【正文】 （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(hào)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?？梢酝ㄟ^選擇一個(gè)局部橫截面, 使得狀態(tài)運(yùn)動(dòng)軌跡總是穿過這個(gè)截面, 在狀態(tài)軌跡每次穿過橫截面時(shí), 對(duì)狀態(tài)變量進(jìn)行采樣。 單周期控制電路的動(dòng)態(tài)分析首先, 單周期控制的三相PWM整流電路是一個(gè)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(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析是非常有效的。穩(wěn)態(tài)狀態(tài)時(shí)，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。通常，將Rs設(shè)置在直流側(cè)，這樣檢測(cè)電路就比較簡(jiǎn)單，且不需要進(jìn)行隔離。檢測(cè)電流為電感電流的Boost功率因數(shù)校正器，電流檢測(cè)采用電感回路串聯(lián)一只精密無感電阻Rs實(shí)現(xiàn)?，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。區(qū)間內(nèi)只控制2個(gè)開關(guān)的通斷實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)。進(jìn)行劃分，共分為6個(gè)區(qū)間。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)。 （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)。如果控制參考量是變化的，那么在一個(gè)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?？梢钥闯?，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(hào)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)。圖21 單周期控制降壓變換器原理圖為對(duì)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。因而將單周期控制技術(shù)應(yīng)用于三相整流器中可以實(shí)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(gè)控制電路的復(fù)雜程度降低，具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、開關(guān)頻率恒定、魯棒性強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，是一種很好的控制方法。它通過控制開關(guān)的占空比，使每個(gè)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。并對(duì)波形進(jìn)行分析。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。第2章，單周期控制原理及其實(shí)現(xiàn)。通過分析這一領(lǐng)域內(nèi)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合單周期控制原理。因此，對(duì)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。一項(xiàng)調(diào)查結(jié)果表明，主要諧波源來自整流器用戶占89%。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。 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)。另一條途徑是對(duì)電力電子裝置本身進(jìn)行改進(jìn),使其不產(chǎn)生諧波，是一種主動(dòng)的方法。目前，諧波抑制可以通過兩個(gè)途徑來實(shí)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。(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(duì)臨近的電子設(shè)備和通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致它們無法正常工作。(4)會(huì)引起一些保護(hù)設(shè)備誤動(dòng)作，如繼電保護(hù)，熔斷器等。(2)降低用電設(shè)備的壽命。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。電網(wǎng)諧波是由于與之相聯(lián)的非線性負(fù)載所產(chǎn)生，產(chǎn)生諧波的負(fù)載稱為諧源。公用電網(wǎng)諧波問題并不是一個(gè)新問題，早在本世紀(jì)20年代和30年代，當(dāng)時(shí)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。與傳統(tǒng)相控整流器相比，體積和重量可以大大地降低，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度也得到了顯著提高。這種整流電路又稱為單位功率因數(shù)變流器。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。但是PWM整流電路在以后較長(zhǎng)時(shí)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(shí)還不十分突出，缺乏實(shí)際需求的動(dòng)力。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。但在中大功率場(chǎng)合，特別是在需要能量雙向傳遞的場(chǎng)合，PWM整流電路具有非常廣泛的應(yīng)用前景。與相控整流相比，PWM整流電路對(duì)電容、電感這類無源濾波或儲(chǔ)能元件的需求大大降低，動(dòng)態(tài)性能也有了很大提高。上個(gè)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。該控制器同時(shí)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。利用這種控制可以實(shí)現(xiàn)三相PWM 整流器的解耦控制。本文針對(duì)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(shí)現(xiàn)方法。究其原因在于三相PWM整流器是一個(gè)多輸入多輸出和時(shí)變的強(qiáng)耦合系統(tǒng)。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(cè)電流控制等都需要檢測(cè)輸入相電壓并使用乘法器以產(chǎn)生指令電流信號(hào)。控制策略的研究主要集中在電流型控制、多環(huán)控制、單周期控制、矢量控制等方面。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(gè)研究熱點(diǎn)。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(guó)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(shí)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(dòng)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(dòng)態(tài)仿真工具SIMULINK簡(jiǎn)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(jì)（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(duì)三相功率危害。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(duì)電網(wǎng)造成了嚴(yán)重的污染。尋求更加簡(jiǎn)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。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(yùn)行于單位功率因數(shù)。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。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(gè)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(shí)，也能實(shí)現(xiàn)較小的輸入電流畸變，從而實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)整流。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(gè)開關(guān)周期內(nèi)跟蹤給定參考變化, 即在一個(gè)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)。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。 國(guó)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。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。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(chǎng)合的應(yīng)用。 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(shí)現(xiàn)能量的雙向傳遞，且電路性能穩(wěn)定。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。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(shí)際應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，可以使輸入電流非常接正弦波，且電流和電壓同相或反相，功率因?shù)近似為1。PWM整流電路可以實(shí)現(xiàn)畸變很小的正弦化輸入電流并實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)運(yùn)行，甚至可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向傳輸，真正實(shí)現(xiàn)了“綠色電能變換”。PWM整流技術(shù)