,逐步优化参数值。
频域法是基于系统的频率响应特性,通过Bode图和Nyquist图分析系统的稳定性和性能,优化参数值。
优化算法是通过数学优化方法,自动化地寻找控制器参数的最优解。
定频化VIENNA整流器模型预测电流控制
电气传动2021年第51卷第5期摘要:VIENNA 整流器是一种高性能三相三电平整流器,不仅网侧性能优良,并且具有功率密度高、结构简单等特点。
将模型预测控制引入了VIENNA 整流器的电流控制当中,并针对传统模型预测控制计算复杂、开关频率不固定的缺点,提出了一种定频化的模型预测电流控制方法,通过优化价值函数、引入调制模块的方式固定开关频率,并实现网侧单位功率因数、输出直流电压稳定和输入电流正弦的目标。
实验验证了所提方案的正确性。
关键词:VIENNA 整流器;模型预测控制;定频化;SPWM 调制中图分类号:TM461.5文献标识码:ADOI :10.19457/j.1001-2095.dqcd21224Fixed-frequency Model Predictive Control for a VIENNA RectifierHAN Huishan ,JIN Chencong ,BI Yanjun(Department of Electrical Engineering ,Xingtai Vocational and Technical College ,Xingtai 054000,Hebei ,China )Abstract:The VIENNA rectifier is a high-performance three-phase three-level rectifier which not only has excellent grid side performance ,but also features high power density and simple circuit topology.The model predictive control was introduced into the current control of VIENNA rectifier.Aiming at the disadvantages of conventional model predictive control ,such as complicated calculation and unfixed switching frequency ,a fixed frequency model predictive current control method was proposed.The switching frequency was fixed by optimizing the cost function and using modulation module ,and the goals of unit power factor ,stable output DC voltage and sinusoidal input current was realized.The experiment verify the correctness of the proposed scheme.Key words:VIENNA rectifier ;model predictive control (MPC );fixed frequency ;SPWM modulation作者简介:韩会山(1975—),男,硕士,副教授,Email :****************定频化VIENNA 整流器模型预测电流控制韩会山,靳晨聪,毕艳军(邢台职业技术学院电气工程系,河北邢台054000)VIENNA 整流器是一种高性能三电平整流器,凭借其电路结构简单、功率器件少、三电平特性的优点,在工业场合,尤其是对网侧电流质量要求高的场合应用十分广泛[1-4]。
VIENNA整流器控制策略研究
VIENNA整流器控制策略研究随着电力系统的不断发展,电能质量的稳定性和可靠性要求越来越高。
而VIENNA整流器作为一种高效、可控的电力电子装置,被广泛应用于电力系统中。
然而,如何有效地控制VIENNA 整流器,提高其性能和稳定性,仍然是一个研究的重点。
在VIENNA整流器的控制策略研究中,主要包括以下几个方面。
首先,电流控制策略是VIENNA整流器控制中的重要环节。
电流控制的目标是使输出电流能够稳定在设定值附近。
为了实现这一目标,可以采用经典的PID控制器进行电流控制,通过调整控制器的参数,使得输出电流能够快速、准确地跟踪设定值。
此外,也可以采用模糊控制、神经网络控制等先进的控制方法,以提高整流器的响应速度和控制精度。
其次,电压控制策略也是VIENNA整流器控制的关键。
电压控制的目标是使输出电压能够稳定在设定值附近。
为了实现这一目标,可以采用电压环控制和电流环控制相结合的控制策略。
通过对电压环和电流环进行协调控制,可以提高整流器的电压稳定性和响应速度。
此外,也可以采用预测控制、自适应控制等新型的控制方法,以提高整流器的动态性能和抗干扰能力。
最后,对于VIENNA整流器的保护策略也需要进行研究。
由于整流器工作时涉及到高电压、大电流等高功率因素,因此需要设计相应的保护措施,以保证整流器的安全运行。
可以采用过流保护、过压保护、过温保护等多种保护方法,对整流器进行全面的保护。
总之,VIENNA整流器控制策略的研究对于提高电力系统的稳定性和可靠性具有重要意义。
通过优化电流控制策略、电压控制策略和保护策略,可以提高整流器的性能和稳定性,从而为电力系统的运行和发展提供更好的支持。
三电平六开关VIENNA整流器及其控制策略的研究中期报告
三电平六开关VIENNA整流器及其控制策略的研究
中期报告
研究背景:
随着现代电力市场的快速发展,人们对于电力质量和能效的要求也越来越高。
在电力电子领域中,三电平六开关VIENNA整流器成为了一种受到广泛关注的高效、可靠的电力转换设备。
研究目的:
本研究旨在探究三电平六开关VIENNA整流器的结构特点与控制策略,以提高电力质量和能效,进一步提高整个电力系统的质量和效率。
研究内容:
1.三电平六开关VIENNA整流器的结构特点和工作原理
2.三电平六开关VIENNA整流器的控制策略,如基于空间向量调制的控制策略、基于图模式的控制策略等
3.三电平六开关VIENNA整流器的模型建立与仿真
4.实验验证和分析
研究方法:
1.文献调研法,对于三电平六开关VIENNA整流器的相关研究文献进行收集和综述,全面了解其结构特点、工作原理及控制策略等方面的知识
2.理论分析法,通过数学模型和理论分析探讨三电平六开关VIENNA 整流器的工作原理和控制策略
3.仿真实验法,利用Matlab/Simulink等软件工具建立三电平六开关VIENNA整流器的模型,进行仿真实验,通过仿真结果进行分析和验证
4.实验验证法,通过实验平台进行实际验证,验证三电平六开关VIENNA整流器在实际应用中的效果和优越性
预期结果:
通过本研究,可以掌握三电平六开关VIENNA整流器的结构特点和工作原理,熟悉其控制策略,为电力电子领域提高电力质量和能效提供更加有效的方法,同时也可以提高整个电力系统的质量和效率。
- 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、"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、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)。
率因数 为 09 。 . 9
关 键 词 : 流 器 ;控 制 , 环 电流 ;电压 平 衡 整 滞 中 图 分 类 号 :M4 1 T 6 文 献标 识码 : A 文 章 编 号 :0 0 10 2 0 )6 0 0 — 2 10 - 0 X(0 80 —0 10
Hale Waihona Puke Re e r h o ENNA c i e a e n Hy t r ss Cur e tCo r l s a c fVI Re tt r b s d o s e e i i r n nt o
1 引 言 二 极 管 整 流 器 在 电力 电子 行 业 中得 到 广 泛 应
(. 1 哈尔滨工业大学深圳研究生院 , 广东 深圳 585 ; . 10 5 2哈尔滨工业大学 , 黑龙江 哈尔滨 10 0 ; 5 0 1 3中国空间技术研究院总体部,北京 10 8 ) . 00 6
摘要 : 通过分析三相三 开关三 电平( I N A) V E N 整流器 的工作原理 , 提出 了基于滞环 电流 比较 的控制策略 , 并将母线电
压偏 差 引入 电流 参 考 . 过 调 节 电流 参 考 的 直 流偏 移 实现 中性 点 电压 平 衡 。 后 通 过 V E N 通 最 I N A整 流 器 的仿 真 和 2 W k 样 机 试 验 。 电压 、 载 突 变及 三 相 不 平 衡 条 件 下 , 证 了控 制 方 法 的可 行 性 。稳 态 条 件 下 其 谐 波 畸变 率 小 于 3 功 在 负 验 %,
维普资讯
第4 2卷 第 6期
20 0 8年 6月
电力 电子技 术
P we lc r n c o rE e to i s
Vo .2.No6 1 4 .
Jn 20 u e, 0 8
V E N 整流器的滞环电流控制研究 IN A
张 东升 ,韩 波 ,张 东来 。 ,苏宝库
o h n lsso e o e ai n p i c p eT e p o l m n t e a ay i ft p rt rn il . h rb e o DC- n o tg a a c s r sl e y ito u i g t e b sv l h o f l k v l e b l n e i e ov d b n r d cn u o t i a h — a e e r rt e c re trf r n e t e u a e t e o s to e r fr n e F n l i l t n mo e n a o ao y p oo g r t u n ee c r g l t f e t ee c . ial a smu ai d la d a l b r tr r t - o oh e o h f h e y o t p f2 k sa e a e e tb ih d, ih i u tae e f a ii t f t e c nr l s a e n e u d n c a g fi p t y e o W tg r sa l e wh c l s t s t e sbl y o o t t t g u d r s d e h n e o n u s l r h i h o r y v l g n o d a n l n e i p t o tg o d t n . e tt l a mo i i ot n i ls a % a h o rfco o t e a d l a , n u b a c n u l e c n i o s a d v a i T a r n c d s r o e st n 3 h o h t i s h d n t e p we a tr i 09 n e t b e c n i o . s . 9 u d rsa l o d t n i Ke wo d : e t ir o t ll y tr ssc r n ;v l g aa c y r s r ci e ;c nr h se i u e t o t e b n e f o e a l
Z HAN Do g s e g ,HAN B HANG o g l i,S a — u G n — h n o ,Z D n — U B ok 。 a
(.hrh nG a ut c olfH r i Isit c nl y S eze 10 5 C i ; 1 et e rd a S ho o abn ntu o T h oo , h nhn5 8 5 , hn S z e t ef e g a 2 rbnIs t eo c nl , abn10 0 , hn ; . i tu T h o g H i 5 0 1 C i Ha n it f e o y r a 3 e a m n Tc nl ni hn cd m s aeTc nl , e i 0 0 6 C i ) . p r e t eh o E tyC i D t f o o g y t aA a e yo p c eh o f o g B  ̄n 10 8 , hn y ig a
AbtatH s rs urn o t l t tg rhe h s/ i hl e V E N s c : yt ei c r t nr r eyf rep aes t / vl( IN A) rcf rs rpsdw i ae r e s e c osa ot wc e eti ooe , hc i b sd ie ip hs