【正文】 必須對電力電子裝置等非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波進(jìn)行治理。(3)容易使電網(wǎng)與補(bǔ)償電容器之間發(fā)生并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振。電力電子設(shè)備廣泛應(yīng)用以前，人們對諧波及其危害進(jìn)行了一些研究，但那時因諧波污染還不嚴(yán)重，沒有引起足夠的重視。PWM整流技術(shù)是一種積極的諧波抑制方法。通過對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂疲梢允馆斎腚娏鞣浅＝诱也?，且電流和電壓同相或反相，功率因?shù)近似為1。這種變流器輸入電流為正弦波，功率因數(shù)可調(diào)，能量可以方便地回饋電網(wǎng)，受到了廣泛的重視。同APFC技術(shù)相比，PWM整流電路具有控制復(fù)雜、成本高等缺點(diǎn)，從而限制了它在小功率場合的應(yīng)用。 國內(nèi)外PWM變換技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r作為降低諧波的有效措施，PWM技術(shù)很早就應(yīng)用于逆變電源。單周期控制是一種非線性控制, 它利用可復(fù)位積分器使被控量在一個開關(guān)周期內(nèi)跟蹤給定參考變化, 即在一個周期內(nèi)消除穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)誤差, 將非線性開關(guān)變換成線性開關(guān)。這樣構(gòu)成的控制系統(tǒng)一是比較復(fù)雜, 二是乘法器的非線性失真容易導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定和輸入電流的諧波畸變, 三是系統(tǒng)不易調(diào)試。尋求更加簡單的控制策略，降低PFC成本，減少總諧波含量（THD）和EMI，目前因數(shù)校正方面的研究主要集中在控制策略和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面。單周期控制高功率因數(shù)整流器研究電氣工程畢業(yè)論文目　錄第1章 緒　論 1 課題研究意義 1 國內(nèi)外PWM變換技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 1 2 本文的研究的內(nèi)容 3第2章 單周期控制原理及實現(xiàn) 4 單周期控制（OCC）技術(shù) 4 單周期控制在PFC整流器中的應(yīng)用 5 單周期控制電路的動態(tài)分析 7 本章小結(jié) 9第3章 PWM整流器原理及數(shù)學(xué)建模 10 三相電壓型PWM整流器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 10 PWM整流器運(yùn)行的基本原理 11 三相電壓型PWM整流器控制方法 13 三相PWM整流器的數(shù)學(xué)模型 15 本章小結(jié) 20第4章 單周期控制三相PWM整流器仿真 21 三相高功率因數(shù)整流器的控制結(jié)構(gòu) 21 MATLAB動態(tài)仿真工具SIMULINK簡介 22 仿真研究 23 本章小結(jié) 28結(jié)　論 29參考文獻(xiàn) 30致　謝 322東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）第1章 緒　論 課題研究意義隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,帶非線性負(fù)載的電力電子裝置在電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用并產(chǎn)生大量電流諧波，電力系統(tǒng)的波形畸變及由此產(chǎn)生的諧波不僅大大降低了系統(tǒng)的功率因數(shù)，而且也給系統(tǒng)帶來了對三相功率危害?？刂撇呗缘难芯恐饕性陔娏餍涂刂?、多環(huán)控制、單周期控制、矢量控制等方面。究其原因在于三相PWM整流器是一個多輸入多輸出和時變的強(qiáng)耦合系統(tǒng)。利用這種控制可以實現(xiàn)三相PWM 整流器的解耦控制。上個世紀(jì)七十年代始，有人嘗試將PWM技術(shù)引入整流領(lǐng)域，并取得了良好的效果。但在中大功率場合，特別是在需要能量雙向傳遞的場合，PWM整流電路具有非常廣泛的應(yīng)用前景。但是PWM整流電路在以后較長時間沒有推廣使用，其原因一方面是受全控器件發(fā)展水平的制約，更主要的原因是諧波問題在當(dāng)時還不十分突出，缺乏實際需求的動力。這種整流電路又稱為單位功率因數(shù)變流器。公用電網(wǎng)諧波問題并不是一個新問題，早在本世紀(jì)20年代和30年代，當(dāng)時靜止汞弧變流器的使用造成電網(wǎng)電壓和電流波形的畸變。近二十年來，各種電力電子裝置的迅速普及使得電網(wǎng)的諧波污染日益嚴(yán)重，由諧波引起的各種故障和事故也不斷發(fā)生，諧波危害的嚴(yán)重性才引起人們高度重視。(4)會引起一些保護(hù)設(shè)備誤動作，如繼電保護(hù)，熔斷器等。目前，諧波抑制可以通過兩個途徑來實現(xiàn):一是通過安裝補(bǔ)償裝置(濾波器)來補(bǔ)償電力電子裝置所產(chǎn)生的諧波，補(bǔ)償裝置與非線性負(fù)載相互獨(dú)立，互不影響。 諧波抑制技術(shù)有：(1)無源濾波器(2)有源電力濾波器(3)有源功率因數(shù)校正技術(shù) (4) PWM整流技術(shù)。一項調(diào)查結(jié)果表明，主要諧波源來自整流器用戶占89%。通過分析這一領(lǐng)域內(nèi)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合單周期控制原理。第4章， 結(jié)合單周期控制三相PWM整流器的方法和原理，利用MATLAB軟件進(jìn)行仿真，得出了PWM整流器的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)可以達(dá)到l，網(wǎng)側(cè)電流波形為正弦，消除了諧波污染。它通過控制開關(guān)的占空比，使每個開關(guān)周期中開關(guān)變量的平均值嚴(yán)格等于或正比于控制參考量。圖21 單周期控制降壓變換器原理圖為對單周期控制技術(shù)進(jìn)行說明，現(xiàn)以單周期控制降壓變換器為例進(jìn)行說明。如果控制參考量是變化的，那么在一個開關(guān)周期內(nèi)，二極管電壓的平均值等于變化的控制參考量，輸出電壓等于控制參考量。由于這種非線性控制，使得VS的電壓平均值在每一開關(guān)周期內(nèi)都與Vref完全相同，并且與輸入電壓Vg無關(guān)。區(qū)間內(nèi)只控制2個開關(guān)的通斷實現(xiàn)單位功率因數(shù)。檢測電流為電感電流的Boost功率因數(shù)校正器，電流檢測采用電感回路串聯(lián)一只精密無感電阻Rs實現(xiàn)。穩(wěn)態(tài)狀態(tài)時，則單相PFC整流器的輸出電壓V0與輸入電壓νg的關(guān)系為： （26）將式（26）代入式（25）可得： （27）將單相Boost變換器中電壓轉(zhuǎn)換率M（d）=1/（1d）代入式（27），所得方程兩邊同乘以常數(shù)RS，并令=V0RS/Re，整理可得： （28）式（28）表示了平均電感電流的控制規(guī)律?？梢酝ㄟ^選擇一個局部橫截面, 使得狀態(tài)運(yùn)動軌跡總是穿過這個截面, 在狀態(tài)軌跡每次穿過橫截面時, 對狀態(tài)變量進(jìn)行采樣。在前面已知對于開關(guān)，有4 種狀態(tài)組合, 這樣相電流，和它們的線性組合可以根據(jù)這些開關(guān)狀態(tài)計算出來。] 內(nèi):= （215）由式(214) 可知需要、與、同相位, 系統(tǒng)就可以達(dá)到單位功率因數(shù)。, 60176。 本章小結(jié)本章主要講單周期控制原理及其應(yīng)用，并對其進(jìn)行動態(tài)分析?？刂品椒ㄈ∠藗鹘y(tǒng)控制方法中的乘法器， 使整個控制電路的復(fù)雜程度降低，具有動態(tài)響應(yīng)快、開關(guān)頻率恒定、魯棒性強(qiáng)、易于實現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，是一種很好的控制方法。圖31 三相電壓型PWM整流器主電路拓?fù)淙嚯妷盒蚉WM整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖31所示，其中在所示的電路中三相電感L起濾波作用，因此交流側(cè)電流可近似認(rèn)為是三相正弦電流，C為直流側(cè)電容，起穩(wěn)壓濾波的作用，當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時，可保持直流母線電壓基本不變，故可看作是直流電壓源。從圖32可以看出，PWM整流器的交流回路的組成有電網(wǎng)電源，開關(guān)管交流側(cè)輸入電壓，交流側(cè)電感。 圖33 PWM整流器純電感運(yùn)行時交流側(cè)穩(wěn)態(tài)矢量圖PWM整流器的純電感狀態(tài)運(yùn)行的交流側(cè)穩(wěn)態(tài)矢量圖如圖33所示。在圖34中的B點(diǎn)，電網(wǎng)電壓矢量E和交流側(cè)電流矢量I的相位相同，矢量I，E之間的相位關(guān)系同電阻上電流，電壓相位關(guān)系一樣，因此PWM整流器的交流側(cè)可以處于單位功率因數(shù)運(yùn)行的狀態(tài)，只有電網(wǎng)中的有功功率才能被整流器吸收，無功功率則不能被吸收。在圖35中的C點(diǎn)，由于電網(wǎng)電壓矢量E滯后交流側(cè)電流矢量I九十度，矢量E， I之間的相位關(guān)系和電容上電流，電壓相位關(guān)系一樣，因此稱PWM整流器此時交流側(cè)運(yùn)行特性呈現(xiàn)純電容性，這時只有電網(wǎng)中的容性無功功率才能被整流器吸收。在圖36中的D點(diǎn)，由于電網(wǎng)電壓矢量E和交流側(cè)電流矢量I的相位相差180度，此時整流器只吸收電網(wǎng)中的有感性無功功率。整個控制過程可以由下圖形象的描述。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)已從單相、三相電路發(fā)展到多相組合及多電平拓?fù)潆娐?。這些控制系統(tǒng)都各有優(yōu)勢，但是對于電壓型PWM整流器目前應(yīng)用較多的是電流控制策略。“間接電流控制”策略著優(yōu)點(diǎn)是無需電流傳感器、結(jié)構(gòu)簡單、靜態(tài)特性良好，但這種控制方式的缺點(diǎn)是: 動態(tài)響應(yīng)慢，穩(wěn)定性差、動態(tài)過程中存在直流電流偏移和很大的電流過沖、自身無限流保護(hù)、需有過流保護(hù)限制了該種策略的實際應(yīng)用。這是目前應(yīng)用最廣泛，最為實用化的控制方式。根據(jù)電流控制器的實現(xiàn)形式，又分以下幾種形式電流滯環(huán)調(diào)節(jié)器。當(dāng)不考慮直流電壓的變化時，整流器輸入電流的模型是線性時不變系統(tǒng)。在同步坐標(biāo)系下可以實現(xiàn)電流的無靜差跟蹤，電流響應(yīng)也較為快一些。在數(shù)字化系統(tǒng)中進(jìn)行坐標(biāo)變換非常方便，因此使用靜止坐標(biāo)系的控制器便會越來越少。當(dāng)整流器工作時，應(yīng)該檢測等效負(fù)載電阻或負(fù)載電流以確定當(dāng)前工作點(diǎn)，然后查表讀取相應(yīng)的反饋矩陣。這類方法目前還只是處于研究階段，是國內(nèi)外學(xué)者研究的新熱點(diǎn)。③ 每個橋臂上、下兩個開關(guān)互補(bǔ)運(yùn)行，即若開關(guān)VT的占空比為d，則開關(guān)VT 的占空比為1；③ 開關(guān)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電源頻率； N圖38 三相電壓型 PWM 整流器主電路拓?fù)洧?忽視開關(guān)器件的導(dǎo)通壓降和開關(guān)損耗, 忽略分布參數(shù)的影響。由于開關(guān)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電源電壓頻率,所以電感值通常選擇很小, 則電感兩端電壓相對于電源相電壓而言可以忽略不計,因此式(32)可以近似簡化為： （33）在三相平衡無中線系統(tǒng)中有 ++=0 （34） 將方程組(32)中的三式相加,可得