【正文】 是一種積極的諧波抑制方法。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。電力電子設(shè)備廣泛應(yīng)用以前，人們對諧波及其危害進行了一些研究，但那時因諧波污染還不嚴(yán)重，沒有引起足夠的重視。諧波對電網(wǎng)和其它系統(tǒng)的危害有以下幾個方面:(1)降低用電效率。(3)容易使電網(wǎng)與補償電容器之間發(fā)生并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振。(5)會導(dǎo)致電氣測量儀表計量不準(zhǔn)確。為了滿足諧波標(biāo)準(zhǔn)的要求，必須對電力電子裝置等非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波進行治理。該方法是一種被動的補償方法。這兩種方法各有其優(yōu)點及適用范圍，近年來都得到了較快的發(fā)展。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。隨著計算機、家用電器和辦公用品的普及和廣泛使用，不控整流加電容濾波的應(yīng)用飛速增長，由此帶來的諧波問題已經(jīng)相當(dāng)突出。而從諧波量的分布情況來看，其中整流裝置產(chǎn)生的諧波量總共占了四分之三。 本文的研究的內(nèi)容 三相PWM整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，推導(dǎo)了其在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型并深入分析本課題主要研究內(nèi)容集中在單周期控制三相PWM整流器上。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。第3章，PWM整流器的原理，對單周期控制三相PWM整流器進行數(shù)學(xué)建模。應(yīng)用MATLAB軟件進行建模仿真。第2章 單周期控制原理及實現(xiàn) 單周期控制（OCC）技術(shù)OCC技術(shù)是90 年代初發(fā)展起來的一種非線性大信號PWM控制理論，也是一種模擬PWM控制技術(shù)。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。圖31為固定開關(guān)頻率的單周期控制降壓變換器原理圖。圖21中，電路工作時，由控制器以恒定頻率產(chǎn)生開通脈沖開通開關(guān)S，二極管VD的電壓VS經(jīng)積分器后輸出電壓Vinf，當(dāng)Vinf達到給定電壓Vref時比較器輸出翻轉(zhuǎn)，控制器發(fā)出關(guān)斷信號出的復(fù)位信號使實時積分器復(fù)位至關(guān)斷開關(guān)S；與此同時，控制器發(fā)零，為下一周期做好準(zhǔn)備。積分值連續(xù)的與恒定的控制參考量相比較，如果輸入電壓變高，積分值能很快達到控制參考量，占空比隨之變??；若輸入電壓降低，則占空比將變大?？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。因此這種控制方式屬非線性控制。這樣，輸出電壓V0便是給定電壓Vref的線性函數(shù)：V （23） 單周期控制在PFC整流器中的應(yīng)用單周期控制是一種不需要乘法器的新穎控制方法，將整個周期每隔60176。依據(jù)PWM控制技術(shù)的工作原理，三相整流器可以在每個60176。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。圖22所示為單周期控制的PFC整流器，省去了線電壓檢測器和乘法器，是一種比較簡單的電流控制模式，電流檢測電路與傳統(tǒng)的乘法器控制方式中所使用電流檢測電路不同。Rs可位于流經(jīng)電感電流的任意位置。圖22 單周期控制的Boost整流器框圖設(shè)定脈沖信號由Q端取出作為觸發(fā)信號， 采用下降沿調(diào)制時的控制規(guī)律為： （24）在Boost變換器中，假設(shè)輸入阻抗為理想電阻，則輸入電流的平均值等于電感電流的平均值，即 （25）式中，Re為等效輸入阻抗，νg為輸入電壓。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)。根據(jù)龐加萊映射分析 , 狀態(tài)變量( 三相電感電流和電容電壓) 的動態(tài)關(guān)系可以繪制出來, 在系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下, 狀態(tài)變量運動軌跡收斂于封閉軌道γ。這些采樣點就形成了一個新的離散事件系統(tǒng), 稱為龐加萊映射P(q) , 這一映射描述了系統(tǒng)狀態(tài)變量的動態(tài)特性, 對絕大多數(shù)功率變換器而言,通過對龐加萊映射的分析即對在平面上穩(wěn)定性分析就可以反映整個原系統(tǒng)的穩(wěn)定性。圖23 單周控制在幾個開關(guān)周期內(nèi)的波形圖由于PFC 電路的開關(guān)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于相電流的頻率, 控制信號 與的脈動主要受開關(guān)動作的控制, 同時它們的平均值在相鄰的幾個開關(guān)周期內(nèi)可以認(rèn)為是恒定的, 因此斜坡信號，可以從開關(guān)狀態(tài)計算得出。、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。, 60176。因為三相電路具有的對稱性，在這里推導(dǎo)的過程同樣也適用于其他區(qū)間。另外, 即使當(dāng)式(214) 的條件是部分滿足時，單周期控制的整流電路依然可保持穩(wěn)定，例如在[ 0176。] 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。為了驗證單周期控制方式下PFC 電路的全局穩(wěn)定性條件，對一些典型的動態(tài)工作情況進行了研究,在此主要對以下情況進行了研究：a. 運行狀態(tài)的改變, 如電路啟動或停止工作情況；b. 負(fù)載變化或環(huán)境參數(shù)的擾動現(xiàn)象, 例如負(fù)載功率階躍變化情況；c. 輸入電源特性的變化，如輸入電壓幅度、頻率、三相相位的變化情況。OCC一種非線性大信號PWM控制理論，也是一種模擬PWM控制技術(shù)。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。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。PWM整流器又可以分為電流型整流器 (Current Source RectiferCSR)和電壓型整流器(Voltage Source RectiferVSR)兩大類，電壓型PWM整流器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的類型有很多，而電壓型PWM整流器一個最顯著的特點就是直流側(cè)接電容器，對直流電壓進行濾波，從而能夠獲得比較平穩(wěn)的直流電壓，而本設(shè)計主就是將三相電壓型PWM整流器作為研究對象。R為線路與開關(guān)管的等效電阻，RL為負(fù)載。圖32 PWM整流器簡化電路圖中i是網(wǎng)側(cè)電流，e是交流電動勢， v是開關(guān)管交流側(cè)的輸入電壓，udc是直流側(cè)電壓，idc是包括電容，負(fù)載在內(nèi)的直流側(cè)的總電流。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。設(shè)不變，則也固定不變，根據(jù)文獻[l]的分析，PWM整流器包含四個特殊的運行狀態(tài)：正阻狀態(tài)運行，純電感狀態(tài)運行，負(fù)阻狀態(tài)運行，純電容狀態(tài)運行，當(dāng)整流器在這四個狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換時，PWM整流器開關(guān)管交流側(cè)輸入電壓矢量V端點的軌跡形成了一個圓，其半徑為。在圖33中的A點，因為電網(wǎng)電壓矢量E超前交流側(cè)電流矢量I九十度，矢量E，I之間的相位關(guān)系和純電感上電流，電壓相位關(guān)系相同，因此稱PWM整流器此時交流側(cè)呈現(xiàn)純電感運行特性，所以此時整流器將從電網(wǎng)吸收無功功率。 圖34 PWM整流器正阻特性運行時交流側(cè)穩(wěn)態(tài)矢量圖 PWM整流器的正阻狀態(tài)運行的交流側(cè)穩(wěn)態(tài)矢量圖如圖34所示[l]。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)。 圖35 PWM整流器純電容特性運行時交流側(cè)穩(wěn)態(tài)矢量圖PWM整流器的純電容特性運行時交流側(cè)穩(wěn)態(tài)矢量圖如圖35所示。當(dāng)開關(guān)管交流側(cè)輸入電壓矢量V端從C運行到D的過程中，PWM整流器運行于有源逆變的狀態(tài)。 圖36 PWM整流器負(fù)阻特性運行時交流側(cè)穩(wěn)態(tài)矢量圖PWM整流器的負(fù)阻狀態(tài)運行交流側(cè)穩(wěn)態(tài)矢量圖如圖36所示。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)。綜上所述:如果要對PWM整流器的交流側(cè)輸入電流矢量I進行合適的控制，可以通過控制交流側(cè)電感電壓矢量VL，而VL則可根據(jù)PWM整流器的交流側(cè)穩(wěn)態(tài)矢量圖，轉(zhuǎn)化為對開關(guān)管交流側(cè)輸入電壓矢量V的控制，所以開關(guān)管交流側(cè)的輸入電壓矢量V可以由直流電壓和SPWM或者SVPWM技術(shù)結(jié)合得出，從而完成對PWM整流器的控制過程。 圖37 PWM整流器電流矢量控制過程 三相電壓型PWM整流器控制方法目前，三相PWM整流器廣泛采用雙閉環(huán)的控制方法，控制方法的研究也主要集中在控制網(wǎng)側(cè)電流取得網(wǎng)側(cè)電流給定值并抑制直流側(cè)電壓波動的電壓外環(huán)這兩個方面。PWM整流器主電路已從早期的半控型器件橋路發(fā)展到現(xiàn)在的全控型器件橋路。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。隨著對PWM整流器及其控制策略的研究日益深入，研究人員也陸續(xù)提出了一些較為