基于瞬时无功的三相4象限整流器相位补偿控制.pdf

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1、ELECTRICDRIVE2O12VoI．42No．9电气传动2012年第42卷第9期基于瞬时无功的三相4象限整流器相位补偿控制李伟，唐蕾，马志文(中国铁道科学研究院机车车辆研究所，北京100081)摘要：针对两电平三相4象限整流器，建立了整流器在两相静止坐标系下的数学模型，根据瞬时无功理论计算电源输入电流的无功分量，利用该分量对预测电流控制方法进行相位补偿，实现了4象限整流器单位功率因数运行。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，并且具有很好的动

2、态性能。关键词：4象限整流器；瞬时无功；预测电流控制；相位补偿中图分类号：U264．5文献标识码：APWMRectifierPhaseCompensationControlBasedonInstantaneOusReactivePowerLIWei，TANGLei，MAZhi-wen(LocomotiveandCarResearchInstitute，ChinaAcademyofRailwaySciences，Beijing100081，China)Abstract：Aimingat3-phase4quadrantrectifier，themathema

3、ticmodelintwophasestaticcoordinatewasanalyzed．AccordingtOinstantaneousreactivepowertheory，thereactivecurrentofpowercurrentwascalcu—lated．Predictivecurrentcontroliscompensatedinphasebyusingreactivecurrent，andunitypowerfactorof4quadrantrectifierwasimplemented．Systemmodelwasestablis

4、hedandsimulatedinordertOvalidatethefeasi—bilityofcontrolstrategy．Thesimulationresultsshowthatundertractionandregenerativemodes，thepowerfactoroflineisnearlyunity，andthedynamicperformanceisguaranteed．Keywords：4quadrantrectifier；instantaneousreactivepower；predictivecurrentcontrol；ph

5、aseeompensa—tion4象限整流器是采用脉宽调制技术发展起来器的数学模型，给出了两相静止坐标系下的预测的一种电源变换器，通常可作为整个交一直一交传电流控制策略。采用瞬时无功理论对预测电流控动系统的输入环节，一侧通过变压器与电网相连，制方法进行相位补偿，实现了4象限整流器单位另一侧则通过中问直流环节与电机侧逆变器相功率因数的控制。采用SABER软件搭建了仿真连，因此其性能直接影响电网的利用率和电机侧模型，对控制方法的可行性进行了验证，仿真结果逆变器的工作性能。采用4象限整流器能够保证表明本文预测电流控制的相位补偿方法具有良好输入电流与电压同相，以

6、及能量的双向流动，从而的控制效果，能够满足4象限整流器的运行要求。较好地解决了电气传动系统对于功率因数、谐波14象限整流器数学模型电流和再生制动能力等方面的要求。在4象限整流器的控制方法中，预测电流控图1是两电平4象限整流器主回路原理图。制具有电流波形好、动态响应快等优点，而且开关其中0为三相电源中点，，，“为变压器二次频率固定，能减少器件的开关损耗和噪声L】]。但侧等效电源相电压，i。，i，i为整流器三相输入电是由于电流闭环采用比例控制，不能保证在任何流，，“，‰为整流器3个桥臂中点对0点的电情况下电网电压与电流同相，尤其是当设备参数压，Ua为直流母线

7、电压，I为直流侧负载电流，发生变化时容易出现电流滞后的情况l_3]。Upo为中间直流环节正极对0点的电压，UNO为中本文针对这种情况，建立了三相4象限整流间直流环节负极对0点的电压，L，，L为折合基金项目：铁道部科技研究开发计划项目(2011J018一E)；铁科院机辆所青年科技创新基金项目(1150JL09)作者简介：李伟(1974一)男，副研究员，博士，Email：carslw@yahoo．corn．cn25电气传动2012年第42卷第9期李伟，等：基于瞬时无功的三相4象限整流器相位补偿控制到变压器二次侧绕组的漏感，R，R^，R为变压器19二次侧绕组回

8、路的等效电阻，c为直流侧支撑电lT——

9、2一(9)容，R。为直流侧负载电阻。通过