基于SABER的PWM整流器滞环控制仿真.pdf

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基于SABER的PWM整流器滞环控制仿真PWM计算机仿真个全控型器件IGBTqjr吴俊强，曾国宏SaberShnulationforRectifierHystersisControlparameters2滞环电流控制的原理第22卷第2期WUJun—qiang．ZENGGuo—hong1引言铁道部在1998年底提出了要用十年左右的时间完成从直流传动车到交流传动车转变。这意味着我国铁路机车交流传动时代已经到来。大功率交流传动系统研究和开发，需要对交流传动系统的变流器、交流牵引电机、变流器控制系统以至轨道动车的全车控制进行功率实验。在实验前应对交直交系统进行系统级的仿真，以确定控制策略，优化选择元件参数。本文对网侧变流器即脉冲整流器的控制策略、参数选择进行了仿真研究。按照有没有交流侧电流反馈，脉冲整流器的控制分为直接电流控制和间接电流控制。滞环电流控制是一种直接电流控制。本文以滞环电流控制为控制策略，使用仿真软件SABER对单相电压型整流器进行仿真研究。采用PWM整流电路可以较好地解决相控整流电路几个很大的缺陷：功率因数低，对电网产生很大的无功功率冲击，引起电网电压波动；输出电压的脉动频率低，输出特性差；交流侧电流的谐波含量高，造成电网电压波形畸变。实现PWM控制，目标是直流侧电压稳定，交流侧电流与电源电2．1脉冲整流器的工作原理电路，每个桥臂由一FET等)和厶反并联侧附加电抗器，在PWM整流电路中是一个重要的元件，工程中通过变压器的漏抗来实现，这样可简化变流器的结构。飓为交流侧等效2005年2月文章编号：1006—9348(2005)02—0182—05(北京交通大学电气工程学院，北京100044)摘要：交直交传动的核心部件就是牵引变流器，它主要分为网侧变流器和电机侧逆变器。单相电压型脉冲整流器是牵引传动系统的一个重要组成环节。该文简要介绍了单相电压型脉冲整流器的工作原理，利用SABER仿真软件的MAST语言编写了单相电压型脉冲整流器的控制程序，采用滞环电流控制的控制策略，产生脉冲整流器的PWM控制信号。根据供电电网电压及中间直流回路电压给定，对主电路的元件参数进行了选择和优化。仿真结果表明，滞环电流控制算法简单，直流侧电压脉动小，交流侧电流和电源电压同相位，功率因数接近于1。关键词：滞环控制；单相脉冲整流器；仿真文献标识码：A(BeijingUniversity，Beijing100044，China)majorprinciple，andandKEYWORDS：Hystersis收稿日期：2004—03—2982·---——压同相位。图1是一种桥式(或GTR、GTO、MOS-二极管组成，为交流图1单相电压型脉冲整流器主流中图分类号：TM4JiaotongABSTRACY：TractionAC—DC—ACincludesrectifierinverter．Singlephasevoltagepulsethesystem．Thearticlesimplycontrolprogramhystersiseontrolingrectifier．Accordingmiddlecommand，thechosenoptimized．Simulationindicatesthatarithmeticsimple。DCripplesmall，ACsideaccordingsourcecontrol；Pulse----——1ispartofsystem，itsingleimportanttractionintroducesrectifier’Scompilesrectifier．Adoptingstrategypro—ducesignalDCvoltage，powerfactorelose1．rectifier；Simulationconvertertocurrentallare
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～／j、rmr_一端电压基波‰1的幅值虬肌决定，改变‰。的幅值图3(a)中百加，滞后方，的相角为占，j。和矛。完全同相电阻，一般很小。因为单相的PWM整流器电网的输入功率是以二倍于电网频率脉动的，因此，如果想保证直流侧电压和电流的恒定，则必须在整流器直流侧与负载之间接入一个由电感电容组成的滤波器，以平衡二倍于网频脉动的能量。从图中可以看出通过构成桥式整流的整流二极管，可将电网交流电能整流为直流，供给中间储能回路或负载，而直流也可经IGBT逆变为交流，反馈给电网。所以脉冲整流器的能量变换或传递是可逆的，这一点在要求再生制动的场合应用具有很大的优势，而能量传递的总趋势，或说脉冲整流器工作在整流还是逆变工作情况与4个可控元件的脉宽调制方式有关。配若将图1所示的主电路简化为图2所示的简化主电路，对于电网电压和电流的基波分量，下面的向量方程式其中U。、，。分