摘要：单管开路故障是vienna整流器的常见故障形式,为提高单管开路故障诊断的准确性和可靠性,基于输入电流和输出电压提出了一种故障诊断方法。首先,分析单管开路故障时的故障机理,选取故障时输入电流和输出电压作为故障特征量;然后,通过检测输入电流的零值稳区和分析输出电容电压差的谐波变化,设计故障诊断方法;最后,通过仿真和实验验证了所提方法的有效性。所提出的方法结合电流、电压故障特性,在快速诊断的同时大幅提高了诊断结果的准确性和可靠性,在负载突变的情况下仍能正确工作,并且不需要添加额外的硬件设备,方便嵌入已有的控制系统中,能够实现单管开路故障的快速在线诊断。

摘要：根据vienna整流器的工作原理,建立基于开关函数的功率数学模型,在此基础上设计新型滑模直接功率控制策略,详细推导该控制算法,并给出具体设计过程;另外针对vienna整流器存在中点电位波动和传统空间矢量调制计算繁琐等问题,提出基于载波调制的等效空间矢量调制算法,通过在载波调制中加入零序分量来等效空间矢量调制策略,同时在零序分量中加入平衡因子来控制中点电位平衡。滑模直接功率算法与等效空间矢量调制技术相结合可以实现开关定频和中点电位平衡,同时降低开关损耗,使vienna整流器工作在近似单位功率因数下。最后搭建实验平台进行实验验证,结果表明:基于新型滑模直接功率控制策略和等效空间矢量调制算法相结合的vienna整流器具有较好的鲁棒性和动态性能。

摘要：针对传统电压电流双闭环控制的vienna整流器在负载切换时直流输出电压波动幅值大、调节时间长的问题,基于扰动观测器的原理设计了一种负载前馈控制策略,利用扰动观测器对负载切换产生的扰动进行估算,将估计值前馈至电流内环的输入端,从而抑制电压幅值波动,缩短调节时间。与传统双闭环控制策略相比,加入扰动观测器降低了电压波动幅度,缩短了系统动态调节时间,提高了负载切换时的响应速度,增强了系统抗扰性。仿真验证了加入扰动观测器的可行性和有效性,实验结果表明,设计的扰动观测器,能减小负载切换时的电压波动幅度,缩短调节时间,有效地提高系统的性能。

摘要：传统有限集模型预测功率控制对vienna整流器在控制周期中只输出单个作用矢量,功率波动大,输入电流谐波畸变率高,为此提出一种应用于vienna整流器的双矢量有限集模型预测功率控制策略。该策略在控制周期中引入第二矢量与最优矢量共同作用,通过分配最优矢量和第二矢量的作用时间提高对功率的跟踪精度。建立仿真模型并设计vienna整流器实验平台,仿真和实验结果表明,与传统的有限集模型预测控制相比,所提控制策略能够有效地减小参考功率和预测功率之间的误差,降低vienna整流器的功率波动和输入电流的总谐波畸变率。

摘要：三相vienna整流器作为新型的三电平拓扑结构,因其功率密度高、电压应力小和实现单位功率因数运行等特点在大功率整流场合中运用广泛。针对电网不平衡时直流侧电压产生的二倍频波动,设计了一种在两相静止坐标系下的改进型不平衡控制策略。首先利用双同步坐标系的解耦软件锁相环实现电网电压正负序分量的分离,然后基于正负序双电流环独立控制结构将滑模控制SMC(sliding mode control)引入到电流控制器中,通过所设跟踪误差选取合适的滑模面及滑模趋近律,有效实现了直流电压纹波抑制以及输入电流谐波含量的最小化。最后在Matlab/Simulink软件中搭建了电网不平衡下vienna整流器控制系统的仿真模型,验证了所提控制策略的正确性和可行性。

摘要：首先介绍vienna整流器在三相静止坐标系和d,q坐标系下的数学模型,分析了vienna整流器在d,q坐标系下的能量交换关系。针对传统电压外环存在的问题,提出了一种将电容储能作为反馈变量,并将负载功率进行前馈的外环控制方式。为了降低系统成本,提出了一种无电流传感器的负载功率估计算法,并介绍一种改进的遗忘迭代滤波对估算的负载功率进行滤波。此外,针对电容充电功率的物理特性对外环的参数设计进行了说明。最后,搭建了vienna整流器的实验平台,实验结果验证了所提方法的优越性和可行性。

摘要：针对常规vienna整流器的空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)计算量大、方法过于复杂、实时性要求高的场合应用受到限制的问题,提出了一种可直接实现vienna整流器SVPWM的数学优化方法。首先,根据vienna整流器数学模型,结合脉宽调制的约束条件,定义了判断区间的新的组合函数和区间划分准则,提出了优化算法,并据此给出了调制公式。然后,重新设计了中点电压平衡算法。最后,通过PSIM仿真和DSP实验,将常规方法与所提方法的调制效果进行比较,验证所述优化调制算法的可行性。

摘要：三相三电平vienna整流器由于具有功率密度高、开关电压应力小、网侧电流谐波小等优势,在数据中心供电系统等交直流混合供电电源中获得广泛应用。然而三相vienna整流器并网电流性能对于控制器参数取值依赖性强,不合理的取值往往导致网侧电流畸变且系统抗干扰性差。为有效改善并网电流动静态性能,提出一种新型的基于双闭环滑模变结构的载波SVM控制策略,进一步采用了一种改进型幂次趋近律并给出了中点电位直流波动抑制策略。为验证所提滑模控制SMC(sliding mode control)方案的正确性,构建了完整的仿真与实验测试模型,给出了详细的理论分析与设计方案,仿真与实验结果表明所提控制策略可有效改善并网网侧电流动静态性能,同时保证了直流侧中点电位均衡。

摘要：为了解决传统比例积分(proportional integral,PI)控制器调节速度慢、追踪性能差等问题,提出了误差逆传播(back propagation,BP)神经网络和分数阶PI^(λ)D^(μ)(BP-FOPID)相结合的控制方法。首先根据维也纳(vienna)整流器的拓扑结构推导出数学模型。接着根据数学模型设计双闭环控制,其中外环采用BP神经网络对参考电流进行非线性拟合,内环采用分数阶PI^(λ)D^(μ)控制器对外环输出的参考电流进行跟踪。另外,由于直流侧上下桥臂电容电压会存在不平衡的问题,本文采用了计及小矢量的改进空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)调制策略。最后,在MATLAB/Simulink中建立相应的仿真模型,仿真结果表明,本文所提的控制策略能够达到控制目标且控制性能上优于比例积分控制器。

摘要：三相AC/DC整流器作为许多电力电子设备中不可或缺的电气环节得到了广泛的应用。相比于传统的二极管整流器及相控整流器,vienna整流器具有网侧谐波含量低、功率因数高的优点。同时,vienna整流器比普通桥式PWM整流器具有更少的功率开关数量,进一步提高了系统功率密度。在简要介绍vienna整流器原理的基础上,结合3 k W系统进行了相应的工程设计,主要包括储能元件设计、滤波环节设计和控制环路设计。此外,针对电网电压畸变带来的输入电流谐波问题,采用了一种结合vienna整流器控制环路的指定次谐波优化方法,并针对其中LCL滤波器带来的谐振问题,从工程设计的角度进行了相应的优化。3 k W工程样机的实验结果进一步验证了设计方法以及所采用的优化方法的有效性。