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  • 简介:摘要本文介绍电压型PWM整流的基本结构及工作原理,提出电压型PWM整流功率控制技术,根据电压型PWM整流在同步坐标系中建立的整流功率控制数学模型,基于功率控制,解决了有功功率和无功功率互为耦合问题。提高了整流直流电压跟踪和功率跟踪能力,使系统具有响应快、稳定性好、抗负载扰动能力强及结构简单的优点,并对未来电压型PWM整流功率控制技术的研究发展指出方向。

  • 标签: PWM整流器 功率控制 控制模型
  • 作者: 张卫芳
  • 学科: 经济管理 > 企业管理
  • 创建时间:2014-07-17
  • 出处:《价值工程》 2014年第7期
  • 机构:HarmonicSuppressionofRectifierDeviceSimulation张卫芳淤ZHANGWei-fang曰宋红超淤SONGHong-chao曰宋振洋于SONGZhen-yang(淤黑龙江科技大学电气控制工程学院,哈尔滨150022;于齐齐哈尔轨道交通装备有限责任公司,齐齐哈尔161000)(淤InstituteofElectricalandControlEngineeringTechnology,HeilongjiangUniversityofScienceandTechnology,Harbin150022,China;于QiqiharRailwayRollingStockCo.,Ltd.,Qiqihar161000,China)
  • 简介:摘要:PWM整流能够对能量双向流动实现,对交流侧输入电流谐波降低,并对直流侧输出电压有效控制。三相电压型PWM优势如较快的控制策略动态相应、主电路拓扑结构、整流网侧功率因数高,相关领域的研究也相对广泛。本文就此对三相电压型PWM整流控制策略相关内容进行论述分析。

  • 标签: 三相电压型PWM 控制策略 冲击电流
  • 简介:摘要:针对传统的电压定向直接功率控制( V-DPC)在电网电压出现谐波等情况时,电压定位的准确性受影响的缺陷。本文根据三相电压型整流的数学模型,将采用虚拟磁链的直接功率控制( VF-DPC)和有限集模型预测控制( FCS-MPC)相结合,提出一种基于虚拟磁链的模型预测功率控制策略( VF-DPC-MPC)。本系统通过虚拟磁链推算出瞬时功率,实现了无交流电压传感的控制,然后利用有限集模型预测的方法( FCS-MPC),选取最佳的电压矢量的开关状态完成控制,从而优化系统性能。仿真表明本系统具有高动态性能,且鲁棒性较好,网侧电流谐波较小,实现了功率的准确跟踪,具有很好的应用前景。 关键词:模型预测控制;虚拟磁链;三相整流;直接功率控制 1 引言 随着人类社会的发展,各行业都需要更高质量的电能,并且由于分布式能源的推行, PWM整流因其动态响应灵敏、能量可双向流动、功率因数可控等优点,得到了极多应用 [1-3]。通过数十年的发展, PWM整流被人们大量的使用,对其更高性能的追求也意味着必须有更好的控制技术。因此,研究人员通过做大量的测试,旨在找到更加高效的控制策略 [4]。一般控制方法可归类为直接电流控制与直接功率控制( DPC)。直接电流控制利用同步旋转坐标系变换的解耦控制特性,将网侧电流解耦成有功分量和无功分量,由此来构成电流闭环控制系统 [5]。这种方法的优点是有着较小的静态误差与较快的动态响应速度,但其系统性能与电流内环控制的复杂度和相关参数的精确度关系很大 [6-7];与直接电流控制相比,直接功率控制具有高功率因数、较好的动态性能、较低的电流畸变率等特点 [8]。 预测控制是一种最优化控制策略,在电力电子的领域越来越受到重视,主要有模型预测控制 (MPC)、广义预测控制( GPC)、无差拍控制等。模型预测控制是通过系统模型来预测变量的变化趋势,根据最优化准则来确定最优的控制方式。这种预见性,比经典反馈控制系统收集现有信息再进行控制更加有效。将模型预测控制与直接功率控制结合,更使得网侧电流谐波明显减小,直流侧输出电压纹波得到极大改善 [9-11]。 本文提出了一直基于虚拟磁链的有限集模型预测功率控制的方法,取消了网侧电压传感,降低了成本,有效防止因传感失灵导致的控制策略失效,具有良好的稳定性与快速性;另一方面,通过有限集模型预测控制直接选择的有限开关状态,不需调制环节,控制更灵活 [12-13]。通过功率预测模型直接对磁链计算出的瞬时有功功率 P与无功功率 q进行未来变化的预测,得到最小的价值函数,从而确定最优空间电压矢量。最后通过 Matlab/Simulink的仿真验证了所提出的控制策略的可行性。 2 三相电压型整流数学模型分析 三相两电平整流拓扑结构如图 1所示,整流中有 6个开关器件, ea、 eb、 ec分别为三相电网电压,网侧中性点为 n。在三相对称系统中每相输入线路等效电阻值为 R,每相电感值均为 L, ia、 ib、 ic和 ua、 ub、 uc分别为三相整流的相电流和相电压。在任何一个工作状态,每一项只允许一个开关器件导通,因此上下开关必须满足互补的要求。故整流开关状态为 Sj为三相单极性二值逻辑开关函数, j为 a、 b、 c。 图 1 三相两电平整流拓扑结构图 图 2为三相电压型整流的空间电压矢量图,由于本次研究的是两电平整流,通过合理控制开关器件的开通与关断,整流可提供 23=8种电压空间矢量,其中包括 6个有效电压矢量和 2个零矢量如图所示。从而可以推算出各种开关状态下的电压值,为下文模型预测控制提供矢量选择奠定基础。 图 2 三相 VSR空间电压矢量分布 假定三相电网处于平衡状态,取电流参考方向如图 1所示,则整流在 坐标系下的电压方程为: (1) 式中 、 、 、 分别为三相电网电压和电流在 坐标下的分量; 、 为整流输入电压在 坐标下的分量,根据 udc和整流开关函数 Sa、 Sb、 Sc(Si=1为上桥臂导通; Si=0为下桥臂导通 )可得:

    (2) 由于整流的交流侧电路结构和交流电机的等效电路非常相似。因而可将电网侧看作为一个虚拟的交流电动机,并认为电网电势是由三相绕组切割某个旋转磁场而产生的。实际上并没有这个磁场,故称作虚拟磁链。根据虚拟磁链的定义 对式 (1)两侧同时积分,得到虚拟磁链的 分量为: (3) 由式 (1)可得: (4) 由式 (3)可得磁链在 t时刻变换率为: (5) 在三相平衡系统中,交流侧瞬时功率表达式为: (6) 式中, 为电网基波角频率。 对式( 6)进行微分可得: (7) 将 (4)(5)代入 (7)有 [14]: (8) 式 (8)即为三相整流基于虚拟磁链的功率控制数学模型。 3 基于虚拟磁链的模型预测 DPC原理 与传统的定频直接功率控制和定向直接功率控制不同,模型预测直接功率控制无需查询开关表和调制模块。它是在不断对每个离散的周期的矢量寻优中完成对整流的控制如图 3所示。通过采集当前电压电流信息,利用瞬时无功理论计算当前功率数值 [15]。通过整流数学模型,以此为基础构建下一个控制周期的有功功率及无功功率功率的数值,同时利用功率参考值和所计算的预测功率值构建价值函数,再利用有限集寻优的方式,将七种(两组零矢量计算时为一组)开关序列逐步带入其中计算价值函数数值,并对这七种开关作用下的效果进行预估,最后分别比对每组价值函数,并选出最小值,将最小值代表的开关序列作为被选用的整流的开关序列,并作用于整流,得到作用结果。在下个周期时,再次循环上述过程,实现持续预测的控制能力。因此,为达到此控制目的,需建立一个基于磁链的瞬时功率预测模型。 图 3 单周期模型控制原理图 结合第二章中的整流数学模型,可以得出在 k时刻瞬时有功和无功功率为: (9)定义有功功率和无功功率变化率如下: (10) 可得有功功率和无功功率在单个采样周期的变换量如下: (11) 设每个控制周期等于变化的单位时间,通过有功功率与无功功率在 t=kT时的值,以及在控制周期 T内的变换量从而获得 t=(k+1)T时的有功功率与无功功率的下一时刻预测值。即: (12) 因此,可根据 k时刻的实际功率与前一时刻 k-1的实际功率得到单位时间的功率变化量。利用当前实际功率和单位时间的功率变化量可计算出下一时刻 k+1的功率预测值。为了让本系统处于最优控制的状态下,根据模型预测控制原理,同时考虑到减小计算量,提高算法效率,采用每个控制周期内预测值与实际功率值的绝对值之和形式的价值函数: (13) 式中, pref是有功功率给定值, qref是无功功率给定值。 为尽可能将功率误差减小,只需使得价值函数最小,便可得到当前最优控制策略。由于在单位功率因数下运行,故在控制中直接给定 qref =0。同时通过 VSR直流侧的 PI控制的输出来确定 pre。 在最优结果下,预测值与参考值的误差最小。在每个控制周期内只有一次电压矢量的变化,电压矢量的作用时间即为系统控制周期时间 t=Ts。结合式 (10)和 (13)有: (14) 联立式 (2)、 (6)、 (14),方可得到最优开关信号以及最优矢量作用下的作用时间。 跟据上述公式推导,三相整流基于虚拟磁链的模型功率控制算法流程如图 4: 图 4 模型控制算法流程图 4 基于虚拟磁链的模型预测 DPC总体控制策略 图 5为基于虚拟磁链的模型预测 DPC控制框图。该控制通过采集 ia、 ib、 ic、 Udc以及上一周期功率器件的开关状态通过计算获得的网侧虚拟磁链 、 。根据公式 (6)得到系统的瞬时功率 p和 q。由于要在单位功率因数下运行,故给定参考无功功率为零,参考有功功率根据直流侧的 PI控制输出获得。电网电压通过在 坐标下的磁链幅值微分后估算得出(图中电网电压估测模块)。最后通过功率预测模块获得最优的开关量,从而控制个 6开关管。 图 5 模型预测总体控制框图 5 仿真分析 为了验证本文控制方法的优良性,在 MATLAB/Simulink中搭建整流仿真模型进行分析,系统仿真参数如下:三相交流侧相电压有效值 e=220V,电压频率 f=50Hz,网侧电感 L=10mH,直流侧电容 C=1100 , R=0.1Ω,直流母线电压为 Udc=600V,仿真时间为 0.5s。 图 6(a)为通过观测得到虚拟磁链圆。图 6(b)为网侧 a相电流电压波形,由图可知, a相电流在极短时间内稳定,之后与 a相电压同频同相,正弦度较好,实现了运行在单位功率因数。 (a)稳态时的虚拟磁链圆 (b)a相电压电流 图 6(c)为整流输出的直流电压 udc波形,其在 0.05s以内快速稳定在参考值,且波形平滑,达到了预期的电流输出效果。 (c)直流母线电压 图 6(d)对针对网侧 a相的电流进行了谐波分析, THD=1.97%相较于传统功率控制更小,满足谐波畸变率小于 5%的标准,有效改善了电网侧电流质量。 (d)网侧电流谐波分析 由图 6(e)可知有功功率 p快速稳定在参考值附近,纹波较小,功率跟踪效果良好。由图 6( f)可知,无功功率也在 0.05s内稳定在给定值 0左右,有效实现了网侧单位功率因数运行,满足了系统设计目标。 (e)有功功率 (f)无功功率 图 6 仿真波形图 6 结论 本文根据三相 VSR的数学模型,以基于虚拟磁链定向的直接功率控制为基础,提出了一种改进的模型预测控制策略。相比传统 DPC,该方法有以下改进:采用虚拟磁链省去了网侧电压传感,在节约成本的同时也使得系统的运行更加稳定;将模型预测引入 DPC,改善了有功无功功率跟随性能,使网侧电流谐波减小,输出电压更加平稳。 参考文献 刘迎澍 , 马川 . 基于交直流混合微网构架的电能路由 [J]. 现代电力 , 2015, 32(1): 13-18. Lee Ke Yen, Wu Yue Lin, Lai Yen Shin. Novel bidirectional three-phase rectifier without using DC-link current sensor[C]. IEEE PESC, Korea, 2006, 6: 3302-3306. 韩愚拙 ,林明耀 ,郝立 ,骆皓 .电压型 PWM整流三状态直接功率控制策略 [J].电工技术学报 ,2013,28(05):208-212+226. 罗德荣 ,周小艳 ,姬小豪 ,荣飞 ,吴亭宽 .重复控制在模型预测直接功率控制中的应用 [J].电力系统及其自动化学报 ,2018,30(04):35-40. 张崇巍,张兴 . PWM 整流及其控制 [M]. 北京:机械工业出版社, 2012. 姚绪梁 ,王旭 ,冯泽文 .改善三相电压型 PWM整流动态性能的研究 [J].电工技术学报 ,2016,31(S1):169-175. 任科明 ,黄辉先 ,胡超 .三相电压型 PWM整流新型双闭环控制策略研究 [J].现代电子技术 ,2015,38(01):115-119. Bouafia A, Gaubert J P, Krim F.Predictive direct power control of three-phase pulse width modulation(PWM) rectifier using space-vector modulation(SVM)[J].IEEE Trans.on Power Electronics, 2010,25(1):228-236. 张志文 ,李松 ,谢小城 ,黄玉杰 ,孙鑫 .三相电压型 PWM整流预测功率控制研究 [J].电源学报 ,2017,15(05):123-130. 李辉 ,李志 ,章兢 ,彭寒梅 .无交流电压传感的三相变流器模型预测控制 [J].系统仿真学报 ,2017,29(07):1489-1496. 汪涛 ,朱一昕 ,张高峰 .三相整流改进的模型预测直接功率控制 [J].电子设计工程 ,2019,27(02):125-129. Cortes P, Kazmierkowski M P, Kennel R M et al. Predictive control in power electronics and drives. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2008,55(12):4312-4324. 侯兆然 .基于虚拟磁链定向的 PWM整流控制方法研究 [J].电力系统保护与控制 ,2014,42(21):105-109. ESKANDARI-TORBATI H,KHABURI D A, ESKANDARI-TOR-BATI V. Virtual flux based Direct Power Control(DPC)of three phase PWM rectifier using Model Predictive Control(MPC) and Space Vector Modulation(SVM)[C]∥Power Electronics, Drive Systems and Technologies Conference. Tehran, Iran: IEEE, 2014: 242-248. 汪涛 ,朱一昕 ,张高峰 .三相整流改进的模型预测直接功率控制 [J].电子设计工程 ,2019,27(02):125-129. ————————————————————————— 作者简介: 靳书港 (1986.8) ,男,研究方向为高效电能变换技术及应用, jinshugang@163.com

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  • 简介:摘要:在各类电力电子设备中,整流被最先应用于工业和民用领域。本文首先简单介绍了三相 VIENNA电路的工作原理,并选取了一个典型区间对电路的各个工作状态和电流走向进行了详细的描述,在此基础上提出了电路的开关函数,并在 simulink环境下的仿真实现了 VIENNA整流的平均电流控制。

  • 标签: VIENNA整流器, CCM,平均电流控制
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  • 简介:安森美半导体扩充高性能三端双向可控开关元件(TRIAC)产品系列,推出12款新的TRIAC,提供8、12和16安培(A)的可用额定功率,具有35和50毫安(mA)的门触发电流(Igt)。这BTAxxx系列器件非常适合于讲究隔离电压、且安全是首要考虑的工业和控制应用。

  • 标签: 开关元件 可控硅 双向 额定功率 半导体 器件
  • 简介:无锡创立达科技有限公司宣布成功推出新一代微触发单向可控TSE2P4M和SE0405。这代产品采用全新的设计方法和工艺技术,大大改善了其开关性能和温度特性。经国内主要摩托车电器装备厂家使用实践证明,该产品能够克服上一代产品中存在的触发电流不易控制、温度特性差和开关速度低等弱点,有效提高点火器的点火能量及可靠性,其电性能已经达到了国外同类产品的水平。2008年8月22日,公司在重庆举办“2008摩托车电子应用技术创新研讨会”,将该产品在会上发布及展示。

  • 标签: 可控硅 触发 单向 出新 科技 同类产品
  • 简介:[内容摘要 ]:目前带有电流自动细调节能力的大电流电化学整流主要通过自饱和电抗配合二极管整流或晶闸管整流实现,低电压的 IGBT大电流整流也开始应用在电镀行业中。本文将我公司广泛使用的自饱和电抗配合二极管整流和晶闸管整流进行对比,与同行业进行交流。

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  • 简介:摘要在电力系统中,磁阀式可控电抗对于提高电力系统稳定性、改善供电质量具有重要的作用。本文对磁阀式可控电抗的特性进行了分析研究,并对其等效电路进行了仿真,分析了控制角与其容量的关系。

  • 标签: 磁阀 可控电抗器 等效电路 仿真
  • 简介:摘要目前,我国的经济在迅猛的发展,社会在不断的进步,本文结合磁阀式可控电抗(magnetic⁃valvecontrolledreactance,MCR)在区域电网中的实际工程应用,对MCR铁芯的特殊磁阀结构及其局部过热问题进行了理论分析和案例解析,指出了MCR磁阀局部过热问题的存在及其影响。在此基础上,进一步梳理了当前针对MCR所开展的运维检修工作及标准规范,并归纳和总结了其中所存在的问题与不足。最后,本文针对MCR提出了检测磁阀温度状态信息的需求和开展MCR内部铁芯磁阀在线测温技术应用的建议,以进一步提升MCR设备状态评价技术的有效性、提高MCR的运维检修水平以及MCR设备的运行可靠性。

  • 标签: 磁阀式可控电抗器 磁阀结构 局部过热 磁阀在线测温
  • 简介:摘要: 在城市轨道交通直流牵引供电系统中,往往采用 12 和 24 脉波多脉波数的整流线路。脉波数越多,整流元件的导通电角度的间隔越小,直流成分也就越纯净。为了提高直流成分的纯净要求,目前我国城市轨道交通设施中多采用等效 24 脉波整流机组,一般由两台 12 脉波的轴向双分裂牵引整流变压和与之匹配的整流共同组成。而 12 脉波的形成也是由两组全波整流桥组成。

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  • 简介:摘要:本文中作者对一台用于海上风电的油浸式多脉波整流变压的设计进行了介绍。该变压与常规多脉波整流变压比,存在难度:阻抗偏差范围小、谐波分量大、运行环境恶劣等。通过软件分析,作者重点阐述了该变压在多种情况下阻抗变化、阻抗满足以及实际试验数据;另外,对于该变压运行的特殊环境和应对方法也作了简要介绍。

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  • 简介:摘要:可控并联电抗(CSR)是一种可调节系统无功功率、抑制工频过电压和潜供电流、提高系统稳定性的无功调节装置,主要用于解决长距离重载线路限制过电压和无功补偿的矛盾。可控并联电抗能够在最大程度上保持电压的稳定性,保证系统在工频过电压情况下的安全性;能够减少系统网损,对电网的弱阻尼动态稳定也有一定的改善作用,可提高电网的输送能力;同时它作为系统无功的灵活调节手段也发挥着重要作用。

  • 标签: 特高压变电站 分级式可控并联电抗器 星形接线 布置方案
  • 简介:北京市农林科学院植物营养与资源研究所的专家经过多年的潜心研究,率先研制成功国内领先的新型缓释肥,其中沸石包衣尿素及其复肥,获得国家发明专利和国家新产品证书,获北京市科技进步奖。同时研制出我国首台喷流式包膜机,填补了国内空白,1999年通过中试被列为国家星火科技推广项目和二十一世纪环境保护型肥料,现已开始标准化、规模化生产。

  • 标签: 可控缓释肥 投入规模 缓释肥投入
  • 简介:自从商用喷气机投入营运以来,世界范围内已经有9000多人因为可控飞行撞地(CFIT)丧生。这类事故可能发生在大部分的飞行阶段。但更常见于进近和着陆阶段,也就是从下降到距地面5000英尺以下准备进近着陆到上升到距地面5000英尺以上的高度这个范围内。

  • 标签: 飞行 世界范围 喷气机 着陆 地面
  • 简介:中央经济工作会议提出,今年的经济工作要继续加强和改善宏观调控,保持经济平稳较快发展和物价基本稳定。尽管今年物价上涨仍面临较大压力,但一年多来的宏观调控实践表明,中央对物价的调控是及时有效的。通过宏观调控种种政策措施逐步到位,今年消费价格涨势有可能趋缓,物价仍处在“温和可控”范围内。

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  • 简介:驶离权力的怪圈访陕西省铜川市整流变压厂厂长吴振东方正铜川市整流变压厂是一个建于1958年的国有企业。1959年,与铜川市机电修配厂、农业制造第一合作工厂等单位合并为铜川市机械制造修理厂,1966年更名为铜川市农业药械厂,直到1970年定名为铜川市...

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