基于单周期控制的单相交流电子负载的研究概要.docx
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基于单周期控制的单相交流电子负载的研究概要
基于单周期控制的单相交流电子负载的研究
贾月朋1,任稷林2,祁承超3,徐辉4
（1.空军雷达学院研究生管理大队,武汉430019;2.空军雷达学院科研部,武汉430019;
3.空军雷达学院五系,武汉430019;
4.河北博野中学,河北保定071300
摘要:
为实现交流电子负载模拟阻性负载以及任意功率因数的感性和容性负载,基于单周期控制建立了包括电压型PWM整流器与单周期控制器两部分的单相交流电子负载模型.其中,PWM整流器采用单极性调制方式,控制器采用双环控制,其外环为直流电压控制环,内环为交流电流控制环.然后利用Matlab/Simulink软件对在不同属性负载下的单相交流电子负载进行了仿真.仿真结果表明:
单周期控制单相交流电子负载能够较好地完成各种负载特性的模拟,抗扰性强,响应快,阻性、阻感性、阻容性3种负载的响应时间分别为100ms、160ms和170ms,验证了单周期控制策略的有效性和实用性.
关键词:
交流电子负载;单周期控制;单极性控制
中图分类号:
TM461文献标志码:
ADOI:
10.3969/j.issn.1673-8691.2010.06.011
交流电子负载主要应用于各种电源的测试,
可以模拟真实环境中的负载（用电器,连续调节
负载大小,具有体积小、重量轻、节省安装空间、实
验性能优良等特点,解决了测试中的精度问题.
单周期控制（OCC技术具有抗电源扰动能力强、动
态响应快、鲁棒性强、恒频控制等优点,而被广泛
应用在各类变换器中.单周期控制的电路具有电
路简单、成本低、可靠性高等优点.
目前交流电子负载的控制策略主要有矢量控
制、滞环比较控制等,单周期控制应用很少.本文
将单周期控制策略应用于单相交流电子负载控制
中,整流控制方式采用单极性控制.首先对单周期
控制单相交流电子负载的原理进行分析,然后给
出电感电容参数计算方法.通过Matlab/Simulink软
件对其阻性、阻感性、阻容性等各种负载特性进行
仿真,对仿真结果进行了详细的分析,并给出相应
的结论.
1单周期控制单相交流电子负载的工作
原理
稳态条件下,单相交流电子负载在纯阻性、阻
感性、阻容性3种工作特性下的PWM整流器交流
侧矢量关系4
不变,则ULLIL
UL
4302010年
空军雷达学院学报和单极性控制方式.双极性控制是对角的一对开关为同步开关,桥臂上下管之间除死区时间外为互补开关,控制相对简单,但是它的开关损耗高,存在很大的开关谐波,而单极性控制可以很好地解决这些问题.
为使整流器按照预定模式工作且具有较高的效率,本文采用直接电流控制方式,即引入交流电流反馈,控制器的框图如图3所示.控制器主要由PI调节器、乘法器、移相器、单周期控制器、过零比较器以及逻辑驱动器等部分组成.
采用双环控制,其外环为直流电压控制环,内环为交流电流控制环.直流输出电压给定信号Uref与电容两端电压Uo比较后的误差信号送入PI调节器,PI调节器的输出即为主电路交流输入电流的给定幅值Isref.由PI调节器原理可得
Isref=
sUref
（1
式中Kp和Ki分别为PI调节器的比例调节系数.PI输出信号与输入电源信号的相位信息相乘,可得到信号
i'sref=Isref
sin
£¬Æ
äÖÐ
1
0t
isrefdt+isref
（4
式中Ts为开关周期.当积分值ie达到实时输入交流电流is（is=iL时,RS触发器就复位,S变为截止状态,实时积分器复位,以准备下一个开关周期.此时输入交流电流为
is
=
T
s
t
t
6
6
UoTs
ismU
o
Uo
i
（6
式中Usm为输入电压峰值,Uo
为输出直流电压,
i
为电源电流角频率.
直流侧电容具有稳定直流侧电压与抑制谐波电压的作用.电容C的选择应满足
C
rvU2
dm
（7
式中Ism为输入电流最大值,ri为电源电流纹波系数,rv为直流电压纹波系数.
单周控制电子负载电路的基本参数为:
正弦交流输入Us=220V,fs=50Hz,L=2.2mH,输出C=3
000
直流输出给定电压
设置Uo=400V.
2.2仿真结果与分析
本文分别对纯阻性、阻感性、阻容性这3种负载特性下系统的工作情况进行了仿真.令us为
输入电压,is为输入电流,uAB
为桥臂中点电
压,uo为负载两端的直流电压,则仿真结果如图
4
t
tt
t
第6期贾月朋,等:
基于单周期控制的单相交流电子负载的研究431
对纯阻性负载模拟,输入电流总谐波畸变率THD=4.21%,输入功率因数PF=0.9989.由图4可知:
us
与is
严格同相,
即
t
t
=60°,负载为
阻感性;is跟踪输入交流电压us良好;经过160ms后输出电压稳定在400V.
由图6可知:
is超前us60°,
即
tttt
tt
tt
4422010年
空军雷达学院学报算法的性能有明显的提高.本文算法相比BM算法,当模式串长度为5时提高了7.9%,当模式长度为10时提高了10.7%,模式长度为15时提高了9.8%,模式长度为20时提高了5.1%.同时可知当文本长度固定时,算法执行时间随着需要匹配的模式串长度的增加相应缩短.综上所述,本文算法在匹配时间上有相对明显的优势.
4结束语
本文在分析了BM算法和一些改进算法的基
础上,提出了一种新的改进算法.该算法充分地利用文本串的信息来提高移动量,减少窗口比对次数.测试表明该算法能有效地提高模式匹配的效率,从而使入侵检测系统的性能有较大的提升.由于该算法为单模式匹配算法,每次只能对一种模式进行匹配,相对于多模式匹配算法来说性能略
低.因而该算法还可做进一步的研究,例如在此基础上改进AC-BM这个多模式匹配算法,增加一次匹配模式数目,从而提高入侵检测系统中检测引擎的效率.
参考文献:
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762-772.
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应用[J].微计算机应用,2007,28（1:
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[6]程玉青,梅登华.入侵检测系统中BM模式匹配算法的改
进[J].计算机技术与发展,2009,19（3:
172-174.
ANewAlgorithmforPatternMatchBasedonBMAlgorithm
CHENJun-wei1,MEIJin-jie2
（1.DepartmentofGraduateManagement,AFRA,Wuhan430019,China;2.No.4Department,AFRA,Wuhan430019,China
Abstract:
Toimprovethespeedandbenefitofpatternmatchinanintrusiondetectionsystem,anew
improvementofalgorithmwasproposed,onthebasisofanalyzingBMalgorithmanditsrelatedimprovementofalgorithm,wherethemeritsofBMHandBMHSalgorithmswereintegratedandtheuniquenessofthelastcharacterofcharacterstringanditscorrespondingtothenextcharacteroftextstringwasutilized.Meanwhile,theinformationoftextstringwastakenintoaccountandthematchingtimeswerereducedgreatlywhilethecharactersoftextstringwereskimmedasmanyaspossible,realizingthefastsearchofthetextstringwithoutmatchingeachcharacteroftextstring.Experimentalresultsshowthattheimprovedalgorithmcaneffectivelyenhancethespeedofpatternmatching.ComparedwithBM,BMHandBMHSalgorithms,thenewalgorithmcanboosttheperformanceby9.9%,6.2%and3.3%inthepatternlengthis15,improvingtheefficiencyoftheintrusiondetection.
Keywords:
intrusiondetection;patternmatch;BMalgorithm
（上接第431页
ResearchonSingle-PhaseACElectronicLoadBasedonOne-CycleControl
JIAYue-peng1,RENJi-lin2,QICheng-chao3,XUHui4
（1.DepartmentofGraduateManagement,AFRA,Wuhan430019,China;2.DivisionofScientificResearch,AFRA,Wuhan430019,China;
3.No.5Department,AFRA,Wuhan430019,China;
4.HebeiBoyeMiddleSchool,Baoding071300,China
Abstract:
TorealizeanACelectronicloadthatcansimulatearesistiveloadandinductiveaswellascapacitiveloadswitharbitrarypowerfactor,amodelofsingle-phaseACelectronicloadwassetupbasedonone-cyclecontrol,includingvoltage-typePWMrectifierandone-cyclecontroller,wheretheunipolaritymodulationmodeisusedintherectifierwhilethedouble-loopcontrolwiththeouterloopastheDCvoltagecontrolandtheinneroneasACcurrentcontrolisemployedinthecontroller.ByusingMatlab/Simulinksoftware,single-phaseACelectronicloadcorrespon-dingtovarioustypesofloadswassimulated,showingthattheACelectronicloadwithone-cyclecontrolcanfulfillbet-terthesimulationofvariousloadcharacteristics,havingtheadvantagesofstrongeranti-interference,fastresponseandtheresponsetimeofresistive,resistive-inductive,andrestive-capacitivebeing100ms,160msand170msrespectively,thusverifyingtheavailabilityofone-cyclecontrolstrategy.
Keywords:
ACelectronicload;one-cyclecontrol;unipolarity
control
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