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电力电子技术P o w e r E l e c t r o n i c sV o l . 4 2 , N o . 3M a r c h , 2 0 0 8第 4 2 卷第 3 期2 0 0 8 年 3 月基金项目: 山东省科技攻关计划项目( 2 0 0 6 G G 2 3 0 4 0 0 1 )定稿日期: 2 0 0 7 - 1 1 - 0 7作者简介: 张加胜( 1 9 5 7 - ) , 男, 山东商河人, 博士, 教授,研究方向为电力电子与电气传动。6 61引单相 P W M四象限变流器、电力有源无功和谐波补偿中应用广泛。目前， 对三相 P W M可逆整流器数学模型的研究有很多，而对单相 P W M可逆整流器模型的研究相对较少。有关 P W M可逆整流器的状态空间平均模型已有不少报道[ 1 - 2 ]。虽然它比开关函数[ 3 ]模型简单，但仍然没有使 P W M可逆整流器这一被控对象摆脱其多变量、时变性和非线性的本质，加之在构成P W M可逆整流系统时， 由该状态空间模型并结合不同的控制方法可得出不同的控制模型，所以非常有必要对其多变量、时变性和非线性问题的处理方法进行研究， 并得到其具体的控制模型， 尤其是以传递函数形式表示的控制模型，是深入分析和设计系统的重要依据。就 P W M可逆整流系统的电流控制策略而言， 相比于间接电流控制， 由于直接电流控制是直接检测交流侧电流， 故有电流响应速度快、 系统动态性能好等优点。针对单相 P W M电流控制的需要，基于其状态空间平均模型及输出波形特点，提出了适用于建立系统控制模型的平均值分离法和半周期平均法，通过解析分析和线性化言可逆整流器在电力机车牵引系统及可逆整流器直接处理，推导出有关交流侧电流幅度相对于直流侧输出电压的传递函数模型和离散化控制模型，并进行稳态理论分析。 通过计算机仿真和样机的静、 动态实验， 证实了理论分析的正确性和控制模型的可行性。2系统的构成及控制特点通常采用直接电流控制环节构成 P W M流系统[ 4 ]。它具有快速电流跟踪响应特性， 交流侧输入电流几乎严格跟踪指令信号的变化。在该类系统中，用于直流侧电压闭环控制的电压控制器输出的控制量实际上是交流侧输入电流正弦幅度的给定基准信号。直接电流跟踪控制环节可采用多种控制方法， 如滞环电流跟踪控制、 预测电流控制、 无差拍电流控制和小惯性电流跟踪控制（ S I C T ）可逆整流系统的动态控制建模方法，单相系统与三相系统有明显的差异，三相对称系统直流侧稳态电压 u侧电压 u2 次谐波，加之不便于采用三相系统的旋转坐标变换处理， 给系统控制模型的建立带来一定的困难。现针对单相 P W M可逆整流系统的特点，提出了一种系统动态控制建模方法，即将直流侧所含的直流平均值分量与低频 2 次谐波分量分离。它着眼于平均值分量的瞬态过程。因为电压闭环的控制对象实质上是 u波， 故将该建模方法称作平均值分离法。此外， 考虑可逆整[ 5 ]等。 对于 P W Md 除高频纹波外， 无低频脉动， 而单相系统直流d如果不并接专门的滤波器， 总是含有低频d的平均值 Ud，而不是其低频 2 次谐单相 P WM可逆整流器的动态控制建模方法张加胜, 李浩光（中国石油大学，山东 东营2 5 7 0 6 1 ）摘要： 基于单相 P W M分离法和半周期平均法。通过解析分析和线性化处理， 推导出有关交流侧电流幅度和直流侧输出电压的传递函数模型和离散化控制模型， 并进行了稳态理论分析。 通过 M a t l a b 仿真和样机实验结果证实了理论分析的正确性及控制模型的可行性。关键词： 整流器；控制 / 建模方法；传递函数中图分类号: T M 4 6 1文献标识码: A文章编号: 1 0 0 0 - 1 0 0 X （ 2 0 0 8 ） 0 3 - 0 0 6 6 - 0 3可逆整流器的状态空间平均模型及输出波形特点， 提出了适用于建立系统控制模型的平均值Me t h o d o n D y n a m i c C o n t r o l Mo d e l i n g o f S i n g l e P h a s e P WJ i a - s h e n g ，L I H a o - g u a n g（ C h i n a U n i v e r s i t y o f P e t r o l e u m ，D o n g y i n g 2 5 7 0 6 1 ，C h i n a ）o f a v e r a g ev a l u es e p a r a t e da n dc o n t r o l m o d e l i n g o f s i n g l e p h a s e P W Mr e v e r s i b l e r e c t i f i e r s w e r e p r o p o s e dm o d e l a n d c h a r a c t e r i s t i c o f o u t p u t w a v e f o r m s . B o t h t r a n s f e r f u n c t i o n m o d e l a n d d i s c r e t e c o n t r o l m o d e l a s c o n c e r n s t h e A C -s i d e c u r r e n t a m p l i t u d e a n d t h e D C - s i d e o u t p u t v o l t a g e w e r e d e r i v e d f r o ms o m e s t e a d y s t a t e q u a n t i t a t i v e r e l a t i o n s w e r e d e r i v e d o u t . T h e v a l i d i t y o f t h e c o n t r o l m o d e l a n d t h e o r y a n a l y s e s i s c o n f i r m e db y b o t h M a t l a b n u m e r i c a l s i m u l a t i o n s a n d s a m p l e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s .K e y w o r d s ： r e c t i f i e r ；c o n t r o l / s y s t e mc o n t r o l m o d e l i n g ；t r a n s f e r f u n c t i o nF o u n d a t i o n P r o j e c t ： S u p p o r t e d b y P r o j e c t S c i e n c e T e c h n o l o g y P l a n o f S h a n d o n g P r o v i n c e （ N o . 2 0 0 6 G G 2 3 0 4 0 0 1 ）MR e v e r s i b l e R e c t i f i e r sZ H A N GA b s t r a c t ： B o t hm e t h o dm e t h o do f h a l f c y c l ea v e r a g i n ga c c o r d a n c e w i t hw h i c ha r ea p p l i c a b l et os y s t e mi nt h e i r s t a t e s p a c e a v e r a g i n gt h e o r y a n a l y s i s a n d l i n e a r i z a t i o n p r o c e s s i n g . A l s o