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(PSIM仿真)VIENNA整流常见拓扑解析

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  • 2019-6-27 19:10:52
前段时间看到有网友在提问关于Vienna整流的问题
鼎盛彩票开户Vienna整流电路电流谐波问题
       自己对这方面也有点兴趣,就看了几篇论文,多多少少学到了一些皮毛,故发此贴记录;
一方面是对这几天的学习回顾,另一方面分享一下自己的学习心得(个人见解仅供参考);
主要讲解两种常见的Vienna整流拓扑,还有关于Vienna整流拓扑的一些常规的控制方案;
Vienna_I 型拓扑


Vienna_II 型拓扑


电流滞环控制


QD矢量正交控制


参考文献


更多PSIM仿真例程,请查看下帖
浅谈PSIM仿真








VIENNA整流器关键技术问题研究_陆翔.rar

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  • 2019-6-27 19:33:55
 
Vienna_I 型拓扑(三开关整流器)在电源模块前级AC/DC整流应用非常的广泛,一方面是开关控制量少,一方面是拓扑架构历史久远,可靠性有保障;

由于三桥臂三个开关量,总共有八种开关状态,下面通过图解分析,八种开关状态下的功率回路:




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  • 2019-6-27 20:36:04
 
Vienna整流的的控制算法,我们从最简单的电流滞环控制入手:



        为了使控制最简单明了,这里没有加入输出正负半BUS平衡控制策略(有兴趣深究的可以在进一步增加);从环路控制上看,直接控制的是输出电压,输出电压进行PI控制后,乘以该相电压的归一化系数,然后在与该相电流做差,得到的结果送到驱动计算,即可得到最简单的电流滞环控制;

仿真波形如下:

       电流滞环控制在充电桩电源模块上应用广泛,主要也是由于电源模块的特殊应用,前级Vienna只是作为整流用,并不需要其他复杂功能;电流滞环控制并不需要对市电进行锁相,只需对输入电流和市电电压采样和BUS母线电压采样,就可进行PI控制,计算控制量非常的少,算法简单,所以普遍应用;当然也有其控制缺点,从控制的角度看,电流并没有构成闭环控制,在突加载过程,有可能导致电流失控导致开关管炸毁,不过像电源模块后级还有一级DC/DC变换,并不会对前级整流造成直接的冲击;




VIENNA_I--电流滞环控制.rar

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  • 2019-6-27 21:30:40
 
        DQ正交控制,相对于电流滞环控制要复杂得多,从控制架构可以看出来,需要对市电电压和输入电流进行DQ变换,然后进行锁相,数学运算相对比较复杂,对控制芯片要求高,同时控制架构采用外环电压环内环电流环的双闭环架构,控制响应相对比较快;同时可以对输入电流相位进行控制,实现无功调节;


仿真波形如下:

VIENNA_I--DQ正交控制.rar

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  • 2019-6-27 21:53:51
 
Vienna_II 型拓扑(六开关整流器),由于六开关整流器晶体管的用量要比三开关的少的多,虽然增加了三路驱动,但总体成本还是有优势的;

虽然有六个开关管,但是每个桥臂的两个开关管同时开通同时关闭,所以总共有还是只有八种开关状态,
下面通过图解分析,八种开关状态下的功率回路:





Vienna_II 型拓扑驱动和控制算法跟Vienna_I 型拓扑完全一致:


VIENNA_II--DQ正交控制.rar

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VIENNA_II--电流滞环控制.rar

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  • 2019-6-28 08:49:04
 
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lyp_204
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  • 2019-6-28 10:21:32
 
刚好在看这方面的资料,真是及时雨啊
lyp_204
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chenzonghao
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  • 2019-7-1 11:01:34
 
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fudeyi
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  • 2019-7-7 20:14:37
 
正在学习您讲的环路控制。看仿真中的环路dq控制,PI输出、耦合项等,符号(加、减)与论文中不太一样呢?还有那个dq到abc的变换的模块,查看help,PSIM中的矩阵是不是搞错了呢?那个sin应该有个负号吧。
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  • 2019-7-7 20:20:27
 
是的,PSIM自带的DQ转abc模块跟论文的不一样
fudeyi
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  • 2019-7-10 13:50:11
 
这两天研究了SVPWM的发波,加上了均压环控制。三相交流侧电流有点异常,每隔20ms,电流波形有个缺口。观察直流电压,也是每隔20ms有个波动。附上仿真。




VIENNA_II--DQ正交控制 - SVPWM.rar

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  • 2019-7-11 15:44:14
 
我看了代码,是你驱动给定搞错了;修改过来就正常了。




fudeyi
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  • 2019-7-11 17:51:28
 
多谢多谢。修改过来就好了。
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  • 2019-7-12 08:36:05
 
你软件是在哪里加正负BUS电压均衡策略?我看了代码没看到呀
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  • 2019-7-12 13:37:11
 
对上下电压偏差进行PI计算,得到的值,去调节负小矢量的时间;计算Ta做了处理。
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  • 2019-7-12 13:55:47
 
有没有试过,正负bus平衡控制输出的PI值,直接叠加到dq反变换之后的a,b,c上,然后在进行Svpwm计算?
fudeyi
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  • 2019-7-12 18:13:03
 
这个没有呢。倒是试过——SPWM发波方式。
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  • 2019-7-12 18:16:44
 
我感觉那样的矫正效果更好,后面SVPWM可以写成模块,不用修改
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  • 2019-7-12 18:30:16
 
按照你的代码。母线平衡能力不强呀;
我修改了一下,直接将qd反变换的a\b\c减去母线平衡的PID输出,然后在进行SVPWM计算;
效果比你的好多了,你可以验证一下;








fudeyi
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  • 2019-7-12 18:58:06
 
我没有将qd反变换的a\b\c减去母线平衡的PID输出。
按照你的意思,我强制将上下电压偏差30V,仿真的也可以的。母线平衡pid输出上限限制放开了。


1562928977(1).jpg (38.11 KB, 下载次数: 2)

1562928977(1).jpg

1562929007(1).png (9.69 KB, 下载次数: 1)

1562929007(1).png

1562929041(1).png (14 KB, 下载次数: 3)

1562929041(1).png
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  • 2019-7-12 19:04:06
 
对的,放开了也是一样的;用没有研究过这两种补偿方法那种有优势?
fudeyi
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  • 2019-7-12 19:18:13
 
我看论文上,对于svpwm调制的,都是通过调整正负小矢量作用时间,去调整上下电压。不知道您说的这种补偿方式有何依据呢。另外我看了SPWM调制波方式的相关论文,确是通过上下电压偏差,再加上一个合适比例系数,得到一个3次谐波,叠加到abc上,得出一个马鞍波,再跟载波比较生成PWM波,通过这种方法去平衡上下电压。我也验证了。



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  • 2019-7-17 09:54:20
 
这个我没看过相关的论文讲解这种控制的,纯粹是因为用SPWM我是这样子补偿的,直接将这种想法加到SVPWM,感觉效果是一样的
chenguo1982515
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  • 2019-7-20 09:36:24
 
这里要怎么改?
环路补偿
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本网技师
  • 2019-9-12 15:57:15
 
想问一下,为什么这个电流在过零点和换向点都会出现这个平台呀,spwm和svpwm都有,我试着改变PI参数好像没有用,而且加大电感量闭环几乎就不能实现,想请教一下为什么,我仿真是用的SVPWM那个仿真,把电感增大到3mh以上就不行了
环路补偿
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本网技师
  • 2019-9-12 16:01:20
 
而且你给的这个仿真也是这个问题,在过零点会有平台问题,并且SPWM和SVPWM两个算法下用的电感量也不一样,想请问一下这个电感量对这个影响为什么这么严重

bywind
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Lzc123
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  • 2019-9-22 22:19:30
 
········
higuain1995
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  • 2019-8-17 20:10:50
 
前辈 想请教下,我使用的matlab环境仿真,调制逻辑是在调制波负半轴叠加偏置使调制波与x轴上方的载波进行比较,负半周与正半轴的载波调制波比较逻辑相反,这个在实际dsp编程中是什么思路实现的呢。

1566043489.png (58.5 KB, 下载次数: 3)

vienna仿真波形

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调制逻辑

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  • 2019-9-12 16:08:04
 
你好,能否发一下仿真,谢谢1750551379@qq.com
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  • 2019-8-29 14:50:45
 
感谢分享,正在学习!
bywind
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谢谢分享精彩仿真





环路补偿
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本网技师
  • 2019-9-12 16:05:14
 
版主,非常感谢您的分享,也学到了很多的东西,但是还是想请问一下,为什么交流电流的波形会有平台出现呢,我自己做的时候才发现这个问题,困扰了好久,原来还怀疑过是软件的问题,我换成simulink仿真也是这个问题
bywind
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楼主强大,谢谢分享
lhhy
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  • 2019-10-14 09:30:19
 
楼主,这个图是用visio自己画的?还是用其他工具,工作量还是很大的
lhhy
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楼主,这几张图画的示意也是Ia<0 Ib>0 Ic>0的情况,
世纪电源网-九天
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  • 2019-6-28 13:43:03
 
关注一波~
iceman_sg
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这个老哥psim很厉害的,之前就有看到过
anthony
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  • 2019-7-5 19:07:38
 
谢谢分享,下载后打不开,请转换PDF再上传。
清秋梧桐
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学习一下
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每篇文章都是妥妥的干货
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正在准备维也纳整流电路,很好的文章
zxs2000
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学习,非常好的资料
mosanfu
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学习一下
weixuehai2019
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本网技师
  • 2019-8-23 10:16:16
 
这个资料很好啊
a348729867
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  • 2019-9-5 20:22:58
 
资料不错
lfs1568
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  • 2019-9-11 22:40:11
 
很好
chaolili
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  • 2019-10-10 15:54:20
 
很不错的帖子,学习一下
no109
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正在学习VIENNA,谢谢分享
jy02919887
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学习一下,感谢楼主。
bywind
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Thanks
bywind
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