单周期控制及其在电力电子中的应用毕业论文

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1、单周期控制及其在电力电子中的应用毕业论文目录摘要IABSTRACTII1绪论11.1单周期控制技术概述11.2单周期控制技术的理论研究11.2.1单周期控制变换器可行性研究11.2.2单周期控制变换器的建模11.2.3单周期控制变换器的稳态和动态性能研究11.3单周期控制技术在电力电子领域的应用22单周期控制技术42.1单周期控制的基本原理42.2单周期控制的控制机理62.3单周控制与PWM控制方法的比较93单周期控制在功率因数校正中的应用103.1单周期控制单相BoostPFC工作原理103.2单周期控制单相BoostPFC控制回路设计114单周期控制技术在全

2、桥逆变器中的应用144.1单周期控制单相全桥逆变器的原理144.2双极性控制模式154.3双极性控制模式数字控制算法的实现164.4单极性控制模式175电力电子电路的仿真205.1MATLAB/Simulink仿真平台20365.2示波器的使用和数据保存215.3Simulink模块库235.4单周期控制单相BoostPFC仿真255.5单周期控制器双极性控制模式的仿真275.6单周期控制器单极性控制模式的仿真30结论33参考文献34致谢351绪论1.1单周期控制技术概述美国加州理工学院K.M.Smedley博士在上个世纪90年代初期提出了一种在开关放大器的PW

3、M技术上发展起来的大信号、非线性控制理论，即单周期控制理论。它通过对开关占空比的控制，让开关变量平均值在每个开关周期中都严格等于控制参考量或与控制参考量成正比。也就是说让其平均输入电流跟踪参考电流，同时不受负载电流管制，这样就算负载电流谐波很大，输入电流也不畸变。现阶段，由于单周期控制的简单结构、快速度响应、稳定性及高精度、高速度和高抗干扰等特点，使其发展迅速且遍及各个领域。就电力电子中的应用来讲，有DC/DC变换器、不间断电源、有源滤波器、逆变器、交流稳压电源、光伏电源、最大功率跟踪控制、功率因数校正、功率放大及静止无功发生器等。在国外已有公司致力于单周期模块

4、商业化。1.2单周期控制技术的理论研究单周期控制是非线性控制和开关电路的结合，并在一个开关周期内抑制输入扰动，因此在各种开关变换器中得到广泛使用。单周期控制输出有效地跟踪参考信号，具有快速响应、恒定的开关频率、跟随性强、鲁棒性好和适应性强等特点。1.2.1单周期控制变换器可行性研究36研究单周期控制变换器的线性开关系统时，我们以DC/DC变换器为例。在一个和多个输出可控周期充要条件下，以基本周期建立DC/DC变换器非线性开关模型，在一个周期和多个周期内对Buck、Boost和Buck/Boost变换器的输出可控性进行研究。研究表明，在一个和多个周期内上述基于单周

5、期控制的变换器均输出可控，即证实了单周期控制变换器的可行性。1.2.2单周期控制变换器的建模随着高性能计算机建模软件的大众化，让单周期控制器的建模得以轻松实现。例如在三相有源电力滤波器的应用中，采用开关信号流图，用相关软件对其主电路及控制电路进行建模，生成大信号，让我们系统了解了有源滤波器工作过程。随着一些高性能数学分析软件的普及，用数据分析结合软件建模，让单周期控制变换器的建模得以更精确，实践更容易。以DC/DC变换器为例，结合采样数据建模和分析法，可得出系统的大信号分析、稳态分析和小信号分析。1.2.3单周期控制变换器的稳态和动态性能研究以单周期控制的Cuk

6、电路为例，其动、稳态性能的分析，是以平均状态空间方法的D/d法实现的。其中：D——控制电路开环稳态条件下占空比，d——反馈占空比调制。这让多变量单一化，即对多变量的分析转变为对单变量的分析。这样可将对状态矢量的分析转变为对单变量和D的分析,然后提出系统在允许条件下工作在稳定平衡点的最大占空比工程算法，使稳定性判据简化。单周期控制算法的收敛条件可用庞加莱映射法证明。庞加莱映射法指出，发散只会发生在一个狭窄线性周期内，故要保证全局稳定性，只需部分满足其收敛函数。若系统工作不在收敛域内，因收敛条件限制，其状态会自动转为收敛域内。1.3单周期控制技术在电力电子领域的应用

7、单周期控制简单结构，快响应速度，良好稳定性，高精度、高速度及高抗干扰的控制要求，使其优于其他PWM控制法。目前单周期控制在电力电子领域的应用广泛，如：DC/DC变换、不间断电源、有源电力滤波器、光伏电源最大功率点跟踪控制、功率放大和功率因数校正等。重庆大学学者在对单周期控制功率因数的研究基础上，提出一种全新的三相高效率BoostPFC拓扑结构。他们在研究过程中，主要致力于对流过主开关电流进行分析，通过让流过主开关电流最大程度减小的方式，来达到在高频率工作状态下也不引起大开关损耗的目的。这种方法在功率因数校正上得到很好的验证，目前已通过试验样机调试。而燕山大学学者

8、主要研究了单周期控制的单