逆变器因子调整

ADMM之QCQP问题

8. QCQP问题

在优化问题中，非凸二次规划（QCP）的求解通常涉及到困难的非线性程序。当约束矩阵为正半定时，它成为凸优化问题，可通过诸如 primal-dual 内点法这样的方法进行处理。然而，QCP由于其NP-hard特性，分支定界法也是一种解决方案策略。该方法分为两个步骤：首先生成可行解或目标值较低的近似解，然后提供更严格的下界估计。

"Lift-and-project" 方法是通过三个步骤实现的：若在第二步中仅去掉秩-1约束，就得到秩一松弛（SDR），即标准形式下的 SDP；如果进一步移除秩-1和正定性约束，则转为线性规划（LP），常用切割平面算法处理。对于SDR，尽管其计算效率高，规模和约束数量为多项式级，但若原始问题中的秩限制严格，将全球最优解转化为满足约束的解并非易事。

对于不规则形式的QCQP，如非齐次形式，需先转化为同质形式。对于复数问题，有特定的矩阵形式转换。而对于分离式QCQPs，通过放松每个因子矩阵的秩约束，可得到线性化后的表达式。具体到传感器网络应用，目标是通过调整传感器位置来匹配测量距离，问题可通过矩阵形式简化和同质化处理，转化为标准的SDP形式。

另一种放松方法是二阶锥松弛（SOCP），它在分布式系统中，如高光伏渗透率下的逆变器变量控制和电力网络的功率流模型中得到应用。尽管SDR和SOCP在某些情况下不精确，但它们仍然是处理优化问题的有效工具。

ABB变频器如何为参数设置

在第一次运行时设置以后就不需要再改变了，这一组参数代码范围从9901~9910共10个参数。ABB变频器工作原理：通过将380V交流电压整流滤波成为平滑的510V直流电压。

再通过逆变器件将510V直流电压变成频率与电压均可调的交流电压，电压调节范围在0V--380之间；频率可调范围在0HZ--600HZ之间。以达到控制电动机无极调速的目的。

加速时间就是输出频率从0上升到最大频率所需时间，减速时间是指从最大频率下降到0所需时间。通常用频率设定信号上升、下降来确定加减速时间。在电动机加速时须限制频率设定的上升率以防止过电流，减速时则限制下降率以防止过电压。

扩展资料

加速时间设定要求：将加速电流限制在变频器过电流容量以下，不使过流失速而引起变频器跳闸；减速时间设定要点是：防止平滑电路电压过大，不使再生过压失速而使变频器跳闸。

加减速时间可根据负载计算出来，但在调试中常采取按负载和经验先设定较长加减速时间，通过起、停电动机观察有无过电流、过电压报警；然后将加减速设定时间逐渐缩短，以运转中不发生报警为原则，重复操作几次，便可确定出最佳加减速时间。

百度百科—abb变频器

电机控制中Clark变换等幅值和等功率有什么影响呢？

电机控制中的Clark变换：等幅值与等功率的差异揭示

Clark变换，一个关键的电机控制工具，将复杂的三相静止坐标系巧妙地转化为两相静止坐标系，这对于理解电机性能和优化控制策略至关重要。它主要分为两类：等功率变换和等幅值变换。

等功率变换确保电机在两个坐标系中功率和转矩保持一致，但两相坐标系的幅值将是三相的两倍，这是为了保持输出性能的稳定性。相比之下，等幅值变换则保证每相变量在两相坐标系中的幅值等于三相系统中的原始值，这对于精确控制电机电流和电压至关重要。

以同步电机为例，假设它以同步角速度逆时针旋转，旋转角为θ，且电流相序特定。在这个背景下，Clarke变换的参数设置决定了变换类型：当常数为1（等幅值）时，电流保持不变；而常数为2（等功率）时，功率和转矩的计算需要相应调整。

从三相平衡条件出发，我们可以通过Clarke变换进一步得到dq两相旋转坐标系中的电流表达式，这个过程是控制策略的核心部分，它将交流电机控制转化为类似直流电机的处理方式。

闭环控制系统中，实际电流通过ADC采样后，经过Clark变换和Park变换，电流控制器会根据反馈电流和指令电流的差异进行调整。电流误差成为控制器的驱动力，最终通过逆变器的PWM调制，将控制信号转化为电机实际接受的电压信号。

对于三相两电平电压源型逆变器，其最大输出电压受限于调制方式和直流母线电压。采用等幅值变换时，电流幅值不变，这可能会影响到调制比的计算。等功率变换则需要额外考虑，由于少乘了一个因子，调制比范围会扩大，可能超出线性调制区的常规范围，因此在实际应用中可能需要对指令电压进行适当的校正。

总之，电机控制中的Clark变换选择等幅值或等功率，直接影响了电流控制的精确性和调制策略的范围，对于实现高效、稳定的电机控制至关重要。在具体应用中，工程师需根据系统需求和性能要求，明智地选择合适的变换方式。

PLECS应用示例（88）:Z源逆变器（Z-Source Inverter）

本演示展示了一种用于燃料电池应用的电流控制三相Z源逆变器。图1显示了Z源逆变器的电路。Z源逆变器中独特的阻抗网络允许逆变器在降压和升压模式下运行。

阻抗源（或阻抗馈电）功率转换器，也称为Z-source逆变器（或转换器），使用由以X形状连接的分裂电感器和电容器组成的阻抗网络，将主转换器电路耦合到电源（或负载）。它可用于实现DC-AC、AC-DC、AC-AC和DC-DC功率转换，以取代传统的V源或I源转换器。

演示模型显示了Z源逆变器的一个示例，其中来自燃料电池源的直流电压被转换为三相交流输出。传统的V源逆变器（VSI）在没有额外的DC-DC升压级的情况下不能产生大于DC电压的AC输出电压。根据第2.1节中定义的降压-升压因子，Z源逆变器可以产生大于或小于DC电压的AC输出电压。需要一个与直流电源串联的二极管来防止反向电流。

在传统的VSI中，当DC电压施加在负载上时，有六种可能的有源开关状态（在三相支路中的每一个支路中只有一个上开关或下开关导通）和两种零状态（负载端子通过所有上开关或所有下开关短路）。Z源逆变器具有额外的零状态，当负载端子通过一个或两个或全部三相支路的上开关和下开关短路时。这种直通零状态为逆变器提供了独特的降压-升压特性。当直流电压足够高以产生所需的交流电压时，击穿零状态为非激活状态。否则，逆变器的等效直流输入电压将使用直通状态[1]升压。

锁相环（Phase-Locked Loop）PLECS组件库提供了一个同步参考帧锁相环（SRF-PLL）组件，如图2所示。它包含一个低带宽比例积分（PI）控制器，用于检测三相输入信号的相位角。然后，相位信息用于将AC输出电流和电压转换为旋转参考系（dq）[4]。

电流控制器（Current Controller）在交流侧的dq帧中，[公式] [公式] 其中，[公式] 和 [公式] 是电压， [公式] 和 [公式] 是电流， [公式] 是A相电压的峰值。交叉耦合项 [公式] 和 [公式] 是abc到dq变换的结果。为了实现简单的一阶对象，在控制器中提供它们作为前馈，以解耦q和d轴电流。

基于上述对象传递函数，使用K因子方法对电流控制器进行解析调谐。K因子方法是一种环路成形技术，其中可以针对指定的相位裕度和交叉频率准确地设计控制器。[2]中解释了使用K因子方法的控制器设计。

电流控制器的输出是一组三相正弦信号{Ma，Mb，Mc}。

射击任务计算器（Shoot-through duty calculator）当降压-升压因子BB大于1时，直通占空比计算器计算开环直通占空比d，如图4所示。

使用所提供的模型进行仿真，以观察PWM信号、输出交流电流和Z网络电容器电压。

在0.2 s时，d轴交流电流参考从5 A增加到10 A，在0.4 s时，q轴交流电流基准变为−5 A。观察输出dq电流遵循参考信号，如图6所示。

输出交流相电压为[公式] V，直到0.6s，见图7，输入直流电压为70V。因此，降压-升压因子BB为：

由于降压-升压因子大于1，所以启用直通占空比。Z源逆变器在升压模式下运行。从图8中可以观察到，穿透周期关于原始切换瞬间对称放置。

在0.6 s时，见图7，输入直流电压从70 V升压到190 V，新的调制指数计算如下：

由于降压-升压因子小于1，直通占空比为零，如图9所示。此时，Z源逆变器以降压模式工作，并使用传统的PWM调制方案。

该模型重点介绍了一个电流控制的三相Z源逆变器，展示了一些PLECS控制域组件，包括连续控制器方案和状态机调制器。状态机块评估由电流控制器生成的三相正弦调制指数信号的最大值和最小值，并插入适当的直通占空比值以获得新的比较信号。

RT Box 教程 205：虚拟样机

RT Box教程205：虚拟样机详解

1. 课程概述

本教程扩展了关于在PLECS RT Box上构建三相电压源逆变器（VSI）的第二部分教程。您将运用之前学到的优化技巧，通过环回电缆在两个独立RT Box上搭建闭环控制系统。目标是应用先前教程中的概念，以便在实时模拟环境中运用这些工具。

2. 虚拟原型概念

在设计HIL和RCP模型时，虚拟原型是评估RT Box实时仿真性能的理想工具。通过两个RT Box模拟控制器和工厂，形成闭环系统，通过电缆交互测量和控制信号。虚拟原型的优势包括快速模型构建、接口确认和性能预检查。

3. 模型准备

从之前的开环VSI模型开始，将其划分为工厂和控制器，然后使用RT Box库组件创建在线和离线版本。务必添加模拟输入，如电流测量，以监控VSI输出，并与初始教程的波形进行比较。

4. 控制器实现

复制并调整dq_controller.plecs中的控制器，将电流测量连接至控制器，设置合理的Kp和Ki增益，并在离线模拟中测试系统响应。注意在实时运行时，需要启用代码生成和调整模拟信号的缩放与偏移。

5. 虚拟样机部署

完成离线仿真后，调整离散化步长、模拟信号比例因子，并在两个RT Box上运行，对比正常和生成代码模式的结果。注意每个子系统的执行时间和I/O端口配置。

6. 结论

通过虚拟原型，您已成功实现三相VSI的闭环控制。本教程教您关键实时模拟技巧，为未来应用做好准备。

湖北仙童科技有限公司 高端电力电源全面方案供应商 江生 13997866467