电力机车辅助电源传动试验台系统控制策略研究
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一
一
２ — ３
１ — ３
在试 验 台系 统 中 Ｐ Ｗ Ｍ
一
整 流 器 是 主要 的控 制 对象 ， 其 控 制 策 略 是 根 据 被 试 逆 变器 的输 出特性 而 制定 的 。
被试逆 变器运 行 时输 出 占空 比为 ５ ０ ％ 的５ ０ Ｈｚ 方波
电压 。 图３ 所 示 的是 被试 逆
当电流调 节器采用 Ｐ Ｉ 调节器 时 ， 则Ｖ 、 Ｖ ｑ 的控 制方
程 如下 ：
／，－Ｉ ｌｌｌｌ＿ｌ、 ＼
深度 的增 加 可有 限地 提高 直流 电压 利用 率 ， 但 以方 波
逆 变 的情 况 为 上限 （ 调制 深度 无穷 大 时退化 为 方波 逆 变 的情况 ） 。
第 ３期
黄 海 ： 电力 机 车 辅 助 电源 传 动 试 验 台 系统 控 制 策 略 研 究
自身 不安装控制板 ， 其控制板装在 电子柜 中 ） ， 另外一 套
用 于Ｐ ＷＭ 整流器的控制。 显然 Ｐ ＷＭ整 流器 的控制是核
对Ｐ ＷＭ 整流 器 电路进 行分 析时 通常 采用 开关 函 数描述。 定义 二值 逻辑 开关 函数 Ｓ 为：
阵为 ：
（ 、 ） ： 三 ３ ｌ Ｉ ｃ ｏ ｓ ０ ｃ 。 （ ０ － １ ２ ０ ￣ ）ｃ 。 （ ９ ＋ ２ ０ 。 ｌ ｒ 、 ｓ ｉ ｎ ０ ｓ ｉ ｎ （ ０ — １ ２ ０ 。 ） ｓ ｉ ｎ （ ０ ＋１ ２ ０ 。 ）ｌ Ｌ ｊ
令１ ， ＝ Ｓ ， １ ， ＝
ｄ ｉ ￡ ｄ ＝ －Ｒｉ ｄ＋ ∞
时， Ｕ 和直 流电压相等 。 与此 同时如果 Ｖ ２ ４ 导通 ， 被 试 逆 变器输 出电流增大 ， 而如果 Ｖ２ １ 导通 ， 输 出 电流保持
不 变 ；同样在后半个周 期 ｖｌ ４ 导通时 ， Ｕ 为 ０， 此 时如 果 Ｖ２ １ 导通则输 出电流减 少 ， 如果 Ｖ２ ４ 导通则输 出电流 不变。 Ｐ ＷＭ 整流 器就是 这样通 过调节 开关器 件 的开关 状 态调 节被 试 逆变 器 的输 出 电流 ，同时输 出电流 的相 位滞 后输 出 电压 相位 ９ ０ 。 。 本试 验 台中 ， Ｐ ＷＭ 整 流器和 电感共 同组成被 试逆 变 器 的负载 ， 其 等效 电路见 图４ 。
ｄ ｆ ａ
ｄ ｆ
ｄ ｆ ｂ
出
—
３
１ １ ２
ｄ ｆ ｃ
量、 三相输 出不 平衡 以及缺相 等 的模 拟与 测试 。图２ 显
示 的是 逆
对上 式进行坐标 变换 后 ， 可得 出Ｐ ＷＭ整 流器开关 函数模 型在 ｄ ． ｑ 同步旋转坐标 系中的表达式 ， 其变换矩
＝
心部 分 。 下 面就 Ｐ ＷＭ 整流 器的控制 策略予 以讨论 。
２ Ｐ Ｗ Ｍ整流器的控制策略
２ ． １ Ｐ Ｗ Ｍ整流器在系统 中的作用
｛ Ｉ ０ 下 桥 臂 开 通 ： ， 至 上 桥 臂 关 断 ‘ 一 ” ㈩
ｌ ３
１
假 定被 试 逆变 器输 出电压 三相对 称 ， 根 据基 尔霍 夫 定律 ， 可列 出 Ｐ ＷＭ整 流器在三相静止 坐标 系下开关
— ｌ 一 ３ ２ — ３
Ｐ ＷＭ 整流器在 ｄ ． ｑ同步旋 转坐标 系 中的数 学模型
出
一一 上 国
一
∞
一一
三
变器ａ 相相 电压 ｕ 与指 令 电 流ｆ 波形 。
图３ 被 试逆 变 器 ａ相 输 出
式 中： 、 为被试 逆变器输 出电动势矢 量在 ｄ 、 ｑ ￣ ｄ ＿ Ｌ
三
誓
一
’
（ ７ ）
式 （ ６） 中存 在 交 叉 耦 合 。为 解 耦 ， 定义虚拟变量
Ｖ 和 Ｖ ：
『 ＝ 一 ｖ ａ ＋ ｃ ｏ Ｌ ｉ ｑ ＋
１ ｌ Ｙ ， ｑ ＝ 一 Ｉ ） ｑ 一 ∞ 上 ＋ ．
将式（ ７） 代入式 （ ６） 可得 ：
以Ｐ ＷＭ 整流器交 流侧 电流为例 ， 其变换公式 为式
Ｌ —— —— —— — — —— — — — — Ｌ —— —— —— — — — — — — — — － Ｊ
（ ４） ， 其 余变量 的变 换过 程与之相 同。
㈣ ㈩
图２ 逆变 器 试 验 系统 电路
２ ． ２ Ｐ Ｗ Ｍ 整 流 器 的控 制 策 略
二 Ｈ
， 则式 （ ５） 可改写 为 ：
＋ 一ｖ ａ
电 压 与 指 令 电 流
的分 量 ；ｉ ｉ ｑ 为被试 逆变器 输 出电流矢量 的ｄ、 留 轴分
量 ；Ｓ 、 Ｓ ｑ 为开关 函数对 应 的 、 口 轴分量 。
因为被试逆变器输 出端 接入 了电感 负载 ， 所 以其输 出电流相位滞后 电压相位 ９ Ｏ 。 。 在前半个 周期 Ｖ１ １ 导 通
函数模 型为 】 ：
Ｐ Ｗ Ｍ 整流 器与被 试逆 变器 的拓扑 结构 完全相 同 ， 额定 容量为 ５ ０ ｋ Ｖ Ａ， 开 关器件选用 Ｉ ＧＢ Ｔ。 在试 验 台系 统 中Ｐ Ｗ Ｍ 整 流器被用来 模拟被试逆 变器 的负载 ， Ｐ Ｗ Ｍ 整 流器利 用 采集 到 的被试 逆 变器 输 出 电流与 电 压信 息 ， 通 过 控制 开关 器件 的开关 状态 来调 节 三相 电 感上 电流 的大小 ， 因此 得 以实 现对 被试 逆 变器 额定 容
Ｊ 哮 ＝
０
：
式（ ８） 已实现 了交流输入 电流 和 ｆ 的解 耦独立控
制 。 控制 中通过 给定 ｆ 和ｉ ， 使被 试逆 变器输 出需要
图４ 被 试 逆 变器 负载 等 效 电路 图
机
车
电
传
动
的正 弦 电流 。
制深度 小 于 １ ， 当调制 深度 大于 １ 时称 为过调 制 ， 调制
