【正文】 ） 式中， ———開關(guān) 、 、的占空比。這種方式的控制效果不錯，只是要對靜態(tài)工作點的劃分很細(xì)，所以造成計算量大，實現(xiàn)復(fù)雜。早期的控制電路主要采用模擬電路，實現(xiàn)坐標(biāo)變換十分復(fù)雜，所以控制器一般選擇在靜止坐標(biāo)系中實現(xiàn)。它具有相當(dāng)快的電流控制特性，適應(yīng)參數(shù)變化的能力也很強。“直接電流控制”策略是通過對交流電流的直接控制而使其跟隨電流給定信號的控制方法，采用交流電流內(nèi)環(huán)、直流電壓外環(huán)構(gòu)成整流器控制系統(tǒng)，既可恒定控制直流電壓因數(shù)，又可實現(xiàn)單位功率。PWM開關(guān)控制由從前單純的硬開關(guān)調(diào)制發(fā)展到軟開關(guān)調(diào)制。當(dāng)開關(guān)管交流側(cè)輸入電壓矢量V端點從D運行到A過程中，電能從PWM整流器直流側(cè)傳輸?shù)诫娋W(wǎng)。在開關(guān)管交流側(cè)輸入電壓矢量V端從B點運行到C點的過程中，整流器依然運行于整流狀態(tài)。設(shè)V為開關(guān)管交流側(cè)輸入電壓矢量，E是交流側(cè)電網(wǎng)電壓矢量，K為交流側(cè)電感電壓矢量，I為交流側(cè)電流矢量。第3章 PWM整流器原理及數(shù)學(xué)建模 三相電壓型PWM整流器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通過對電力電子技術(shù)的發(fā)展進行研究知道，整流器是一種較早的應(yīng)用于AC/.DC中的變換裝置，整流器發(fā)展經(jīng)歷了由不可控整流器、相控整流器到PWM整流器的程。] 區(qū)間內(nèi)，線電壓在peak / 2 到peak 之間變化，如果2 peak, 且接近峰值時，式(214) 的條件總是滿足。、分別為A、C相對B相的線電壓, 應(yīng)該注意的是,在此區(qū)間只有a、b、d 和a、c、d 2 種開關(guān)順序是可能的。若忽略紋波，平均電感電流等于瞬時電感電流， 故電感電流的控制規(guī)律可表示為： （29）式（29）為通用的單相PFC控制方程，該方程右邊主要由PWM調(diào)制器實現(xiàn)，而左邊則由電流檢測電路實現(xiàn)。電路等效成2個單Boos電路并聯(lián)，可以用單相PFC的控制技術(shù)對電路進行控制?？刂茀⒖剂吭诿總€階躍期間內(nèi)改變它的值，二極管電壓的積分值會立即跟蹤控制參考量，對于這個控制原理，占空比d由式（22）確定。平均輸入電流跟蹤參考電流且不受負(fù)載電流的約束，即使負(fù)載電流具有很大的諧波也不會使輸入電流發(fā)生畸變。主要研究內(nèi)容包括:第1章，緒論部分，通過大量查閱中外文獻，分析了單周期控制PWM整流器方法的意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢。由于逆變和斬波裝置所需的直流電壓源來自整流電路，這種直流電壓源大多也是用二極管整流再經(jīng)過電容濾波得到的，因此其諧波和無功問題很嚴(yán)重。(5)會導(dǎo)致電氣測量儀表計量不準(zhǔn)確。到了50年代和60年代，由于高壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展，推動了變流器諧波研究進一步深入。隨著以IGBT, IGCT, IPM等全控型電力電子器件的逐漸成熟以及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用發(fā)展，為PWM整流電路的大規(guī)模實際應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。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。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。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(yán)重的污染。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。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。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。(2)降低用電設(shè)備的壽命。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。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。并對波形進行分析?？梢钥闯觯祲鹤儞Q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)。進行劃分，共分為6個區(qū)間。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。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(dāng)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。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(yán)苛。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。 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。當(dāng)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)。這時，電能夠從PWM整流器直流側(cè)傳輸流向電網(wǎng)。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。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。電流內(nèi)環(huán)控制電流，而且起到了改善控制對象的作用。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。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。 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?fù)浣Y(jié)構(gòu)。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)?？紤]電流內(nèi)環(huán)信號采樣的延遲和PWM控制的小慣性特性。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。本文使用MATLAB的Simulink實現(xiàn)了開關(guān)函數(shù)模型仿真方法。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(yán)格跟隨輸入電壓變化，保證了輸入電流具有更好的正弦度。圖412 負(fù)載突減時輸入電壓和電流（3）變換器整流到逆變過程：，有源前端變換器從整流到逆變時輸入電壓和電流波形如圖413所示，直流母線輸出電壓如圖414所示。它不需要乘法器更不需要對輸入電壓進行檢測,其控制邏輯簡單并且以恒定頻率工作, 可以在每個開關(guān)周期控制輸入電流跟蹤正弦參考量, 從而實現(xiàn)低電流諧波畸變和高功率因數(shù)。從而實現(xiàn)了低電流畸變開關(guān)變換器中采用單周期控制技術(shù)是能夠?qū)崿F(xiàn)低電流諧波畸變和高功率因數(shù)的。此外我還要感謝電氣院所有老師四年來對我的教育，謝謝他們四年來對我的指導(dǎo)和幫助，在此向他們表示崇高的敬意和衷心的感謝！在論文的完成過程中，還得到了許多同學(xué)的熱情幫助，我們共同研究探討問題，提出各自的見解，最終解決問題，在此向他們表示誠摯的謝意！最后，感謝我的家人對我的支持和鼓勵！34。給出的仿真和實驗結(jié)果也驗證了在開關(guān)變換器中采用單周期控制技術(shù)是能夠?qū)崿F(xiàn)低電流諧波畸變和高功率因數(shù)的。為了實現(xiàn)高功率因數(shù)的整流,對三相電壓型PWM(Pulse width Modulate)整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方法進行了研究,以其為研究對象,重點在于對三相電壓型PWM整流器單周期控制方式的研究。采用單周期控制策略可以實現(xiàn)制動能量的快速處理和能量的雙向流動，具有動態(tài)響應(yīng)快，實現(xiàn)了單位功率因數(shù)整流和逆變過程。在穩(wěn)態(tài)情況下，PI調(diào)節(jié)器輸出穩(wěn)定的控制電壓，電壓誤差信號輸出為零，實現(xiàn)了直流母線輸出電壓無靜差的要求。該仿真方法容易推廣到各類PWM整流器的仿真研究中。今天MATLAB在生物醫(yī)學(xué)工程、信號分析、語音處理、圖像識別、航天航海工程、統(tǒng)計分析和自動控制等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，成為世界范圍公認(rèn)的，具有高可靠性的高級計算機編程語言，成為了很多專業(yè)領(lǐng)域科技人員必須掌握的一門計算機技術(shù)。為簡化分析，暫不考慮的擾動，且將PI調(diào)節(jié)器