【正文】 3所示，直流母線輸出電壓如圖414所示。突增負載時輸出電壓波形如圖411所示。從仿真結(jié)果可以看出：由于的單周期控制策略消除了PI調(diào)節(jié)器輸出信號Vm對變換器的影響，輸入電流嚴格跟隨輸入電壓變化，保證了輸入電流具有更好的正弦度。電路參數(shù)如下：輸入交流峰值電壓60V，頻率50Hz，開關(guān)頻率為20kHz，濾波電容2200，負載電阻100歐姆。本文使用MATLAB的Simulink實現(xiàn)了開關(guān)函數(shù)模型仿真方法。具有模塊化、可重載、可封裝、面向結(jié)構(gòu)圖編程及可視化等特點，可大大提高系統(tǒng)仿真的效率和可靠性；同時，進一步擴展了MATLAB的功能，可實現(xiàn)多工作環(huán)境間文件互用和數(shù)據(jù)交換。Moler博士等一批數(shù)學(xué)家還創(chuàng)立了MATH WORK軟件公司，進行了大規(guī)模的擴展與改進。令三相電網(wǎng)基波電動勢為 (42) 為簡化控制系統(tǒng)設(shè)計，當開關(guān)頻率遠高于電網(wǎng)電動勢基波頻率時，可忽略PWM諧波分量，即只考慮開關(guān)函數(shù)(k=a,b,c)的低頻分量，則 (43)式中 ——開關(guān)函數(shù)基波初始相位角； m——PWM調(diào)制比?？紤]電流內(nèi)環(huán)信號采樣的延遲和PWM控制的小慣性特性。單周期控制電路的動態(tài)分析和對單周期控制三相PWM整流器進行數(shù)學(xué)建模。令誤差放大器輸出: 則上式又可化簡為： （318）有因為： （319）將式(319)代入(318)中可得: （320）式中 ——積分器時間常數(shù)?！绷鬏敵鲭妷焊鶕?jù)式(31) 可得整流器的等效平均模型, 如圖39 所示。 三相PWM整流器的數(shù)學(xué)模型如圖38所示為三相電壓型主電PWM整流器路拓撲結(jié)構(gòu)。非線性控制方法。電壓、電流控制不分開，而是對整個系統(tǒng)進行閉環(huán)極點配置或設(shè)計最優(yōu)二次型調(diào)節(jié)器。為彌補控制器在靜止坐標系下的不足，可以通過在靜止坐標系的電流控制器中引入電網(wǎng)反電勢信號作為前饋補償可以增加靜止坐標系的電流控制效果和旋轉(zhuǎn)坐標系的接近度。假設(shè)是在離散電流模型中設(shè)置極點，并使得電流在采樣點后一拍或數(shù)拍跟蹤上電流指令，這就是所謂的無差拍電流控制或預(yù)測電流控制。其缺點是開關(guān)的頻率不固定，開關(guān)應(yīng)力較大，現(xiàn)在已基本淘汰。電流內(nèi)環(huán)控制電流，而且起到了改善控制對象的作用。直接電流控制的PWM整流器采用SPWM調(diào)制方式，采用雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，電壓外環(huán)輸出作為電流指令，電流內(nèi)環(huán)則控制輸入電流，使之快速跟蹤電流指令，其動態(tài)響應(yīng)速度較快、控制精度高、限流容易在實際生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，但是其缺點是對硬件和CPU的要求比較高。根據(jù)有沒有引入電流反饋可以將這些控制方法分為兩種，引入交流電流反饋的稱為直接電流控制，的稱為間接電流控制沒有引入交流電流反饋。功率等級也從千瓦發(fā)展到如今的兆瓦級。歷經(jīng)數(shù)十年的研究與探索，PWM整流器技術(shù)已日漸趨于成熟。PWM整流器仍然處于同上的逆變狀態(tài)。這時，電能夠從PWM整流器直流側(cè)傳輸流向電網(wǎng)。這時，整流器吸收電網(wǎng)中的容性無功和有功功率。當開關(guān)管交流側(cè)輸入電壓矢量V端點從圓的A運行到B的過程中，PWM整流器從電網(wǎng)吸收無功和有功功率，整流器便處于整流狀態(tài)。為簡化對電路的分析，忽略PWM整流器對應(yīng)物理量的諧波分量，只是考慮它的基波分量。 PWM整流器運行的基本原理根據(jù)PWM整流器的主電路得到其簡化電路如圖32所示。PWM整流器對傳統(tǒng)的相控整流器及二極管都進行了相應(yīng)的改進，其比較重要的改進在于采用了PWM的調(diào)制方式和全控型的率器件，進而才能讓PWM整流器具有電能雙向流動及較快的動態(tài)響應(yīng)、網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)控制、網(wǎng)側(cè)電流正弦控制等比較多的優(yōu)良性能。它通過控制開關(guān)的占空比，使每個開關(guān)周期中開關(guān)變量的平均值嚴格等于或正比于控制參考量。當在該區(qū)間較小部分變化時，式(214) 就不一定成立, 這就有可能出現(xiàn)局部發(fā)散的情況，但是在滿足收斂條件之前電流不會超出極限范圍。從以上分析可見，式(234) 的條件是單周期控制方法全局收斂的充分條件,，因此在實際電路參數(shù)的選擇上沒有必要過于嚴苛。而信號 的斜率如下式所示: （213）將式(210) 和式(212) 結(jié)合起來, 得到單周期控制電路的局部穩(wěn)定條件: （214）由于是三相三線整流電路, 所以有++=0, 從而得到在[ 0176。對于圖341 所示的工作波形圖, 每個時鐘周期開始時, 對應(yīng)2個等效開關(guān)管開通, 此時電感充電, 電感電流上升, 當積分器輸出電壓與信號Ⅰ和信號Ⅱ等效電感電流之和相等時, 開關(guān)關(guān)斷, 此時電感處于放電狀態(tài), 電感電流下降, 從圖中可看出, 電感電流具有上升斜率為=/, 且其對應(yīng)的下降斜率為=Rs (E)/,載波信號的斜率為=, 假定電感電流隨時間線性變化, 通過對圖中波形的幾何關(guān)系分析可以建立起關(guān)于第n個開關(guān)周期和第n+1 個周期占空比的離散映射關(guān)系, 在這里對于2個開關(guān)管的占空比， 都是存在如下關(guān)系: （210）為了判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性, 對式(210) 求導(dǎo)數(shù)得到: （211）系統(tǒng)穩(wěn)定工作在工作區(qū), 需要滿足μ1 即可,這樣可以得到在如下的條件下, 單周期控制電路是漸近穩(wěn)定的: （212）單周期電路控制波形如圖23所示, 其中，為信號與的上升斜率與下降斜率,為帶復(fù)位積分器所產(chǎn)生的等效斜率。 單周期控制電路的動態(tài)分析首先, 單周期控制的三相PWM整流電路是一個變結(jié)構(gòu)分段線性化的非線性系統(tǒng), 因此使用龐加萊映射法對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行分析是非常有效的。通常，將Rs設(shè)置在直流側(cè)，這樣檢測電路就比較簡單，且不需要進行隔離?，F(xiàn)以固定開關(guān)頻率的單相Boost型PFC為例， 來論述單周期控制技術(shù)在高功率因數(shù)整流器中的應(yīng)用。進行劃分，共分為6個區(qū)間。 （22）可見，占空比d是輸入電壓Vg和給定電壓Vref的非線性函數(shù)。可以看出，降壓變換器的輸出電壓是二極管電壓的平均值，即被開關(guān)周期斷開的二極管電壓波形曲線下的面積： （21）如果給定信號Vref為常數(shù)，二極管的平均電壓VS就為常數(shù)，從而輸出電壓就為常數(shù)。因而將單周期控制技術(shù)應(yīng)用于三相整流器中可以實現(xiàn)低電流畸變和高功率因數(shù)，這種控制方法取消了傳統(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、易于實現(xiàn)等優(yōu)點，是一種很好的控制方法。并對波形進行分析。第2章，單周期控制原理及其實現(xiàn)。因此，對高功率因數(shù)整流器控制方法的研究是非常有必要和迫在眉睫的。另外，交一交變頻器和采用相控整流方式的交流電力調(diào)整電路都是諧波和無功問題很突出的電力電子裝置。另一條途徑是對電力電子裝置本身進行改進,使其不產(chǎn)生諧波，是一種主動的方法。(6)諧波通過電磁感應(yīng)、靜電感應(yīng)和傳導(dǎo)耦合等方式對臨近的電子設(shè)備和通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，嚴重時會導(dǎo)致它們無法正常工作。(2)降低用電設(shè)備的壽命。電網(wǎng)諧波是由于與之相聯(lián)的非線性負載所產(chǎn)生，產(chǎn)生諧波的負載稱為諧源。與傳統(tǒng)相控整流器相比，體積和重量可以大大地降低，動態(tài)響應(yīng)速度也得到了顯著提高。把逆變電路中的SPWM技術(shù)應(yīng)用于由MOSFET、IGBT等全控型器件組成的整流電路，可以獲得PWM整流電路。PWM整流器配合PWM逆變器可以構(gòu)成理想的四象限交流調(diào)速的變流器，即雙PWM變流器。與相控整流相比，PWM整流電路對電容、電感這類無源濾波或儲能元件的需求大大降低，動態(tài)性能也有了很大提高。該控制器同時具有調(diào)制和控制的雙重功能, 因而成為三相PWM整流器的主流控制算法。本文針對現(xiàn)有方法存在的問題提出了基于單周期控制的三相PWM整流器的實現(xiàn)方法。在三相電壓型PWM 整流器控制方法中, 直接電流控制是應(yīng)用比較廣泛的一種控制, 然而, 在以往的直接電流控制方法中包括平均電流控制、滯環(huán)電流控制、預(yù)測電流控制等都需要檢測輸入相電壓并使用乘法器以產(chǎn)生指令電流信號。提高電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)以及降低輸入電流諧波成為一個研究熱點。交流電源系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題受到越來越多的關(guān)注,傳統(tǒng)的二極管不控整流器和晶閘管相控整流器,對電網(wǎng)造成了嚴重的污染。治理這種電網(wǎng)污染最根本的措施就是將PWM技術(shù)引入到整流器的控制之中,使整流器網(wǎng)側(cè)電流正弦化, 且運行于單位功率因數(shù)。采用單周期控制技術(shù)控制三相整流器以減小電流畸變，使輸入電流在每個開關(guān)周期都能很好跟蹤參考電流，使直流輸出端存在大量電流諧波時，也能實現(xiàn)較小的輸入電流畸變，從而實現(xiàn)高功率因數(shù)整流。從電路結(jié)構(gòu)上看具有可分離的特性, 能夠滿足用戶的不同需求。采用PWM技術(shù)的APFC電路可獲得單位功率因數(shù)和非常接近正弦的輸入電流，我們也可以稱之為PWM整流電路。 PWM整流器作為有源功率因數(shù)校正器，幾乎不需要增加任何硬件開銷，即可實現(xiàn)能量的雙向傳遞，且電路性能穩(wěn)定。隨著以IGBT, IGCT,