中频逆变器控制策略综述
中频逆变器控制策略综述
中频逆变器控制策略综述【摘要】文章详细研究了中频逆变器控制策略的发展现状,对中频逆变器几种主要的控制策略进行了系统的分析和综述。
【关键词】中频逆变器;控制策略研究;综述1.引言随着飞机性能的不断提高和用电设备装置的不断增加,对航空电源设备的要求也在提高,例如要求输出的电压精度高,正弦波畸变率低,动态响应速度快、效率高。
但由于功率器件开关频率的限制,相比于常规的工频50Hz/60Hz逆变器,使得400Hz中频逆变器的输出交流电压谐波含量更大,动态响应速度更慢。
为获得性能更为优异的中频逆变器,必须使用合理、高效的控制策略,研究中频逆变器的控制策略具有重要的实用意义。
2.中频逆变器的控制策略在过去的二十多年里,有很多文献研究了逆变器的控制策略,目标是以获得较好的动态响应输出,同时又能够在一个输出周期内实现输出的零稳态误差。
这些控制策略大体上可以分为两类:1、对闭环控制的研究,例如单电压环控制与多环控制;2、对控制算法的研究,例如比例积分控制、重复控制、无差拍控制及滑模控制、智能控制等,本文将重点介绍其中几种常用主要控制策略。
2.1单电压环控制①电压有效值控制电压有效值的控制框图如图1所示。
该方法的控制思想是将输出电压vo的有效值反馈与给定信号vref进行比较,产生的误差信号ve通过控制器Gv得到幅值信号,此信号与正弦函数sinθ相乘以获得系统的调制信号,通过与三角载波信号相比较获得PWM开关驱动信号。
虽然该控制方式可以有效实现对输出电压的有效值控制,但是对于系统的瞬时负载扰动抑制效果几乎为零,输出波形畸变也较严重[1]。
②电压瞬时值控制电压瞬时值的控制框图如图2所示。
此控制方法方法采用单个闭环控制逆变器的输出电压,与参考正弦电压比较产生误差信号,经过控制补偿器产生的调制信号与载波信号比较生成所需的开关驱动信号。
尽管该控制器的设计及实现较容易,但是它并不能够提供较好的电压输出,尤其是当负载为非线性负载时,输出效果很差。
LCL型三相并网逆变器控制策略综述
图 3 所示为无差拍电流控制的框图
图 2 dq 坐标系下 LCL 滤波器的结构框图
4 控制策略 4.1 基于无源阻尼的无差拍控制策略
目前较差拍电流控制的框图, 根据系统的稳定性和动态响应要求选择合 适的 kp1、kp2、kp3 参数,对无差拍控制 的增益进行修正。无差拍控制方法与传统 的 SVPWM 整流器相比,脉冲宽度根据整 流器当前的电路状态实时确定,因而具有 更优越的动态性能。文中给出的方法将无 差拍与传统的 PI 控制方法相结合,即利用 了无差拍控制的快速动态响应特性,又利 用 PI 控制具有的较强的鲁棒性,设计出来 的控制器具有良好的性能。但是无差拍控 制需要的传感器较多,这就增大系统的体 积,也会使得系统的成本增加。故这种控 制策略并未得到广发的应用。
LCL 型三相并网逆变器控制策略综述
摘要 随着新能源发电技术的发展,并网发电系统得到越来越广泛的应用,在并网系
统中并网逆变器是其核心部件。然而,过多的并网逆变器与电网相连会导致系统的谐波分 量的增大,进而影响系统的稳定性。通过对并网逆变器输出端加入滤波器,可以有效的减 少谐波的注入。但是滤波元件的加入会影响逆变器的稳定性,对逆变器的控制策略提出了 更高的要求。本文,通过对电压型三相并网逆变器分析为例,给出了 LCL 型滤波器的数学 模型,并对一些控制策略进行分析和比较。最后,展望了基于 LCL 型滤波器的三相电压型 并网逆变器控制策略的研究热点和研究方向。
di1 udc sk sk uc L1 dt k a ,b ,c di uc L2 2 e dt i C duc i 2 1 dt i C dudc i s dc dc 1 k dt k a ,b ,c
关键词:LCL 型滤波器 控制策略 并网逆变器 1 引言
逆变器控制策略概述
从控制理论的角度来说,闭环系统性能与闭环极点密切相关。在状态空间的分析中,除了利用输出反馈以外,主要利用状态反馈来配置极点,它能提供更多的校正信息,从而得到最优的控制规律,抑制或消除扰动的影响。状态反馈控制的最大优点是可以大大改善系统的动态品质,因为它可以任意配置闭环系统的极点,但是建立逆变器状态模型时很难将负载特性完全考虑在内。
另一种方法是通过提高开关频率来减小滤波电感,从而降低逆变器输出阻抗。这种方法对于小功率产品十分合适,但是对于中、大功率,由于受到器件限制,开关频率不可能很高,滤波电感减小的余地不大。
第三种方法就是通过采用合理的控制方法,减小输出阻抗。通过研究发现,引入输出电压瞬时值反馈控制可以明显地增强电源系统抵御非线性负载扰动的能力,减小电压输出波形畸变。这是因为采用电压瞬时值反馈控制技术后,逆变器的闭环输出阻抗大大
5.滑模变结构控制
滑模变结构控制是一种非线性控制方法,它是利用某种不连续的开关控制策略来强迫系统的状态变量沿着相平面中某一预先设计好的“滑动模态”轨迹运动,以达到预期的性能。滑模变结构控制系统的最大优点是对参数变化和外部扰动不敏感,具有强鲁棒性,而且其固有的开关特性吸引了众多学者将它应用于逆变器的控制之中。但是滑模变结构控制在应用上存在一些问题。首先是逆变器系统的理想滑模切换面很难选取;其次,
的速度受到现有硬件技术条件的限制,还有待进一步提高。
7.重复控制
重复控制是一种基于内模原理的逆变器控制方案。它利用扰动的“重复性”这一规律,“记忆”扰动发生的位置,根据相应的控制规律,有针对性的修正输出波形。在理论上,可以在稳态条件下实现对给定信号的完美跟踪。但是对于逆变系统而言,除了稳态性能以外,动态性能也是一项重要指标。由于重复控制器结构上存在周期延时环节,动态性能不如其它方法的控制器,为了得到满意的动、静态性能,往往将重复控制与其
多电平逆变器主要控制策略综述
多电平逆变器主要控制策略综述(本站提供应用行业:阅读次数:1082)【字体:大中小】1引言多电平逆变器具有谐波小、共模电压小、电压变化率小、电磁干扰小、开关频率低、系统效率高、适合中高压大容量变频器应用等特点,近十年得到广泛的研究[1]。
研究主要集中在拓扑结构、控制策略两方面。
图1是多电平逆变器的主要研究内容。
图1 多电平逆变器主要研究内容由于多电平逆变器拓扑结构的多样性,且涉及到直流电压的均衡、开关频率的合理分配、冗余状态的利用等特殊要求,使得对多电平逆变器的控制具有一定的挑战性。
2 载波调制方法(Carrier-based Modulation)载波调制是最常用的多电平控制方法之一,其特点是通过载波和调制波(或参考波)间的比较而获得器件的开关状态。
载波调制按其采样方法可分为:自然采样和规则采样,自然采样一般用于模拟电路实现,规则采样用于数字实现。
规则采样又分对称和不对称采样。
在载波调制中,对于m电平逆变器,常定义幅度调制比ma和mf分别为:频率调制比其中Ac为载波峰峰值,fc为载波频率,Am为调制波峰值,fm为调制波频率。
多电平载波调制由于载波个数的增加,而变得较复杂,但也给控制提供了更多的自由度。
2.1 子谐波脉宽调制 SHPWM(SubHarmonic PWM)由Carrara[2]提出的SHPWM 的基本原理是:对m 电平逆变器,将 m-1个具有相同频率fc 和峰峰值Ac 的三角 载波集连续分布。
频率为fm 、幅值为Am 的正弦调制波置于载波集的中间。
将调制波与各载波信号进行比较,得到逆变器的开关状态。
在载波间的相位关系方面, Carrara 考虑了三种典型配置方案:(1) PD —所有载波具有相同相位; (2) POD —正、负载波间相位相反; (3) APOD —相邻载波间相位相反。
图2是SHPWM 采用PD 配置的波形图。
SHPWM 的最大线性幅度调制比 ma 为1。
对SHPWM 的研究有如下 一些重要结论[3]:对于三相系统,频率比 mf 应为取3的倍数; 单相逆变器,APOD 配置电压谐波最小; 三相逆变器,PD 配置线电压谐波最小。
微电网逆变器的控制方法综述
微电网逆变器的控制方法综述摘要:近年来微电网发展迅速,微电源大多是通过电力电子变换器接入微电网,而其中最为核心的器件就是逆变器,微电网逆变器的控制方法对于整个微电网系统的稳定运行具有重要的意义,本文是对微电网逆变器控制方法的综述,方便更加快捷的了解学术前沿。
关键词:微电网;逆变器;控制引言:微电网的迅速发展,需要多个逆变器并联以扩大容量来满足负荷的需求,而多个逆变器之间会产生较大的环流,危害功率器件。
本文先从微电网单逆变器出发,引入微电网多逆变器的控制策略,分析综述各个控制策略的优缺点。
1研究的背景与意义由于大电网规模庞大,灵活性较差,2018年巴西3.21大停电事故进一步揭露了大电网的弊端,这更加坚定了分布式电源特别是微电网的建设,以此来应对复杂多变的自然灾害和意外事故,保障电网的安全稳定运行[1]。
微电网是分布式电源和储能装置的结合体,其运行方式灵活多变,可以充分利用清洁自然能源并发挥其地理优势,对于城市小区或者偏远的郊区都能及时连续地供给电力,满足负荷需求[2]。
微电网中的微电源主要是由电力电子变换器进行转换接入,而这其中较为重要的器件之一就是逆变器,其大多采用小功率逆变器并联的形式,这样不仅可以增大系统的容量,而且还便于维修更换,有利于系统长期稳定运行。
而逆变器模块除了需要较好的稳定性,还需要优越的动态性能,这些都需要先进的控制策略来保证[3]。
2微电网单逆变器的下垂控制当今微电网逆变器并联控制连接形式主要分为有互联线以及无互连线,其中有互连线的连接方式研究的较多但易受到通讯线路的干扰,文献[4]提出了电压内环功率外环的改进控制策略,但是该方法不能实现热插拔。
而微电网的优势之一就是能满足用户即插即用的需求,因此,无互连线的控制成为了研究的大趋势[5-6]。
在国内,天津大学和合肥工业大学等科研院所对无互连线的控制技术进行了深入地研究。
其中天津大学的王成山教授在文献[5]中为了利用P-f/Q-U的控制策略,分析控制性能并选取了合适的参数使得逆变器的等效输出阻抗表现为感性的性质。
一种改进的400Hz逆变器重复控制策略
较快 , 且简单 实用 的特 点。
关 键词 : 变器 ;有源 阻尼 :重复控 制 逆 中图分类号 :M4 4 T 6 文献标识码 : A 文章 编号 :0 0 10 2 1 )7 0 1— 2 10 — 0 X(0 2 0 — 0 2 0
An I p o d Re ttv nt o r t g o 0 Hz I v r e m r ve pe ii e Co r lSt a e y f r 40 n e t r Ba e o tv m pi g s d n Ac i e Da n
B sd o cie d mpn ti me o a ste ocl t n n te O tu C ftro n etr u d ru la rl h ae n at a ig,hs v t d d mp h si ai so h Hp tL l fiv re n e no d o i t h o i e g
虚 拟 出 并 联 于 电容 上 的 电 阻 . 现 增 大 系 统 阻 尼 实
的 目 的 , 良受 控 对 象 。 而 简 化 重 复 控 制 补 偿 改 从 器 设 计 , 即仅 需 一 个 带 宽 足 够 大 的 二 阶 滤 波 器 ,
而 无 需 传 统 的 陷波 滤 波 器 或 设 计 过 程 复 杂 的 FR I
一
种 改 进 的 4 0 H 逆 变 器 重 复 控 制 策 略 0 z
可 采 用 有源 阻 尼 控 制 算 法 虚 拟 滤 波 电容 并联 电阻 R [, 体 实 现 即 在 重 复 控 制 外 环 基 础 上 引 ]具 4 入 电容 电压 的微 分 反 馈 , 由图 2可 见 , 种 算 法 亦 这 能如 无 源 阻尼 方 法 一 样 。 强系 统 阻尼 。 制 逆 变 增 抑
混合级联式中频逆变器控制策略
航
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学
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VoI . 46 NO.1 Fe b .2 01 4
J o u r n a l o f Na n j i n g Un i v e r s i t y o f Ae r o n a u t i c s& As t r o n a u t i c s
c a s c a d e d m ul t i l e v e l i nv e r t e r s c he me i s p r o p os e d b e c a us e of i t s a d va nt a ge i n r e d uc i ng t he we i g ht a nd t he
Co nt r o l S t r a t e g y o f Hy b r i d Ca s c a d e I n v e r t e r wi t h Me di u m Fr e q u e n c y
He K ai yi,Ch e n Yi han,Go ng Chun yi ng , D e n g Xi a ng ( J i a n g s u Ke y La b o r a t o r y o f Ne w E n e r g y Ge n e r a t i o n a n d P o we r Co n v e r s i o n , Na n j i n g Un i v e r s i t y o f Ae r o n a u t i c s& As t r o n a u t i c s ,Na n j i n g,2 1 0 0 1 6 , Ch i n a )
混合 级 联 式 中频 逆 变 器 控 制 策 略
高频脉冲交流环节逆变器的控制策略
高频脉冲交流环节逆变器控制策略摘要:为克服高频脉冲交流环节逆变器存在的电压过冲现象,本文提出和研究了单极性、双极性移相控制策略。
两类控制策略可分别使得逆变器功率器件实现ZVS或ZVZCS软开关,仿真和实验结果表明了控制策略的可行性。
1 引言高频脉冲交流环节逆变器,如图1所示。
该电路结构由高频逆变器(推挽式、半桥式、全桥式)、高频变压器、周波变换器(全波式、桥式)构成,具有电路拓扑简洁、双向功率流、两级功率变换(DC/HFAC/LFAC)、变换效率高等优点。
图1 高频脉冲交流环节逆变器电路结构但这类逆变器在采用传统的PWM技术时,周波变换器器件换流将打断高频变压器漏感中连续的电流而造成不可避免的电压过冲。
由于这个原因,这类方案都需采用一些缓冲电路或有源电压箝位电路来吸收存储在漏感中的能量。
有源电压箝位电路是以增加功率器件数和控制电路的复杂性为代价的,故不十分理想。
因此,在不增加电路拓扑复杂性的前提下,如何解决高频脉冲交流环节逆变器固有的电压过冲问题和实现周波变换器的软换流技术,是高频环节逆变技术的一个研究重点。
为此,本文提出和研究了单极性、双极性移相控制策略,可分别使得逆变器功率器件实现ZVS或ZVZCS软开关。
2 单极性移相控制原理根据高频逆变器(推挽式、半桥式、全桥式)、周波变换器(全波式、桥式)的组合不同,高频脉冲交流环节逆变器具有6种电路拓扑,其中全桥全波式、全桥桥式电路如图2所示。
图2 全桥全波式和全桥桥式逆变器电路图3单极性移相控制原理以全桥全波式高频脉冲交流环节逆变器为例,其单极性移相控制原理,如图3所示。
高频逆变器将输入电压Ui调制成双极性三态电压波uEF,周波变换器将此电压波解调为单极性SPWM波uDC,经输出滤波后得到正弦电压uo,周波变换器功率开关在uEF为零期间进行ZVS换流。
逆变器右桥臂相对左桥臂存在移相角θ,而且输出滤波器前端电压uDC为单极性SPWM波,故为单极性移相控制。
新型中频逆变器并联控制策略的研究
器 单独工作模式和 并联模 式进行 。但在分布式控
制 方 案 中 采 用 平 均 电流 瞬 时 ,控 制 因 模 拟 通 的 输 出 电压 的频 率 、 幅 值 必 须 相 等 , 位 必 须一 致 。 相
系 统 为 典 型欠 阻尼 二 阶系 统 , 直 流 波 动 和低 对
次谐波扰动均无抑制作用 ,在截止频率处系统会 有 振 荡 , 定 性不 好 。其动 态 性 能 完全 取 决 于滤 波 稳
1 引 言
15V4 0H 1 /0 z的正弦波逆变 电源属 于特种 电
源 , 应 用 广 泛 。 何 利 用 现 有 电力 电子 元 件 实 现 其 如 满 足 要 求 的逆 变 电源 是 目前 重 要研 究方 向之 一…。 逆 变 电 路 的 拓 扑 结 构 已较 成 熟 。 用 有 效 的 并 联 利 控 制 技 术 实现 具 有 良好 性 能 的大 功 率 逆 变 电源 是 近 年 来 的研 究 热 点 。文 献 [】 究 了 可 并 联 的 逆 变 2研
串入大干扰 并减 小波 形畸变 ,加入一级输 出电压 前 馈 电路 , 系 统 快 速 达 到 稳 定 状 态 , 高 了 并 联 使 提
的 电流 质 量 。
2 并 联 模 型 和 环 流 分 析
逆 变 电源 要 实 现 平 稳 的 并 联 运 行 ,必 须 实 现 均 流 。 际情 况 下 , 实 由于 不 同逆 变 器 存 在 各 种 参 数
多 , 受 外 界 干 扰 。 周 期 仅 为 25m 易 对 . s的 4 0 H 0 z
新能源并网逆变器控制策略研究综述与展望
新能源并网逆变器控制策略研究综述与展望一、概述随着全球能源结构的转变和新能源技术的快速发展,新能源并网逆变器作为实现可再生能源并网发电的核心设备,其控制策略的研究与应用越来越受到关注。
新能源并网逆变器的主要功能是将光伏、风电等新能源产生的直流电能转换为交流电,并高效稳定地并入电网,以满足日益增长的清洁能源需求。
新能源并网逆变器的控制策略直接关系到其运行效率和稳定性,进而影响到整个新能源发电系统的性能。
传统的并网逆变器控制策略主要基于电压源逆变器控制方法,通过控制输出电压的幅值和频率,使逆变器的输出电压与电网电压保持同步。
随着新能源渗透率的不断提高,电网的复杂性和不确定性也在增加,传统的控制策略已难以满足现代电网的需求。
为此,研究者们提出了一系列改进的控制策略,如频率和电压双闭环控制策略、预测控制策略以及智能控制策略等。
这些策略通过引入先进的控制算法和优化方法,提高了并网逆变器的响应速度和稳定性,使其能够更好地适应复杂的电网环境。
展望未来,新能源并网逆变器的控制策略将继续朝着智能化、高效化和多样化的方向发展。
智能化控制策略将借助人工智能、大数据等技术,实现逆变器的自适应控制和优化运行。
高效化控制策略则通过采用新材料、新技术等手段,提高逆变器的功率密度和系统效率。
同时,随着新能源发电系统的规模化和多样化,控制策略也需要不断创新和完善,以适应各种应用场景和需求。
新能源并网逆变器的控制策略研究对于推动新能源发电技术的发展具有重要意义。
未来,我们需要在深入研究现有控制策略的基础上,不断探索新的控制方法和手段,为实现新能源发电的高效、稳定和安全运行提供有力支持。
1. 新能源并网逆变器的背景和重要性随着全球能源结构的转变和可再生能源的快速发展,新能源并网逆变器在电力系统中扮演着越来越重要的角色。
传统的化石能源日益枯竭,环境污染问题日益严重,这使得各国纷纷将目光投向了可再生能源,如太阳能、风能等。
这些可再生能源具有清洁、无污染、可再生的特点,符合可持续发展的要求。
中频电源整流和逆变的调试简述
中频电源整流和逆变的调试简述中频电源整流和逆变的调试摘要我厂使用的 KGPS8000/250-A3-TZ型可控硅静止中频电源装置,是无锡同洲电器有限公司专为汽车板簧行业生产而开发的新一代金属加热设备,使用中调试最主要的是整流、逆变电路.关键词晶闸管中频电源调试1 引言一台刚安装好的晶闸管中频电源或大修后的晶闸管中频电源都必须经过调试。
调试的主要目的是:第一,调试过程是检查在安装过程中或维修过程中存在的问题,并给予解决。
第二,调整运行参数,使中频电源能安全可靠运行。
2 调试一、安装情况的检查调试前须详细检查一下设备的安装情况。
检查设备接头有无松动,脱焊之处。
非等电位的铜排不得碰壳或相接。
内接地线、总接地线是否接牢。
对于有相序要求的整流触发电路必须检查三相进线相序。
三相进线由配电柜进来时避免与机壳接触。
尤其是不要把三条电缆线从捆绑的形式靠在机壳上,这样损失电能。
二、整流电路的调试中频电源控制原理方框图见图1.整流控制电路在PIC16C73A单片机MCU0控制下,根据工况需要改变整流触发脉冲相对于三相工频交流电之间地移相角度,精确控制三相全控整流桥输出的直流电压,并且保证三相负载平衡。
脉冲间隔60度的观测,要求在任意移相角时,均能保证有60度相差,而且60度相差要测量准确到60±3,用双踪示波器一组探头测A相相电压,波形稳定后不动,把X轴放大,使A相正半周180度占示波器屏幕上六大格,每一大格为30度,每一大格的1/10为3度。
用另一组探头测晶闸管V1控制极触发脉冲,如果把V1控制极触发脉冲前沿放在示波器屏幕六大格第一格位置上,则V2控制极触发脉冲前沿应落后V1控制极触发脉冲前沿两大格,即在第三格位置上。
同理,V3—V6控制极触发脉冲应在V2控制极触发脉冲滞后60度位置上依次出现。
脉冲移相范围的调整。
影响移相范围大小的有给定电压、偏移电压。
首先将调功给定电位器VR 1逆时针旋至最小位置,此时触发脉冲应在90度位置,即控制角α=90度。
《逆变电源研究文献综述7000字》
逆变电源研究文献综述目录逆变电源研究文献综述 (1)1 国内外研究现状 (1)2 研究中存在的问题 (3)参考文献 (8)1 国内外研究现状从国内外研究状况来看,目前,国外知名企业,如山特公司、台达公司、东芝公司、梅兰日兰公司等,在逆变电源的数字控制方面的研究比较多,许多先进的技术已应用到了实际的系统中,生产出了许多知名品牌[7]。
生产的逆变电源的功率可达几千瓦,而且各项性能和可靠性都很高。
相对来说,国内的逆变电源数字控制方面的发展较为落后,目前国内生产的大多数逆变电源主要是还是以模拟控制与数字控制方式相结合的方式为主,全数字控制方面的应用较少且大多数研究还处于实验阶段,仅有少数用于逆变电源系统中。
在国内,由于逆变电源的生产起步较晚,并且功率和可靠性方面与国外生产的产品有较大差距,除了中小功率逆变电源有一定份额外,大功率逆变电源几乎全靠进口。
因此对逆变电源的研究具有十分重要实用价值。
在车载逆变电源的分析研究上,针对车载逆变电源的工作电路拓扑组成结构,现行分析研究列出了两大类完成模式,首先,全桥逆变电路生产加工频变压调节器展开逆变作用升压作用隔离防护自动输出的组成构造;其次,应用两级式升压作用逆变作用组成结构,第一步使用DC-DC升压作用工作电路拓扑组成结构把自动输入直流低压升压作用,再经过全桥逆变电路与正弦振荡脉宽调节控制专业技术展开逆变作用自动输出。
第二类设计方案由于应用了工频变压调节器,造成工作电源实际有效体积复杂,非常笨重,并且创造的噪音影响干扰不可以忽略,与车载需要的实际有效体积相去甚远,而且综合系统设计成本费用也随后增长,逐步被超越淘汰。
根据这类实际状况,第二类设计方案由于缺乏工频变压调节器组成结构,进而高效回避了这个组成结构创造的各类不利基本条件,而且电能的交换工作效率获取明显提升,所以逐步被推广普及使用。
车载逆变电源一般应用后级逆变电路开始运转工作,前级工作电路后开始运转工作的通电开启模式,并且参考依据自动输出工作电压实时在线修改调配操作控制系数,实现完善自动输出振荡波形综合质量的发展目的。
中高功率交流电机逆变器的低开关频率控制策略综述
中高功率交流电机逆变器的低开关频率控制策略综述哎呀,这可是个不小的题目啊!不过别着急,咱们一步一步来,就像吃冰激凌一样,一层一层地往上加,最后就能得到一个美味的甜点啦!咱们要明确一下这个题目的核心是什么。
其实就是想让我们谈谈中高功率交流电机逆变器的低开关频率控制策略。
那这个策略是干啥用的呢?简单来说,就是为了提高电机的效率和性能,同时降低能耗和噪音。
好了,现在我们已经有了这个目标,接下来就是一步步实现它的过程了。
咱们要了解一下什么是开关频率。
开关频率就是逆变器在工作时,开关电源的次数。
换句话说,就是逆变器每秒钟要开关多少次。
一般来说,开关频率越高,电机的效率就越高,但是功耗也会越大;反之亦然。
所以,我们需要找到一个平衡点,让电机既能高效运行,又能保持较低的功耗。
那么,如何才能实现这个平衡点呢?其实,方法有很多种。
这里我们就介绍两种常见的方法吧。
第一种方法叫做“空间矢量调制”(SVC)。
这种方法的基本思想是,通过改变开关电源的波形,来优化电机的性能。
具体来说,就是把原来的正弦波变成一个复杂的波形,这样就可以让电机在一个较小的开关频率下获得较高的效率。
这种方法需要一定的技术储备和硬件支持,不是所有的逆变器都能做到这一点。
第二种方法叫做“多电平转换”(MCT)。
这种方法的基本思想是,通过在多个电压级别之间进行切换,来实现对电机的有效控制。
具体来说,就是把原来的一个电压级别变成多个电压级别,然后根据电机的需求,动态地选择合适的电压级别。
这样就可以让电机在一个较低的开关频率下获得较高的效率。
这种方法相对来说比较简单实用,很多家用逆变器都采用了这种技术。
好了,现在我们已经了解了这两种方法的基本原理和应用场景。
接下来就要开始实际操作了!我们需要选择一款合适的逆变器。
这里我们推荐两款比较好用的逆变器:一是“阿尔法”,二是“罗格朗”。
这两款逆变器都有较高的性能和稳定性,而且价格也比较合理。
当然啦,还有很多其他好的逆变器可以选择,大家可以根据自己的需求进行挑选。
电气工程中的光伏逆变器控制策略分析
电气工程中的光伏逆变器控制策略分析随着人们对可再生能源的需求日益增长,光伏发电作为一种成熟、可持续的清洁能源技术被广泛应用于电力系统中。
而作为光伏发电系统的重要组成部分,光伏逆变器在将直流光伏电能转换为交流电网电能的过程中发挥着至关重要的作用。
本文将分析和探讨在光伏逆变器控制策略中的一些关键问题。
首先,光伏逆变器的控制策略可以分为两大类:传统控制策略和先进控制策略。
传统控制策略主要包括电压型控制和电流型控制两种。
电压型控制是根据电网的电压给光伏逆变器设置一个参考电压,然后通过比较控制光伏逆变器输出电流的方式来调整电压。
而电流型控制则是根据电网电流给光伏逆变器设定一个参考电流,然后通过与实际输出电流进行比较来实现控制。
然而,这些传统控制策略在面对复杂情况时存在一些问题,例如在接入电网过程中的电流和电压波动等。
因此,研究人员提出了一系列先进的控制策略以解决这些问题。
一种先进的控制策略是模型预测控制(MPC)。
MPC是一种基于模型的控制策略,它通过预测系统的未来行为来优化控制输入,并将其应用于光伏逆变器控制中。
MPC控制策略可以根据实际情况对系统进行在线优化,提高逆变器的响应速度和稳定性。
此外,MPC还可以通过引入约束条件来解决逆变器在运行过程中可能出现的问题,如电流和电压的限制等。
尽管MPC控制策略在光伏逆变器控制中的应用前景广阔,但其计算复杂度较高,需要较高的算力和较快的响应速度。
另一个重要的先进控制策略是模糊控制。
模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制策略,它可以处理不确定性和模糊性的问题。
在光伏逆变器控制中,模糊控制可以根据输入参数的模糊度来调整控制策略,从而实现逆变器的优化控制。
模糊控制具有较强的适应性和鲁棒性,在面对不确定性和复杂性时表现良好。
然而,模糊控制策略的设计过程相对复杂,需要考虑到许多输入参数和输出变量之间的关系。
除了传统控制策略和先进控制策略,还有一些其他的控制策略被应用于光伏逆变器控制中。
大容量400Hz中频逆变器拓扑和数字控制技术研究
大容量400Hz中频逆变器拓扑和数字控制技术研究一、本文概述本文主要针对大容量400Hz中频逆变器展开深入研究,旨在探索其拓扑结构和数字控制技术。
对现有的大容量中频逆变器拓扑结构进行了系统的梳理和分析,对比了各种拓扑结构的优缺点,并指出了现有研究中存在的不足。
在此基础上,本文提出了一种新型的400Hz中频逆变器拓扑结构,并对其进行了详细的理论分析和仿真验证。
在数字控制技术方面,本文首先介绍了中频逆变器数字控制技术的发展现状,然后针对所提出的新型拓扑结构,设计了一套基于DSP 的数字控制系统。
本文详细阐述了该控制系统的设计原理、控制策略以及实现方法,并通过仿真实验验证了其有效性和优越性。
本文的研究成果不仅为我国大容量400Hz中频逆变器的研究和应用提供了新的思路,而且对于提高中频逆变器的性能、降低其成本具有重要的理论意义和实用价值。
二、 400中频逆变器基础理论中频逆变器作为一种关键的电能转换设备,特别是在航空航天、军事电子、医疗设备以及工业加热等领域中,因其能够产生高稳定性的400Hz交流电源而备受青睐。
本节将系统阐述400Hz中频逆变器的基础理论,包括其工作原理、主要拓扑结构及关键性能指标。
400Hz中频逆变器的基本功能是将直流电能高效地转换为频率为400Hz的交流电能。
这一过程通常涉及以下几个步骤:整流与滤波:逆变器的输入端首先接收来自外部电源(如电池组、发电机或电网经过整流后的直流电),并通过平滑滤波电路(如电容滤波器)消除直流电压中的纹波,得到稳定的直流母线电压。
脉宽调制(PWM):逆变器的核心部分是功率开关器件(如绝缘栅双极晶体管IGBT或场效应晶体管MOSFET)组成的桥式电路。
通过控制这些开关器件的开通与关断,实现对直流母线电压的斩波,并利用适当的脉宽调制策略(如正弦波脉宽调制SPWM、空间矢量脉宽调制SVPWM等),在逆变器输出端合成近似正弦波形的400Hz交流电。
LC滤波与输出:逆变器输出端通常配备LC滤波器,由电感和电容构成,用于进一步改善输出波形质量,减少谐波含量,确保输出电流和电压的总谐波失真(THD)满足应用要求。
中频电源运行原理和无源逆变技术分析
中频电源运行原理和无源逆变技术分析作者:邓杨来源:《电子技术与软件工程》2015年第06期摘要本文将依据中频感应加热技术原理与其技术装备的运行状况,对中频电源运行原理和无源逆变技术的应用进行分析。
【关键词】中频电源无源逆变技术1 中频电源及其运行原理的概念与应用中频电源实质上是静止变频装置,具有将三相工频电源变成单项中频交流电的功能,且具有应用范围广、附在适应能力强的特点。
中频电源又可用于中频感应加热炉,它能够通过整流和滤波以及逆变过程将50Hz的工频交流电变成1kHz~8kHz的中频电流,可以说是电力电子技术的无源逆变典例。
中频电流可产生磁场,置于磁场的工件在楞次定律下产生热效应,从而被加热到所需要的温度。
在集肤效应下,工件表层的高密度电流可以将电能转化为热能,当工件表层的温度升到一定高度,就能实现工件表层的加热。
工件表层跟工件内部的电流密度差随着电流频率的增高而变大,加热层也会随之变薄。
当工件加热层的温度超过了其临界的温度后就会快速冷却下来,从而实现金水材料的表面淬火的目的,且工件内部的物理性质不会因为其表面淬硬而发生变化。
使工件获得其特有性能的方法除了表面淬火之外,还可以进行化学热处理。
中频感应电路,即中频电源还被应用于金属垂熔工艺,让粉末状的金属成型,比如钼等稀有金属采用中频电源进行粉末冶金等等。
2 中频电源的系统性构成及其运行原理2.1 电感滤波电路和三项桥式全控整流概念及应用中频电源的主电路所采用的系统结构是“交流—直流—交流”的交换系统,共有电感滤波、三相全控桥整流和并联逆变电路三部分组成。
其交换系统结构运行过程是整流器使用三相桥式全控整流电路在输出脉动直流电时,通过大电感滤波变换成恒流输出,从而达到并联逆变器电流源输入的要求。
滤波电感能偶是整流桥连续输出直流电流,因为电流纹波变小,对此分析时可将整流桥所输出的电流看成平直电流。
而滤波电感除此外还有另一种作用,即对中频电流进入工频电网起限制性作用,能够隔离高次谐波。
基于重复和PI控制的中频逆变器复合控制方案
电力电子技术PowerElectronics第40卷第4期2006年8月Vol.40,No.4August,20061引言随着高频开关器件和高性能处理器的发展,中频电源的控制方案由模拟控制向数字控制转变。
数字控制的应用,不仅减小了控制电路设计的复杂程度,提高了输出波形的质量,而且使得许多新的控制方法得以实现[1]。
重复控制是最近几年才发展起来的一种新型逆变电源控制方案,它通过在正弦指令上加一个同频的周期补偿信号可得到非常好的正弦输出电压波形。
具有良好的稳态输出特性,但因控制算法本身的缺陷,在控制上有一个输出周期的延时,其动态性能往往不能令人满意;PI控制是一种具有几十年应用的经典控制算法,具有较好的动态响应特性和较强的鲁棒性,但因数字控制系统中存在滞后一拍的特性以及中频电源中载波比相对较小等多种因素的影响[2],在中频电源波形的控制上,难以获得较高的稳态输出特性。
本文提出一种将重复控制与PI控制相结合的新型复合控制方案。
该方案利用重复控制器得到畸变率很低的稳态输出波形,同时当系统负载突变时投入PI控制器,以改善系统的动态响应能力。
2逆变器的数学模型图1示出400Hz单相全桥逆变器等效电路。
其400Hz串联谐振滤波环节由滤波电抗L和滤波电容C1构成。
假设系统的负载阻抗为RL,则系统的传递函数为:uC2(s)ui(s)=RL/(RLC2s+1)RL/(RLC2s+1)+Ls+r+(1/C1s)=1LC2s2+rC2s+1+C2C1+1RLLs+r+1C1s!"(1)系统空载时,R→∞,可等效为二阶模型,即:P(s)=uC2(s)ui(s)=1LC2s2+rC2s+1+C2C1(2)式(2)中,r的数值难以通过理论分析确定,但基于重复和PI控制的中频逆变器复合控制方案吴浩伟,段善旭,易德刚,刘邦银(华中科技大学,湖北武汉,430074)摘要:提出了一种重复控制与PI控制相结合的中频逆变电源复合控制方案,即利用重复控制器得到畸变率很低的稳态输出波形,当系统负载突变时投入PI控制器,以改善系统的动态响应能力。
中频感应加热设备逆变控制与故障分析
中频感应加热设备逆变控制与故障分析作者:闫华丽来源:《科学与信息化》2020年第12期摘要本文根据实践经验,主要分析了现用中频感应加热设备的逆变控制方法,及如何解决在维修中遇到的难题,提高设备维修质量。
关键词中频电源;感应加热;维修概述可控硅中频电源装置是一种利用可控硅把50Hz的工频电流变换成某一种频率的中频电流的半导体变频装置。
随着电力半导体技术发展,高耐压,大电流的晶闸管不断上台阶,关断恢复时间达到几微秒,而且成本逐渐降低,为中频感应加热设备的普及创造了条件。
1 逆变器控制由于中频加热或熔炼时负载的谐振参数是个时变参数,因此逆变器的控制系统必须能够反映负载频率变化,才能保证逆变成功,为此要采用自激的控制方式,触发信号来自负载端,使触发频率跟随负载频率的变化,使控制系统始终保证。
为保证上面公式成立,一般有定角和定时两种方法。
下面分析两种方法的实际电路图[1]。
(1)定角方法能保证恒定的功率因数,但在负载频率升高时,对逆变晶闸管的关断时间要求增高,否则因为晶闸管的关断时间不够而造成逆变失败。
中频电流,中频电压合成的调频方式,是将中频电压Um,中频电流Ic,通过互感器从负载端取样,并通过电阻R,电位器W 合成,当调节电位器时,合成的正旋波的相位会前后移动,从而设定引前角的位置。
利用二极管D的非线性,增大启动时的电阻,保证足够的引前角。
比较器V1,V2使正旋波过零时,产生互差180度的逆变脉冲。
(2)另一种定时方法,是使关断时间保持恒定,是一种充分发挥晶闸管潜力的一种方法,相对来说是一种更合理的方法,但是控制电路复杂些,而且对控制电路的稳定性、可靠性要求更高。
关断时间调节器的反馈信号是通过互感器将晶闸管的工作波形取样,经过D1整流得到晶闸管的换相后到过零这段波形,在这个关断期间,T1保持导通,T3也一直导通,电容器C1经R1充电。
关断时间越长,R1、R2结合处的电压越高。
二极管D2在换相区起作用,C2、C3井R2和阻抗变换器充电到峰值电压,经电位器W1给到放大器V1。
中频逆变焊机占空比控制模式
中频逆变焊机占空比控制模式中频逆变焊机占空比控制模式一、什么是中频逆变焊机中频逆变焊机是一种特殊的焊接设备,它通过将输入的交流电源转换为中频交流电源,再通过变压器将电能传递到焊接工件上。
中频逆变焊机具有高效、稳定、节能等特点,广泛应用于各种金属材料的焊接领域。
二、占空比控制模式的原理1. 占空比控制模式是指在中频逆变焊机的工作过程中,通过控制输出电流的占空比来实现对焊接工件的熔化、烧透和填充等控制,从而提高焊接质量和效率。
2. 在占空比控制模式下,焊接工件的热输入能够得到有效控制,从而避免焊接过程中产生过大的热量,减少焊接残渣和气孔等缺陷的产生。
三、中频逆变焊机占空比控制模式的特点1. 稳定性强:占空比控制模式能够有效控制焊接电流和电压的波动,使焊接质量更加稳定。
2. 热输入可调性强:通过调整占空比,可以精确控制焊接工件的热输入,适应不同材料和厚度的焊接需求。
3. 能耗低:相比传统焊接方法,占空比控制模式能够降低焊接过程中的能耗,节约生产成本。
四、中频逆变焊机占空比控制模式的应用领域占空比控制模式广泛应用于各种金属材料的焊接过程中,尤其适用于薄板、不锈钢、铝合金等灵敏性较高的材料的焊接,能够有效提高焊接质量和效率。
五、我对中频逆变焊机占空比控制模式的理解作为一个专业的文章写手,我对中频逆变焊机占空比控制模式有着深刻的理解。
在工作中,我不断学习和研究这一领域的最新技术和应用,通过撰写相关文章,希望能够为读者们提供有价值的信息,帮助他们更好地理解和应用这一技术。
总结回顾通过本文的阐述,我们深入探讨了中频逆变焊机占空比控制模式的原理、特点、应用领域和个人理解。
占空比控制模式作为一种先进的焊接技术,将会在未来的工业生产中发挥越来越重要的作用。
希望本文能为读者们提供有益的参考,让大家更加全面、深刻地理解中频逆变焊机占空比控制模式。
在文章中,我认真按照知识文章格式进行了撰写,并充分使用了序号标注,来更加清晰地阐述中频逆变焊机占空比控制模式的相关内容。
PWM逆变器共模电压抑制策略的综述
为了减低 PWM 逆变器的输出共模电压对电 机的损坏,保障电机可靠工作,延长电机的寿命,
必须采取措施抑制 PWM 逆变器输出的共模电 压。
在上个世纪 90 年代后期,国外的一些学者才 开始对 PWM 逆变器电机传动系统进行传导性电 磁干扰的研究。而且早期的研究只是局限于传导 性电磁干扰进行的预测。为共模电压的预测和治 理提供了理论基础。1998 年,Li Ran 分别从时域 和频域的角度对三相 PWM 变流器电机调速系统 进行了传导性干扰的建模分析[13-14]。2002 年 L. Arnedo 使用了 Pspice 仿真研究了 PWM 逆变器传 动系统中传导性电磁干扰和长电缆引起的电机端 的过电压。建立电机的 dq 坐标系下的高频信号模 型,对电缆采用了集中参数模型,IGBT 采用了 高频信号模型。基于以上模型研究了在不同的电 缆长度和逆变器电压上升时间的情况下,电机端 电压的过压情况和系统中共模电磁干扰[15]。
变器共有 27(N3=27,N=3)种开关状态,表 II 中 描述了三电平开关状态以及对应输出共模电压。
表 II 三电平开关状态以及输出共模电压 TABLE II three-level switch stats and output
common-model voltages
组
开关状态
共模电压
A
+++
双三电平消除共模电压拓扑结构如图 2 所 示,感应电机的绕组的两端分别连接三电平逆变 器。图 2 中的三电平的拓扑结构,采用两个两电 平级联的形式,与传统的二极管箝位型三电平相 比,不需要箝位二极管,只需要使用传统的两电 平主电路即可实现。与级联 H 桥结构相比,相同 的电平输出,使用的管子数目相同,而需要的直 流电源最少[27]。
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中频逆变器控制策略综述
【摘要】文章详细研究了中频逆变器控制策略的发展现状,对中频逆变器几种主要的控制策略进行了系统的分析和综述。
【关键词】中频逆变器;控制策略研究;综述
1.引言
随着飞机性能的不断提高和用电设备装置的不断增加,对航空电源设备的要求也在提高,例如要求输出的电压精度高,正弦波畸变率低,动态响应速度快、效率高。
但由于功率器件开关频率的限制,相比于常规的工频50Hz/60Hz逆变器,使得400Hz中频逆变器的输出交流电压谐波含量更大,动态响应速度更慢。
为获得性能更为优异的中频逆变器,必须使用合理、高效的控制策略,研究中频逆变器的控制策略具有重要的实用意义。
2.中频逆变器的控制策略
在过去的二十多年里,有很多文献研究了逆变器的控制策略,目标是以获得较好的动态响应输出,同时又能够在一个输出周期内实现输出的零稳态误差。
这些控制策略大体上可以分为两类:1、对闭环控制的研究,例如单电压环控制与多环控制;2、对控制算法的研究,例如比例积分控制、重复控制、无差拍控制及滑模控制、智能控制等,本文将重点介绍其中几种常用主要控制策略。
2.1单电压环控制
①电压有效值控制
电压有效值的控制框图如图1所示。
该方法的控制思想是将输出电压vo的有效值反馈与给定信号vref进行比较,产生的误差信号ve通过控制器Gv得到幅值信号,此信号与正弦函数sinθ相乘以获得系统的调制信号,通过与三角载波信号相比较获得PWM开关驱动信号。
虽然该控制方式可以有效实现对输出电压的有效值控制,但是对于系统的瞬时负载扰动抑制效果几乎为零,输出波形畸变也较严重[1]。
②电压瞬时值控制
电压瞬时值的控制框图如图2所示。
此控制方法方法采用单个闭环控制逆变器的输出电压,与参考正弦电压比较产生误差信号,经过控制补偿器产生的调制信号与载波信号比较生成所需的开关驱动信号。
尽管该控制器的设计及实现较容易,但是它并不能够提供较好的电压
输出,尤其是当负载为非线性负载时,输出效果很差。
而且由于逆变器的电压输出是一个时变的,以至于它并不能像直流变换器中控制器的设计那样,为频率为50Hz或400Hz的逆变器输出提供无限的增益,使得输出存在稳态误差[2]。
2.2多环控制
在抗负载扰动上,单闭环控制的缺点与直流电机的转速单闭环控制很类似,主要表现在:负载对系统扰动的影响只有在输出端反映出来以后,闭环控制环路中的控制器才开始动作,系统响应速度较慢;而且由于逆变桥的输出通常接二阶滤波器进行滤波,系统阻尼系数小,容易造成振荡而使系统不稳定[3]。
考虑到两者的情况很类似,将直流电机中转速电流双闭环的控制思想引用到逆变器的控制环路中,建立电流内环控制,利用它对扰动负载的快速及时跟踪来有效地抑制负载对系统输出的影响。
同时由于电流内环对系统特性的重构,实现控制系统的降阶,系统的稳定性得到加强,同时又简化了电压外环的控制器设计。
但是该控制方法也存在着不足:为了有效地抑制负载扰动、消除谐波等情况,必须有足够高的电流环带宽,若带宽过大,也容易使系统不稳定,因此,对控制器的设计有一定的难度。
2.3比例积分控制
比例积分控制,也称PI(Proportional Integral),其原理框图如图3所示,控制器由比例环节和积分环节构成,由反馈信号c(t)与参考信号r(t)产生的误差信号e(t),经过控制器,实现被控对象的有效控制。
在模拟控制系统中,PI控制算法用时域的形式可表达如下:
(1-1)
其中,u(t)表示控制器的输出信号;Kp表示控制器的比例系数;Ti表示控制器的积分时间。
当采用频域的形式表达时,即进行拉普拉斯变换,式(1-1)可表示如下:
(1-2)
其中,Ki=Kp/Ti表示PI调节器的积分常数。
PI控制器中的比例环节,它的输出量以相应的比例复现输入量,没有延迟,蕴含着控制中的现在信息,而积分环节由于输出滞后于输入,存在时间上的延迟,代表着过去的积累信息,两个环节通常共同使用,若设计合理,可使动态控制过程快速、准确、平稳,达到良好的控制效果。
PI控制的主要优点在于结构简单、参数容易整定、鲁棒性强以及易于实现,是目前应用最为广泛、最为成熟的一种控制技术,在工程实践中得到普遍应用。
在现有的数字逆变控制电路中,由于开关频率有限,于是需要足够高的处理速度,
通常要求控制算法不能过于复杂,而简单PI控制算法正好可以满足此要求,它可以在短时间内实现控制算法,同时又可以根据具体的控制对象选择合理的控制参数,以改善逆变器输出的性能[4,5]。
2.4 比例谐振P+R控制
比例谐振P+R调节器的表达式为:
(1-3)
其中,参数ω0即为对应的谐振频率。
PI控制对于直流信号可以实现系统的零稳态误差跟踪,但是对于交流信号,由于系统的环路增益有限,不能实现零稳态误差跟踪,这是PI控制交流信号的局限性。
针对这种局限性,有一种改进控制策略,这种控制就是静止坐标轴系P+R (比例谐振)控制[6],是一种和同步坐标轴系PI控制等效的静止坐标轴系P+R 控制。
这种控制策略通过在指定的谐振频率处引入一个无穷大的增益来消除该频率处的稳态误差,由此可以实现正弦信号零稳态误差跟踪能力。
3.结论
本文详细分析了几种广泛使用的中频逆变器控制策略,并给出了各自控制策略的优缺点。
针对应用场合的不同,应该合理的选择相应的控制策略。
此外,还可以通过优化控制参数来优化逆变器的工作性能。
参考文献:
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