基于单周控制的电铁有源电力滤波器的研究

要计 算 的时 间 改 为 （－ ） ， 可 以得 到 ： １ｄ Ｔ 则
２ Ｕｄ Ｕ女 尺 ｄ ＇－ ＇＋ ｅ （） ６
从 控 制 对 象 的 角度 来 看 。单 周控 制 就 是 在 每 一 个 时 钟 周
期 内使 输 出 信 号 平 均 值 与 参 考 信 号 平 均 值 严 格 成 比例 或 相 等 。 然而 ， 果从 控 制 过 程 的 实 现 方 法来 看 ， 现 这 种 控 制 是 如 实 在 时 钟 频 率 为恒 定 的条 件 下 ．采 用对 信 号 积 分 并 在 一 定 条 件 下 对 积分 器 实 现 复位 的方 法 实现 的 。因此 ， 又可 称 其 为 常频 积
Ｆｉ．１ Ｓｒ ｃｕａ ｉｔｒ ｆ ｎ ｙ ｌ ｏ ｔｏ ｗｉ ｈ ｇ ｔｕ ｔ ｒｌ ｃｕ ｅｏ ｅｃ ｃｅｃ ｎｒｌｓ ｔ ｐ ｏ ｃ
作 者 简 介 ： 莉 （９ ７ ） 女 ， 西 富 平人 ， 士研 究 生 ， 教 。 研 究方 向 ： 业 供 用 电技 术 。 陈 １７ 一 ， 陕 硕 助 企
１ 单 周 控 制 开关 的实 现 ． １
图 ｌ 示 为单 周 控 制 开 关 的 基 本 实 现 电 路 ，图 中 Ｓ可 以 所
采 用 有 源 电力 滤 波 器 就 近 吸 收谐 波 源 所产 生 的 谐 波 电 流 是 抑 制 谐 波 污 染 的 有 效 措 施 ．其 基 本 原理 是 通 过 一 定 的 算 法 将 检 测 到 的 负 载 侧 谐 波 电 流 作 为 补偿 电 流 的指 令 信 号 ，输 入
控 制 精 度 高 、 应 速 度 快 等优 点 ， 响 已在 Ｄ — Ｃ变 换 器 、 率 因 ＣＤ 功 数校 正 以及 有 源 电 力滤 波 器 等 方 面得 到 了大 量 的应 用田 。这种
方法 的基 本 原 理 是 保 证 在 每 一 个 开关 周期 内 开 关输 出量 的平 均 值严 格 与 控 制参 考信 号 相 等 或者 成 比例 。
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（ ｉ觎 Ｒ ｉ ａ ｏ ａ ｏ ａ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ａ Ｉｓ ｔｔ ， ’ｒ７ ０ １ ，Ｃ ｉａ Ｘ’ ａｌ ｙ Ｖ ｃｔ ｎ ｌ ｎ ｅ ｈ ｉｌ ｎ ｔｕｅ Ｘｉ ｔ １ ０ ４ ｈｎ ） ｗ ｉ ｃ ｉ ａ
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触发器 Ｑ输 出高 电平 ， 触发主开关 Ｓ 同时 Ｑ输 出为低 电平 ， ，
积分 器 开 始 对输 人 量 （） 行 积 分 ， 分值 为 ： ￡进 积
ｆ１
Ｕｉ
ｎｋＩ （ｄ ｔ ｔｔ － ）
（ １ ）
上 述 Ｕ Ｉ 制 在 负半 周 。 定 条 件不 能 完 全 满 足 ， Ｃ控 稳 系统 存 在局 部 稳 定 问 题 。 所 以 ， 能 在 正半 周 采 用 原 有 控 制方 法 ， 若 而
（ 安 铁 路 职 业 技 术 学 院 陕 西 西安 ７ ０ １ ） 西 １０ ４
摘 要 ： 偿 电流 的控 制 方法 是 实现 有 源 电 力 滤 波 器 功能 的核 心 环 节 ， 文 采 用单 周 控 制 的 双 向 互补 控 制 策 略 的 单 相 有 补 本
源 电 力滤 波 器 能 对 电铁 系统 中 的谐 波 电流 起 到很 好 的补 偿 作 用 ， 建 立 了以双 向互 补控 制 策略 为补 偿 电流ห้องสมุดไป่ตู้控 制 方 法 的 并 仿 真 模 型 ， 真 结 果表 明单 周 控 制 技 术 可 以用 于 电铁 供 电 系统 的有 源 电 力 滤 波 器 的 电流 控 制 中 ． 且 还 能 有 效 地 滤 除 仿 并 电力机 车 中 的绝 大部 分 谐 波 ， 电 源 电流 的 畸 变 率 大 大 降低 。 使 关 键 词 ：电铁 ； 源 电 力 滤 波 器 ； 周 控 制 ； 真 有 单 仿
在 负半 周 改 变 控 制 策 略 ， 负 半 周 电 流 波 形 与 正半 周对 称 ， 使 则 可 以 消除 由控 制 策 略 引 起 的 电 流直 流 分 量 ．进 而 解 决 稳 定 性
问题 。
式 中 ｋ为 常 数 ， 被 送 到 比较 器 的正 端 与 控 制 参 数 值 进 行 比 ｕ 较 。 当 积 分 值 达 到 控 制 参 数 比较 器输 出 高 电平 ， 发 Ｒ 触 Ｓ
第， １ ９卷 第 ３期
Ｖｏ ．９ １１ Ｎｏ３ ．
电子设 计 工程
Ｅ ｅ ｔ ｎ ｃ Ｄｅ ｉ ｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒ ｇ ｌ ｃ ｒ ｉ ｓｇ ｇ ｎ ｅ ｉ ｏ ｎ
２ １ 年 ２月 ０１
Ｆｂ ２ １ ｅ ． ０１
基于单周控制 的电铁有 源电力滤波器的研 究
陈 莉
Ｋｅ ｒ ｓ ｈ ｌｃ ｒ ｅ ａｌ ａ ｙ ｗｏ ｄ ：ｔ ｅ ｅ ｅ ｔ ｆ ｄ ｒ ｉ ｙ；ａ ｔ ｅ ｐ ｗ ｒｆ ｔｒ ｎ － ｙ ｌ ｏ ｔ ｌ ｏ ｂ ｅ ｄ ｒ ｃｉｎ ｃ ｍｐ ｎ ａｉ ｇ ｃ ｎｒ ｌｓ ｈ ｍｅ ｉ ｉ ｗ ｃｉ ｏ ｅ ｌ ；ｏ ｅ ｃ ｃ ｅ ｃ ｎ ｒ ；ｄ ｕ ｌ ・ ｉｅ ｔ ｏ ｅ ｓ ｔ ｏ ｔ ｃ ｅ ； ｖ ｉ ｅ ｏ ｏ ｎ ｏ ｓ ｌｔ ｎ ｉ ａｉ ｍｕ ｏ ’ ‘
触 发 器 翻 转 ， 断 开 关 的 同时 ， 关 在 输 出 一 个 脉 冲 ， 发 复 位 触
开关 Ｓ， 积 分 器 复位 到零 ， 待 下 个时 钟 脉 冲 的 到来 。 。 使 等
１ 有 源 电 力滤 波器 常 频积 分 复 位 控 制 ． ２
在 电流 的负 半 周 ， 电流 先 下 降 后 上 升 ， 以将 积 分 电路 需 所
到 补 偿 电流 控 制 算 法 中 ，通 过该 算法 计 算 出有 源 电 力 滤 波 器
是 任 何 物 理 开 关 ．也 可 以是 其 它 可转 化 为 开 关 变量 形 式 的抽 象 信 号 。 图可 见 ， 周 控 制 器 由控 制 器 （ 般 是 Ｒ 由 单 一 Ｓ触 发 器或 Ｄ触 发 器 ）比较 器 、 分 器 及 时钟 组 成 。｜ Ｓ 为 一 对互 补 的模 、 积 ｓ 。 、
拟开关 。
开关 器 件 的 控 制 驱 动脉 冲 ．从 而在 其 输 出端 产 生 与 该 电 流分
量 大小 相 等 极 性 相 反 的谐 波 补 偿 电 流 。
本 文 研究 了应 用 于 电铁 的单 相有 源 电力 滤 波 器 ，并 分 析
了影 响其 性 能 的 一个 关 键 环 节 ： 偿 电流 的控 制 。采 用 的单 周 补
分复位（ 简称 Ｕ Ｉ控 制１ Ｃ） ３ ７ １ 。
将式 （） ５ 和式 （） 合 在 一 起 便 可 以得 到 双 向互 补 控 制 策 ６结
中图分类号 ： Ｎ １． Ｔ ７ ３８ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ７ — ２ ６ ２ １ ） ３ ０ ５ — ３ ６ ４ ６ ３ （０ ０ — ０ １ ０ １
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｎ －ｙ ｌ ｏ ｔｏ ｆａ ｔ ｅｐ ｗｅ ｌ ｒｆ ｒｔ ｅｅｅ ｔ ｉ ｅ ａ ｌ ｙ ｓ ｓｅ ｔ ｄ ｎ ｏ ｅ ｃ ｃｅｃ ｎ ｒ ｌ ｃｉ ｏ ｒｆ ｔ ｏ ｈ ｌｃｒｆ ｄ ｒ ｉ ｏ ｖ ｉ ｅ ｉ ｗａ ｙ ｔｍ
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控制 理论 ， 逆 变 器 产 生 出 待 补偿 电 流 ， 抵 消 因 电铁 牵 引负 使 来 荷 的使 用 给 电 力 系统 带 来 的 谐 波 影 响 。
１ 单 周 控 制 理 论
图 ｌ 单 周 控 制 开关 的结 构 图
单 周 控 制 作 为 一 种 新 型 非 线 性 控 制 方 法 ， 有 结 构 简单 、 具 收 稿 日期 ：０ ０ ０ — ８ ２ １—９０ 稿 件 编 号 ：Ｏ ｏ ９ １ ２ １０ Ｏ ７
随 着 电力 电子 技术 的飞 速 发 展 ． 电网 的谐 波 污 染 问 题 变 得 日益 严 重 。在 电 网的 单 相谐 波源 中 ， 典 型 的 是 电铁 供 电系 最