基于坐标变换的单相4象限整流器控制.pdf

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1、ELECTRICDRIVE2011Vo1．41No．10电气传动2011年第41卷第1O期基于坐标变换的单相4象限整流器控制李伟(中国铁道科学研究院机车车辆研究所，北京100081)摘要：将基于坐标变换的软件锁相环技术应用在单相电源系统中，针对两电平单相4象限整流器，在分析其工作原理的基础上建立了旋转坐标系下的数学模型，通过模型分析提出了基于坐标变换的控制方法。将变流器控制方法与软件锁相环相结合，提出了针对单相PWM整流器的控制算法，采用仿真软件搭建了系统模型并进行计算，对控制方法的可行性进行了验证。仿真结果表明，在牵

2、引和再生制动工况下，控制方法能够保证电网的功率因数接近于1，并且具有较好的动态性能。关键词：4象限整流器；软件锁相环；坐标变换中图分类号：U264．5文献标识码：ASingle—phase4QuadrantRectifierControlBasedonCoordinateTransformationLIWei(LocomotiveandCarResearchInstitute，ChinaAcademyofRailwaySciences，Beijing100081，China)Abstract：AsoftphaseDoc

3、kedloop(PLL)based0ncoordinatetransformationisusedinsingle—phasepowersystem．Theoperatingprincipleofsingle—phase4quadrantrectifierwasanalyzed，anditsmathematicalmodelwasfoundedinrotatingcoordinate．Thecontrolmethodbasedoncoordinatetransformationwaspresentedac—cordin

4、gtomodelanalysis．CombinedthecontrolmethodwithsoftPLL，systemcontrolstrategywaspresented．Systemmodelwasestablishedandsimulatedinordertovalidatethefeasibilityofcontrolstrategy．Thesimula—tionresultsshowthatundertractionandregenerativemodes，thepowerfactoroflineisnear

5、lyunity，andthedynamicperformanceisguaranteed．Keywords：4quadrantrectifier；softphaselockedloop；coordinatetransformation近年来，我国铁路电气化工程发展迅猛，包括位，避免了通常采用过零比较器的硬件锁相方法重载和高速在内的主要线路已经完成或正在进行所产生的捕获误差和干扰，提高了锁相的精度。电气的改造和施工。由于铁路供电采用单相25基于旋转坐标变换的控制方法能够消除变流器输kV接触网供电，列车的牵引传动系统采用交

6、一直一入基波电流稳态误差，同时该方法还能够适用其交传动，因此单相4象限整流器成为整个交流传他结构单相PWM整流器。采用SABER软件搭动技术的重要组成部分[1-2]。基于同步旋转坐标建了系统的仿真模型，对控制方法的可行性进行系的直接电流控制已经在三相4象限整流器中得了验证，仿真结果表明本文的软件锁相环和基于到了广泛应用，同样出现了采用基于坐标变换的坐标变换的控制算法具有良好的控制效果，能够单相整流器控制算法[3-4]。满足单相PWM整流器的运行要求。本文以目前电力机车和动车组常用的两电平1软件锁相环单相4象限整流器作为

7、研究对象，将软件锁相环技术推广应用在单相4象限整流器控制系统通常基于三相电压的软件锁相的基本原理是中[5]，同时结合基于坐标变换的空间矢量解耦将输人电压，，U转换到静止的a一坐标系，控制算法，实现了单相4象限整流器的控制，并给然后从静止的a，坐标系转换到与电压同步的旋出了整个控制方法的实现方案。软件锁相环在网转D—Q坐标系，得到交流电压的直流分量。，侧电压含有谐波时同样能够准确地捕获基波的相。。由于变换所用的旋转角是软件锁相环的输基金项目：国家科技支撑计划(2009BAG12A05)作者简介：李伟(1974一)，男，博

8、士，副研究员，Email：carslw@yahoo．eom．an33电气传动2011年第41卷第lO期李伟：基于坐标变换的单相4象限整流器控制出，如果锁相角与电网电压相位同步，则Q—D—Q坐标系中D轴坐标分量；na为Q轴坐标分O。通常将“。作为PI调节器输入的反馈量，通过量，从式(4)可以看出，如果：PI调节器对锁相环的频率进行控