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1、单周期控制高功率因数整流器研究毕业论文目 录第1章绪 论11.1课题研究意义11.2国内外PWM变换技术的发展状况11.3电网谐波及其危害和抑制21.4本文的研究的内容3第2章单周期控制原理及实现42.1单周期控制（OCC）技术42.2单周期控制在PFC整流器中的应用52.3单周期控制电路的动态分析72.4本章小结9第3章PWM整流器原理及数学建模103.1三相电压型PWM整流器主电路拓扑结构102.3PWM整流器运行的基本原理113.3三相电压型PWM整流器控制方法133.5三相PWM整流器的数学模型153.6本章小结20第4章单周期控制三相PW
2、M整流器仿真214.1三相高功率因数整流器的控制结构214.2MATLAB动态仿真工具SIMULINK简介224.3仿真研究23344.3本章小结28结 论29参考文献30致 谢32第1章绪 论1.1课题研究意义随着电力电子技术的发展,带非线性负载的电力电子装置在电网中得到广泛应用并产生大量电流谐波，电力系统的波形畸变及由此产生的谐波不仅大大降低了系统的功率因数，而且也给系统带来了对三相功率危害。交流电源系统的电能质量问题受到越来越多的关注,传统的二极管不控整流器和晶闸管相控整流器,对电网造成了严重的污染。提高电网侧功率因数以及降低输入电流谐波成为
3、一个研究热点。寻求更加简单的控制策略，降低PFC成本，减少总谐波含量（THD）和EMI，目前因数校正方面的研究主要集中在控制策略和拓扑结构方面。控制策略的研究主要集中在电流型控制、多环控制、单周期控制、矢量控制等方面。治理这种电网污染最根本的措施就是将PWM技术引入到整流器的控制之中,使整流器网侧电流正弦化,且运行于单位功率因数。在三相电压型PWM整流器控制方法中,直接电流控制是应用比较广泛的一种控制,然而,在以往的直接电流控制方法中包括平均电流控制、滞环电流控制、预测电流控制等都需要检测输入相电压并使用乘法器以产生指令电流信号。这样构成的控制系统
4、一是比较复杂,二是乘法器的非线性失真容易导致系统不稳定和输入电流的谐波畸变,三是系统不易调试。究其原因在于三相PWM整流器是一个多输入多输出和时变的强耦合系统。采用单周期控制技术控制三相整流器以减小电流畸变，使输入电流在每个开关周期都能很好跟踪参考电流，使直流输出端存在大量电流谐波时，也能实现较小的输入电流畸变，从而实现高功率因数整流。本文针对现有方法存在的问题提出了基于单周期控制的三相PWM整流器的实现方法。单周期控制是一种非线性控制,它利用可复位积分器使被控量在一个开关周期内跟踪给定参考变化,即在一个周期内消除稳态、瞬态误差,将非线性开关变换成
5、线性开关。利用这种控制可以实现三相PWM整流器的解耦控制。从电路结构上看具有可分离的特性,能够满足用户的不同需求。该控制器同时具有调制和控制的双重功能,因而成为三相PWM整流器的主流控制算法。341.2国内外PWM变换技术的发展状况作为降低谐波的有效措施，PWM技术很早就应用于逆变电源。上个世纪七十年代始，有人尝试将PWM技术引入整流领域，并取得了良好的效果。采用PWM技术的APFC电路可获得单位功率因数和非常接近正弦的输入电流，我们也可以称之为PWM整流电路。与相控整流相比，PWM整流电路对电容、电感这类无源滤波或储能元件的需求大大降低，动态性能
6、也有了很大提高。同APFC技术相比，PWM整流电路具有控制复杂、成本高等缺点，从而限制了它在小功率场合的应用。但在中大功率场合，特别是在需要能量双向传递的场合，PWM整流电路具有非常广泛的应用前景。PWM整流器作为有源功率因数校正器，几乎不需要增加任何硬件开销，即可实现能量的双向传递，且电路性能稳定。PWM整流器配合PWM逆变器可以构成理想的四象限交流调速的变流器，即双PWM变流器。这种变流器输入电流为正弦波，功率因数可调，能量可以方便地回馈电网，受到了广泛的重视。但是PWM整流电路在以后较长时间没有推广使用，其原因一方面是受全控器件发展水平的制约
7、，更主要的原因是谐波问题在当时还不十分突出，缺乏实际需求的动力。随着以IGBT,IGCT,IPM等全控型电力电子器件的逐渐成熟以及现代控制理论的应用发展，为PWM整流电路的大规模实际应用奠定了坚实的基础。把逆变电路中的SPWM技术应用于由MOSFET、IGBT等全控型器件组成的整流电路，可以获得PWM整流电路。通过对其进行适当的控制，可以使输入电流非常接正弦波，且电流和电压同相或反相，功率因数近似为1。这种整流电路又称为单位功率因数变流器。PWM整流电路可以实现畸变很小的正弦化输入电流并实现单位功率因数运行，甚至可以实现能量的双向传输，真正实现了“
8、绿色电能变换”。与传统相控整流器相比，体积和重量可以大大地降低，动态响应速度也得到了显著提高。PWM整流技术是一种积极的谐
