基于电容储能反馈的单相PWM整流器的研究

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单相三电平PWM整流器关键技术研究

单相三电平PWM整流器关键技术研究摘要：随着电力系统的迅速发展和电力负荷的快速增长，传统的整流器无法满足对电力质量和效率的要求。

单相三电平PWM整流器作为一种新型的电力电子装置，具有较低的谐波含量、较高的功率因数和较高的效率等优点，成为了当前研究的热点之一。

本文主要研究了单相三电平PWM整流器的关键技术，包括拓扑结构、控制策略和谐波抑制等方面。

1. 引言单相三电平PWM整流器是一种将交流电转换为直流电的电力电子装置，广泛应用于电力系统中。

它通过控制开关器件的开关状态和占空比，实现对输出电压的调整和控制。

传统的整流器存在谐波较多、功率因数较低等问题，而单相三电平PWM整流器具有较低的谐波含量、较高的功率因数和较高的效率等优点。

2. 拓扑结构单相三电平PWM整流器主要由两个H桥逆变器组成，其中一个H桥逆变器与输入交流电源相连，另一个H桥逆变器与电容并联。

该结构可以实现三个输出电平，从而减小了输出电压的谐波含量。

3. 控制策略单相三电平PWM整流器的控制策略是实现其优良性能的关键。

常见的控制策略包括基于三角载波的PWM控制和基于空间矢量调制的PWM控制。

前者通过在每个半周期内对比较器输出进行调整，实现对输出电压的控制；后者通过改变矢量图形的形状和位置，实现对输出电压和电流的精确控制。

4. 谐波抑制谐波抑制是单相三电平PWM整流器关键技术中的一个重要方面。

为了减小输出电压的谐波含量，可以采用谐波抑制技术，如添加滤波电感、采用多级拓扑结构等。

5. 结论单相三电平PWM整流器作为一种新型的电力电子装置，在电力系统中具有广泛的应用前景。

本文研究了单相三电平PWM 整流器的关键技术，包括拓扑结构、控制策略和谐波抑制等方面。

研究结果表明，采用适当的拓扑结构和控制策略，能够实现较低的谐波含量、较高的功率因数和较高的效率。

然而，由于单相三电平PWM整流器的复杂性，还需要进一步研究和改进，以满足电力系统对电力质量和效率的要求。

单相逆变电路的PWM控制设计与研究

单相逆变电路的PWM控制设计与研究单相逆变电路是将直流电能转换为交流电能的一种电路，广泛应用于电力电子领域。

PWM（Pulse Width Modulation）控制是一种常见的电力电子控制技术，可以通过改变脉宽来控制输出电压或电流的大小。

本文将对单相逆变电路的PWM控制进行设计与研究。

首先，我们需要了解单相逆变电路的基本原理。

单相逆变电路由整流器、滤波器和逆变器三部分组成。

整流器将交流电转换为直流电，滤波器对直流电进行滤波平滑处理，然后逆变器将滤波后的直流电转换为交流电输出。

在PWM控制中，我们通过改变逆变器开关管的导通时间来控制输出电压的大小。

具体的控制策略可以采用多种方式，如单脉冲控制、多脉冲控制、正弦PWM控制等。

下面我们以正弦PWM控制为例进行设计和研究。

正弦PWM控制的基本原理是根据交流电的周期特性，在每个周期内将直流电分为多个小时间段，并根据所需输出电压的大小，决定每个小时间段中开关管的导通时间。

具体的步骤如下：1.确定输出电压的频率和幅值：根据实际需求，确定输出电压的频率和幅值。

2.将一个正弦周期分为N个小时间段：根据所需输出电压的频率，将一个正弦周期分为N个小时间段，每个小时间段的长度为Ts/N，Ts为正弦周期的长度。

3.确定每个小时间段的导通时间：根据所需输出电压的大小，确定每个小时间段中开关管的导通时间。

可以使用查表法、数学计算等方法来确定导通时间的大小。

4.通过控制开关管的导通时间来实现PWM控制：根据上一步确定的导通时间，在每个小时间段中控制开关管的导通和关断。

导通时间越长，输出电压的幅值越大；导通时间越短，输出电压的幅值越小。

5.根据PWM控制的结果进行反馈调节：根据PWM控制的结果，比较实际输出电压和所需输出电压的差异，通过反馈调节来控制PWM的导通时间，使得实际输出电压尽量接近所需输出电压。

以上就是单相逆变电路的PWM控制的基本设计和研究过程。

当然，实际的PWM控制会比以上步骤更加复杂，需要考虑到电路元件的参数、变化范围和非线性特性等因素，同时还要考虑到电路的稳定性和可靠性等方面的问题。

PWM整流器的仿真与分析毕业论文

本科毕业设计论文题目 PWM整流器仿真与分析毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了意。

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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

单相逆变电路的PWM控制设计与研究

单相逆变电路的PWM控制设计与研究
一、什么是PWM控制
PWM（Pulse Width Modulation，即脉宽调制）控制是一种电路控制
方式，它可以通过改变脉冲宽度来调节电压或电流，从而控制电动机的转速、输出功率、驱动器输出功率等等。

二、PWM控制原理
基于PWM控制的单相逆变电路，经过变换后，将电压转换为交流电压
输出，由于它只需要一个单相输入电压，所以它称为单相逆变电路。

PWM
控制的单相逆变电路，由母线电压，振荡电路，反相电路和控制电路四部
分组成。

其中母线电压负责驱动整个逆变电路，振荡电路用于生成PWM信号，而反相电路则可以调整PWM信号的频率，从而影响输出电压的大小；
而控制电路则是控制整个电路的核心，它负责处理PWM信号，控制单相逆
变电路的输出功率。

三、PWM控制的设计
（1）PWM控制电路的设计
PWM控制电路的设计包括三大步骤：
（1）设计PWM信号的编码和产生部分，编码器可以通过改变脉宽来
改变输出电压，从而实现电压的控制；
（2）设计控制电路，控制电路的作用是将控制信号转换为PWM信号，从而控制电路的输出；
（3）设计反馈电路，反馈电路的目的是检测电路的输出，以便根据
实际需要调整PWM的频率，从而实现电机的控制。

能量可回馈的单相PWM整流器研究

能量可回馈的单相PWM整流器研究针对单相全桥电压型PWM整流器，分析了其主电路拓扑和开关模式，根据其稳态矢量关系，指出整流器实现单位功率因数运行，关键在于控制网侧电流。

采用基于滞环电流控制的双闭环控制策略，提高系统的动静态性能。

实验验证了此方案具有能使整流器网侧功率因数接近于1、直流侧电压稳定、能量可回馈等优点，能很好满足控制系统动态性能和静态性能的要求。

还将PWM整流器应用于背靠背永磁同步电机驱动系统中，具有很好的工程实用价值。

标签：整流器；单极性调制；矢量关系；滞环电流控制1 引言电压型脉宽调制（pulse width modulation，PWM）整流器由于具有能量双向流动、功率因数高、谐波污染少等优点，已逐渐代替传统的二极管或相控整流，并广泛应用于工业直流电源、变频调速系统、无功功率补偿、新能源（如太阳能、风力发电）等领域[1-4]。

在PWM整流器技术发展过程中，电压型PWM整流器网侧电流控制策略分为两类：间接电流控制和直接电流控制。

由于间接控制其网侧电流的动态响应慢，且对系统参数变化灵敏，因此此控制策略已逐渐被直接控制策略所取代[5]。

滞环电流控制[6]属于直接控制方案中的一种，技术电路简单，电流动态响应速度快，且对电路参数变化不敏感，对负载适应能力强，无需载波，因此输出电压中不含特定频率的谐波分量。

但滞环电流控制存在开关损耗大的问题，对此，可以选择合适的开关模式来降低其开关损耗。

2 单相PWM整流器的工作原理2.1 主电路拓扑单相全桥电压型PWM整流器的主电路电路拓扑如下图1所示。

图中，Ti （i=1，2，3，4）为功率开关管；Di （i=1，2，3，4）为续流二极管，兼有整流的作用；us为网侧电压；is为网侧电流；Vdc为整流器直流侧电压；idc 为整流器输出电流；ic为直流侧电容电流；iL为负载电流；L为交流侧电感；Cd为直流侧电容；RL为直流侧负载；E为用电负载（最常见的是电动机负载）的感应电动势；图中给出了各个电压、电流的正方向。

单相PWM整流器控制

基于电流模式控制的整流器控制技术
基于电流模式控制的整流器控制技术可以实现对电流的快速响应和精确控制。
PI控制器设计与参数调节
PI控制器可以实现对单相PWM整流器的精确控制与稳定性的提高，需要经过参数调节号的采集与处理
通过电压传感器对电压进行采集和处理。
通过调节控制器的参数来保证电流控制效果的稳定和精确。
谐波抑制技术
谐波抑制方法和技术
谐波抑制技术可以采用主动滤波和无源滤波等方法。
1
2
3
谐波产生原因和影响
单相PWM整流器的谐波会引起负载共振、损耗和电磁干扰等问题。
主动滤波和无源滤波技术介绍
主动滤波技术可以实现快速响应和高效抑制谐波、无源滤波技术则实现了节省成本和降低噪声等优势。
单相PWM整流器控制
本简报介绍了单相PWM整流器的应用领域、工作原理和优势，以及整流器基础知识与原理，控制策略和技术，电压闭环控制，电流闭环控制，谐波抑制技术，故障检测与保护，系统稳定性分析，性能评估与实验验证，应用案例与发展趋势等。
单相PWM整流器的应用领域
单相PWM整流器广泛应用于交流电源、光伏发电、电力电子变换器等领域。通过对交流电的变换和控制，可以实现对各种负载的精确控制。
应用案例与发展趋势
单相PWM整流器在电力系统中的应用案例
单相PWM整流器可以在电力系统中实现对瞬态电压和电流的控制，提高电力系统的性能。
单相PWM整流器的发展趋势和前景
单相PWM整流器未来的发展趋势是高效、可靠、稳定性更高等多个方面的提升。
总结与展望
单相PWM整流器控制的主要观点总结
本简报对单相PWM整流器的应用领域、工作原理与优势、基础知识与原理、控制策略和技术、故障检测与保护、性能评估与实验验证等进行了全面的介绍。

单相PWM整流器瞬态电流控制策略的研究

单相pwm整流器是交流传动系统的重要组成部分3传统的二极管不控整流相控整流相比它具有功率因数高直流侧电压稳定输入电流谐波小开关损耗小电磁污染少等优点近年来高功率因数整流器已成为国内外专家学者研究的热点单相高功率因数整流器主要依赖于新的主电路拓扑结构和控制策略56
第 43 卷第 12 期 2009 年 12 月
近年来，高功率因数整流器已成为国内外专家
学者研究的热点，单相高功率因数整流器主要依赖
于新的主电路拓扑结构和控制策略[5-6]。分析了单相
两电平脉冲整流器的工作原理，介绍了 SPWM 调制
方法，着重分析了瞬态电流控制方法，并通过实验验
证了瞬态电流控制的优越性。
2 整流器原理及其数学模型分析
图 1 示出两电平 PWM 整流器的主电路。网侧
采用 DSP2812 作为控制器进行实验研究，其中网侧电压传感器的变比为 220 V/3 V，交流电流传感器变比为 10 A/3 V，直流侧电压传感器变比为 400 V/5 V。图 6 示出实验结果。
图 6 实验波形
由图 6a，b，d 可见，瞬态电流控制可以实现网侧功率因数接近 1，使直流侧电压稳定，且网侧电流畸变小。图 6a 电压波形有畸变的原因是，（下转第 6 页）
1引言
随着电力电子技术的不断发展，AC/DC 变流装
置已在铁路牵引传动系统中得到了广泛应用。我国
电气化铁路采用单相工频交流 25 kV 供电。单相
PWM 整流器是交流传动系统的重要组成部分[1-3]，与
传统的二极管不控整流、相控整流相比，它具有功率
因数高、直流侧电压稳定、输入电流谐波小、开关损
耗小、电磁污染少等优点[4]。
Udc RL
-i2
$#L2

单相PWM整流器功率解耦策略研究

124单相PWM整流器功率解耦策略研究单相PWM整流器功率解耦策略研究Powes Decoupling Strategy of Single-phase PWM Rectifies吕虎伟（华中科技大学人工智能与自动化学院，湖北武汉430074）孟祥娟李胜朱德文（中核兰州铀浓缩有限公司，甘肃兰州730065）摘要:单相PWM整流器功率耦合导致直流端含有的二次纹波电压，严重影响系统性能,传统的直流端并联大电容抑制纹波的方法降低了系统的功率密度，且电解电容寿命短。

通过分析纹波产生机理,提出了一种基于负载电流反馈的比例谐振控制方法,该方法在直流端附加buck型纹波吸收拓扑，通过比例谐振控制器（PR）抑制直流端二次纹波电压、结构及控制方法简单，并且显著提高了系统功率密度。

最后通过仿真实验验证了该方案的可行性和有效性。

关键词:PWM整流器；负载电流反馈；比例谐振控制；高功率密度Abstract:The power coupling of the single-phase PWM rectifier causes the secondary ripple voltage contained in the DC terminal,which seriously affects the system performance.The traditional method of suppressing ripple by paralleling g large electrolytic capacitor st the DC bus reduces the power density of the system,and the life of the electrolytic capacitor is short.This paper snalyzes the ripple generation mechanism and proposes a proportional resonance control method based on load current feedback.This method adds buck ripple absorption topology on the DC bus,and suppresses the second-order ripple voltage on the DC bus by a proportional resonance controller（PR）.Tha structure and control method are simpla,tha system power density is significantly improved.Finally,the feasibility ynd effectiveness of the scheme are verified by simulation experiments.Keywords:PWM rectifier,load current feedback,proportional resonance control,high power density单相PWM整流器在电力电子领域应用广泛,输入电压和电流为正弦时，变换器交流端瞬时功率由直流部分和交流二次纹波功率组成，由于整流器交流端和直流端瞬时功率守恒即瞬时输入功率和输岀功率守恒，二次纹波功率会传递到直流端,即交流端和直流端存在耦合，导致直流端存在二次纹波电压［1］。

能量回馈型同相供电系统的单相PWM整流器研究

第４６卷第８期
２１０２年８月
电力电子技术
ＰｏｒＥｌｃｒｎｉｓｗｅｅｔｏｃ
Ｖｏ．６，Ｎｏ８１４．
Ａｕｇ．２２０１
能量回馈型同相供电系统的单相ＰＷＭ整流器研究
周京华，潘逸蓖，蓝志茂，李津
（．１北方工业大学，变频技术北京市工程研究中心，北京１０４０１４；２北京先行电气有限公司，北京１０４）．００５
器的新型同相供电系统．可从根本上解决上述问
低开关频率下带来的控制系统滞后增大的问题。
２同相供电装置拓扑结构
新型同相供电拓扑结构如图１所示。
题。这里基于文献［】２中新型同相供电装置拓扑结
ＡｂｔａｔＡｉｎｔｔｅＰＭｅｔｅｆｔｅｓｎｌ — ｈｓＨｏｅｎｔｉｈｅｅｅａｉｅｃｐａｅｐｗｒｓｐｌｓｒｃ：ｍｉｇａｈＷｒｃｉｒｏｈｉｇｅｐａｅＨ— ｐｗｒｕｉｎｔｅｒｇｎｒｔｏｈｓｏｅｕｐｙｉｆｖ
ｃｎｏｐｒｒｎｅｃｕｅｙｔｉｍｄｌｉｅａ．ｉａｙｂｓｄｏｉｔｉｎｌｒｃｓｒＤＰ）ａｄｃｍｌｘｏｔｌｅｏｃａｓｄｂｈｂｇｏｕａｏｄｌＦｎｌ，ａｅｎｄｇａｓａｐｏｅｓ（Ｓｒｆｍａｅｔｎｙｌｉｌｇｏｎｏｐｅｐｏｒｍａｌｌｉｄｖｃ（ＰＤ）ａｈｒｗｒｓｓｍｏｏｅｎｔｉｂｉ．ｈｘｅｍｎａｒｓｌｉｄｃｔａｒｇａｍｂｅｏｃｅｉＣＬ，ａｄａｅｙｔｆｐｗｒｕｉｓｕｌＴｅｅｐｒｅｔｅｕｔｎｉａｓｔｔｇｅｅｔｉｌｅｈ

单相PWM整流器单片机

单相PWM整流器单片机是一种用于控制和实现单相PWM整流的电路，通常用于直流电源的变换和调节。

下面是一个基本的单相PWM 整流器单片机的设计要点：1. 整流器基本原理-单相PWM整流器用于将交流电转换为直流电，通过PWM技术控制晶闸管或MOSFET等开关元件，实现对输入交流电的整流和调节。

2. 系统架构设计-包括输入端、PWM控制单元、电流反馈控制单元、输出端等部分。

-输入端接收交流电源输入，PWM控制单元产生控制信号，电流反馈控制单元实现电流反馈控制，输出端连接整流电路，将交流电转换为直流电输出。

3. 功能设计与实现-PWM控制单元设计：使用单片机生成PWM信号，控制晶闸管或MOSFET的导通和关断，实现对输入交流电的整流和调节。

-电流反馈控制单元设计：通过电流传感器获取输出电流信息，反馈给单片机，实现闭环控制，稳定输出电流。

-保护功能设计：设计过载保护、短路保护等功能，确保整流器和负载的安全运行。

4. 技术实现-选择适合的单片机，如STM32系列、Arduino等，具有足够的PWM 输出通道和计算能力。

-结合PWM输出控制晶闸管或MOSFET，实现对整流过程的精确控制。

-选择合适的电流传感器，如霍尔效应传感器、电流互感器等，用于获取输出电流信息。

5. 测试与部署-对整流器进行功能测试和性能测试，包括输出电流稳定性、响应速度等。

-部署整流器到实际工作中，并进行运行监控和故障排除。

6. 运营与维护-培训操作人员，确保其熟悉整流器的使用和维护。

-定期维护整流器，确保其稳定、安全地运行。

以上是一个单相PWM整流器单片机的基本设计要点，在实际应用中还需要根据具体需求和性能要求做出更详细的设计和实现。

同时，还需要考虑EMC（电磁兼容）设计、故障诊断与保护等方面的内容，以确保整流器的稳定性和可靠性。

单相PWM整流器

单相PWM整流器的研究策略与分析摘要单相电压型PWM整流器是控制的，同时也具有很好的灵敏性，当输入端加入电流以后，其能够得到各个性能参数的以及直流电压的恒定状态，同时性能指标是最佳的选择，能量也实现了从两个方向都流动的效果，得到了大众学者的认可，符合了时代的主题，绿色环保，节约资源。

本篇论文将从详细的介绍一下单相PWM整流器的控制现状，基本的控制原理以及拓扑电路结构图，同时讲一下单相PWM整理器的控制算法，最后自己设计一个电路图，用MATLAB做一个简单的仿真图。

关键词:PWM整流器；瞬时直接电流控制；功率因数ABSTRACTsingle-phase voltage source PWM rectifier is controlled, at the same time, it also has good sensitivity, when added into the input current, which can get of each performance parameter and DC voltage constant state. At the same time, the performance index is the best choice, and energy to achieve the effect from two directions are flowing, has been recognized by the public and scholars, in line with the theme of the times, green environmental protection, conservation of resources.Nonlinear loads are currently being used in large batches, which leads to the introduction of reactive power and harmonics, which affects the quality of the power grid, resulting in unnecessary losses. So this problem has been widely concerned by scholars at home and abroad, how to eliminate the reactive power and harmonic, how to improve the quality of the power grid, improve the power factor.This thesis starts with a detailed look of single-phase PWM rectifier control status, basic control principle and circuit topology structure diagram, also talk about finishing single-phase PWM control algorithm, finally designed a circuit diagram and using MATLAB do a simple simulation diagram.Keywords: PWM rectifier；instantaneous direct current control；APF目录第一章绪论 (1)1.1课题研究背景及意义 (3)1.2 国内外PWM 整流器研究发展现状 (2)1. 关于PWM 整流器数学模型的研究 (2)2.关于PWM 整流器拓扑结构的研究 (3)3. 关于电压型PWM 整流器电流控制技术的研究 (3)4. PWM 整流器系统控制策略的研究.......................................... 错误！未定义书签。

基于有功功率解耦的高能量密度单相PWM整流器

基于有功功率解耦的高能量密度单相PWM整流器王归新;陈海东;汤大猷;方鑫;程维【摘要】单相PWM整流器直流侧含有2倍基波频率的纹波电能,输出电压随负载变化周期波动.传统方法采用无源滤波的方式,通过在直流侧添加大电容滤除低频谐波电流.但这种电容体积较大,不利于设计高能量密度的变换器.本文利用有功功率解耦的方法,利用直流电容存储纹波电能.可稳定输出电压,减小电容值.然后对控制策略进行研究,使用电压电流双闭环控制方法,实现系统快速响应和稳定特性.该方法通过仿真得到验证.【期刊名称】《三峡大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(038)005【总页数】7页(P80-86)【关键词】单相PWM整流器;有功功率解耦;纹波电能;双闭环控制【作者】王归新;陈海东;汤大猷;方鑫;程维【作者单位】三峡大学新能源微电网湖北省协同创新中心,湖北宜昌 443002;三峡大学新能源微电网湖北省协同创新中心,湖北宜昌 443002;三峡大学新能源微电网湖北省协同创新中心,湖北宜昌 443002;三峡大学新能源微电网湖北省协同创新中心,湖北宜昌 443002;三峡大学新能源微电网湖北省协同创新中心,湖北宜昌443002【正文语种】中文【中图分类】TM461单相PWM整流器广泛地运用于电力设备中，如不间断电源(UPS)、直流供电系统．它具有效率高和低谐波的特点．由于单相PWM整流器将电能由交流变为直流，输出的瞬时功率既含有一个直流分量又含有一个交流分量，且交流分量脉动频率为电网频率的2倍[1]．因为输出功率含有低频谐波电流，导致输出电压周期波动．随着负载功率的提升，电压纹波增大．为减少输出电压和输出功率的波动，就必须在直流侧接入大容量电容．虽然大电容能够抑制电压波动，使得输出功率平滑[2-6]．但它的体积较大[7]，使用寿命短．为了解决这些问题，文献[8]提出运用有功功率去耦合的方式，滤除输出功率的交流分量，实现输出电压的稳定．文献[9-13]介绍的几种电路拓扑利用电感或电容的储能特性，将波动的电能储存在储能元件中，减小直流侧电流波动，提高输出电压的稳定性．图1(a)所示电路，利用电感储存纹波电能，通过调制Q5、Q6控制电感电流正弦，使电流交流分量流入滤波电感．既实现对输入电能的滤波功能，又对输出功率进行补偿．同时，由于输出电压稳定，可在直流侧采用小容量电容减小系统体积，提高系统稳定性．但是要使储能电感完全存储纹波电能，在电感大小一定的情况下，负载功率增大，流入电感纹波电流必然增大，这样才能确保滤除脉动功率，维持直流电压稳定．显然地，面对图1(a)电路中的问题，一种方法是增大储能电感容量，限制电流变化范围，但电感容量增大其体积也将增大，系统成本增加．而电感值较小，电感电流增大，电路损耗提高发热严重，同样不利于电路设计．所以尽管电感储能具有稳定耐用的特点，但还存在能量密度低的缺点．图1(b)中辅助储能支路，采用电感电容串联的结构．电容作为储能元件，电感在电容和直流母线之间实现电能传输的作用，避免电容受直流母线电压冲击．当上桥臂Q5导通时，辅助支路工作于buck模式，电容和电感储能．当开关管Q5关断，电感电流由Q6体二极管续流．同理可知，当开关管Q6导通时，支路工作于boost模式，关断时由Q5体二极管续流向直流母线释放电能．由于电容储能的特性，提高电容电压可增加电容储能效率，同时也将减小电容充电电流．另外由于辅助支路工作于电流断续模式，电流存在尖峰．电容电压必须为正极性，电容利用效率低．图(c)电路将LC支路与网侧相连，电容电压调制为正弦，电容利用效率高．图1(c)电路拓扑基本解决了有功功率解耦技术应用问题，但它的辅助电路控制系统计算复杂，而且需要高性能单片机．本文采用直流电容滤波的方式得到如图2所示电路，可减小电容、稳定直流电压和实现电能的双向流动．本文提出单相PWM整流电路如图2所示．由主电路建立直流电压Udc，令C1=C2=Cf，同时用uc1(t)和uc2(t)代表上下电容电压．为了吸收直流电压上的2倍电网频率纹波，将uc1(t)和uc2(t)调制为正弦电压与直流母线电压一半之和．公式可写为：式中，θ角为电容电压uc(t)与电网电压us(t)的相位差，角频率ω为电网基波角频率．电压Uc为交流分量幅值且满足．辅助支路电容电流ic1(t)和ic2(t)可表示为：其中Ic为电容电流幅值．电容瞬时功率pc(t)可写为：为了准确描述功率补偿大小，还需要考虑滤波电感Lf的瞬时功率pLf(t)，它的表达式为：因此，辅助电路的主要瞬时功率pf(t)可表示为假设电网电压如下为实现单位功率因数输入，输入电流必须与电压同相位，则有电流为输入瞬时功率可表示为主电路电感L的瞬时功率可表示为忽略变换器损耗，输入功率与输出功率相等．因此可得到等式为由于负载功率稳定，所以有等式：将式(6)、(9)、(10)和(12)代入式(11)得到利用三角函数，对式(13)等式两边化简式中，)．通过式(14)可得到滤波电容电压交流分量的参考电压与参考相位为图3描述的各电量波形，忽略电感损耗、开关损耗和传输损耗．当主电路工作时，电感电流is跟踪网侧电压相位，实现单位功率因数运行．输入瞬时功率有2倍网侧基波频率的脉动功率，通过辅助支路补偿直流侧输出功率抵消功率脉动，使负载功率达到稳定．图3(c)所示，电容电压交流分量相互抵消，得到稳定直流电压．为了检测有功功率去耦合技术对电容容量的要求，计算电容纹波功率．电感瞬时功率占脉动功率比重较小，不考虑电感和电路损耗的影响．假设电容的脉动电压达到最大值Uc=Udc/2，此时电容利用效率最高．由式(13)忽略电感作用可得：式中，Pload为负载功率且为纹波功率幅值．Ceq为直流侧等效电容．实际电路中直流母线电压不可能完全恒定，存在小范围波动．当辅助支路电容满足有功功率补偿要求时，可在直流侧串联电容，进一步减小电压纹波．与传统单相PWM整流器相比，假设直流侧无脉动功率，同时电压纹波为额定电压的1%，脉动频率为网侧基波频率的2倍．直流电容的计算公式如下：由公式可得，基于有功功率解耦的单相PWM整流器，其直流电容值为传统单相PWM整流器2/25．但在实际电路中，考虑到系统裕量．电压Uc最大值必须小于Udc/2保证电路正常运行．所以应当选择合适的Uc幅值．2.1 电路数学模型单相PWM变换器控制策略较为成熟，在此不再赘述，只讨论辅助支路的控制策略．图4已给出辅助支路电路平均开关模型，电阻r表示等效的电感和电容损耗、开关死区效应．根据图4列写不同回路的状态空间变量的开关周期平均值方程：由等式(20a)、(20b)可得到不同变量的状态空间方程，因为系统的数学模型建立在理想的稳态条件下，所以引入电压uc(t)作为反馈量．由于在实际电路中，系统存在大量噪声和电磁干扰．如果单独依靠采样uc1(t)或c2(t)电压，经过变换得到的uc(t)反馈信号可能与实际值产生误差，影响系统的稳定性．故利用等式uc(t)=(uc2(t)-uc1(t))/2可减小采样误差信号带来的影响，使得到反馈信号更精确．因此，对等式(20a)、(20b)进行等效变换并化简为：根据式(21)，用扰动法求解小信号交流模型．如果对输出电压udc(t)、电容电压交流分量uc(t)、占空比D和电感电流iLf(t)在直流工作点附近作为小扰动，即可得到扰动后状态空间平均方程：根据稳态关系可知，等式(22)直流项之和为零．由于二阶交流项远小于一阶交流项，于是二阶交流项可忽略不计，式(22)化简为系统工作时，因为扰动项udc(t)的幅值(0.5-D)远小于d(t)的幅值Udc，可忽略直流母线电压纹波扰动．对交流小信号模型进行拉氏变换，得到下列传递函数：2.2 控制策略采用电压环控制电容电压uc．因为被控变量为交流信号，为了消除静态误差选用比例谐振控制器(PR)．单一电压环控制结构易受电路纹波功率干扰，由于电压环很难快速跟踪参考值，反馈电压信号含有低频纹波，容易引起电压畸变，导致直流母线电压产生较大纹波．如图5所示，文中提出电压外环电流内环的控制结构．电压环控制电压uc幅值和相位，电流环快速地调整电感电流iLf，抑制电路谐波信号扰动，使电压uc能及时跟踪电压参考量．其中，KPWM为桥路等效增益．为简化分析，暂不考虑uc的扰动，电流内环结构如图6所示．PR控制器角频率ωo为网侧基波角频率(ωo=314 rad/s)，角频率ωc用于调节控制器在谐振频率的增益和带宽，一般选择范围为5～15 rad/s．比例系数KPi控制系统增益，谐振系数KRi决定谐振频率处增益．根据图7所示PR控制器bode图，除在谐振点附近，其增益保值恒定．电流内环中PR控制器可按P控制器进行整定，由于被控对象是工频电流，电流内环只需考虑满足对应50 Hz频率的开环增益Kg(Kg≥6 dB)，同时满足相位裕量γ(30°≤γ≤60°)．考虑电流内环相位裕量γ，计算其开环传递函数的剪切频率ωc．其中ω1=r/L．通过选择合适比例系数KPi满足系统裕量．PR控制器带宽ωc=10 rad/s，谐振系数KRi取值不影响系统裕量，此处取KRi=10．电压外环PR控制器参数整定与内环相似．在设计电压外环时，把内环作为控制对象，内环PR控制器传递函数近似为P控制器．外环整定方式与内环相似．首先整定外环KPv参数，满足系统裕量，然后确定谐振参数KRv．如图8电流环bode图所示，系统在未加控制器校正时，工频频率开环增益为低．加入PR控制器提高了开环增益，可实现对交流信号的快速跟踪．从另一方面看，提高开环增益使得系统的相位裕量降低．在参数整定时，需要综合系统的开环增益和相位裕量，选择最优参数．图9表明，系统未加入PR控制器时，低频段开环增益较低．加入PR控制器提高了系统增益，加快了系统的响应速度，同时进一步消除交流信号静态误差．从图中可得到，系统外环开环增益为9.6 dB，相位裕量为75°．显然采用双环控制结构，抑制了基波倍频的谐波信号，提高了系统响应速度．2.3 电路设计辅助支路电容可根据式(17)得到，只需考虑电感．假设开关频率fs较高，在一个开关周期内，电压uc幅值一定．忽略等效电阻r，当开关管Q5关断、Q6开通时，即在t∈(kTs≤ton<kTs+DTs)范围内，当开关管Q5开通、Q6关断时，即在t∈(kTs+DTs≤toff≤(k+1)Ts)范围内有得到，电感电流纹波幅值有系统稳定工作时，电感电流幅值为iLf=2ωCfUc．考虑极端情况，占空比D=1，且负载为额定功率时Uc的幅值．电流纹波与平均值之比为k，一般取值范围为20%～30%，电感值计算公式为为验证文中所提方法的正确性，建立基于Matlab/Simulink的仿真模型．表1列出基于有功功率解的单相PWM整流系统的参数．图11为系统在额定功率下，基于有功功率解耦的单相PWM整流器与传统变换器直流电压比较．传统变换器直流侧电容为660 μF，纹波电压50 V；新型变换器直流侧电容为330 μF，纹波电压约为4 V．显然，新型变换器能够有效滤除低频谐波电流，减小纹波电压，直流电压更加稳定．图12和图13为负荷在50%～100%之间变换时，直流电压和交流侧电流波形．直流电压可在4个工频周期内达到稳定，响应速度快．交流侧电流变化平稳．图14为交流侧输入电压和电流波形．从图中可知，电压电流同相位．单相PWM 整流器为单位功率因数运行．图15和图16为直流侧电容电压交流分量和电感波形．且波形均为正弦波，与理论分析的结果一致．基于有功功率解耦的单相PWM整流器具有响应速度快、输出功率稳定、纹波电压小等特点．它对2倍频谐波具有抑制作用，可减小主电路谐波电流，降低电磁干扰的影响，增强抗干扰能力．此外，与传统单相PWM整流器相比，新型变换器可选取小容量电容，有利于提高变换器能量密度，减小变换器体积．【相关文献】[1] Musavi F, Eberle W, Dunford W G. A High-performance Single-phase Bridgeless Interleaved PFC Converter for Plug-in Hybrid Electric Vehicle Battery Chargers[J]． IEEE Trans. Ind. Appl., 2011,47(4)：1833-1843．[2] Musavi F, Edington M, Eberle W. Evaluation and Efficiency Comparison of Front endAC-DC Plug-in Hybrid Charger Topologies[J]． IEEE Trans. Smart Grid, 2012,3(1)：413-421．[3] Yilmaz M, Krein P T. Review of Battery Charger Topologies, Charging Power Levels, and Infrastructure for Plug-in Electric and Hybrid Vehicles[J]． IEEE Trans. Power. Electron., 2013, 28(5)：2151-2169．[4] Chao K H, Cheng P T, Shimizu T. New Control Methods for Single Phase PWM Regenerative Rectifier with Power Decoupling Function[J]． In Proc. Power Electron. Drive Syst. Conf., Nov 2009：1091-1096．[5] Fujita H. A Single-phase Active Filter Using an H-bridge PWM Converter with a Sampling Frequency Quadruple of the Switching Frequency[J]． IEEE Trans. Power Electron.,2009，24(4)．[6] Thacker T, Wang R, Dong D. Phase-locked Loops Using State Variable Feedback for Single-phase Converter Systems[J]． Appl. Power Electron. Conf., 2009：864-870．[7] Mao X, Ayyanar R, Krishnamurthy H K. Optimal Variable Switching Frequency Scheme for Reducing Switching Loss in Single-phase Inverters Based on Time Domain Ripple Analysis[J]． IEEE Trans. Power Electron., 2009, 24(4)：991-1000．[8] Huber L, Jang Y, Jovanovic M M. Performance Evaluation of Bridgeless PFC Boost Rectifiers[J]． IEEE Trans. Power Electronics, 2008,23(3)：1381-1390．[9] Wang R, Wang F, Boroyevich D. A High Power Density Single-Phase PWM Rectifierwith Active Ripple Energy Storage[J]． IEEE Trans. Power Electronics., 2011, 26(5)：1430-1443．[10] Li H, Zhang K, Zhao H, et al. Active Power Decoupling for High-Power Single-Phase PWM Rectifiers[J]． IEEE Trans. Power Electronics., 2013,28(3)：1308-1319．[11] Hamid Rezaei, Hasan Rastegar, Mohammad Pichan. A New Active Power Decoupling Method for Single Phase PWM Rectifiers[J]． Iranian Conference on Electrical Engineering，2015， 23(3)：1665-1670．[12] Krein P T, Balog R S. Cost-effective Hundred-year Life for Single-phase Inverters and Rectifier in Solar and LED Lighting Applications Based on Minimum Capacitance Requirements and a Ripple Power Port[J]． in Proc. IEEE Appl. Power Electron. Conf., Feb, 2009, pp.620-625．[13] Yi Tang, Frede Blaabjerg, Poh Chiang Loh. Eoupling of Fluctuating Power in Single-Phase Systems Through a Symmetrical Half-Bridge Circuit[J]． IEEE Trans. Power Electronics., 2015，30(4)：1855-1865．。

单相桥式PWM整流仿真研究

单相桥式PWM整流仿真研究[摘要] 本文研究了基于空间电压矢量的单相桥式PWM整流器的控制系统，控制策略采用网侧电流控制，并在Matlab/Simulink下建立其仿真模型，仿真结果表明该策略具有良好的稳定性能和快速的动态响应。

[关键词] 空间电压矢量单相桥式PWM整流仿真1.引言PWM整流器网侧呈现出受控电流源的特性，这一特性使PWM整流器及其控制技术获得进一步的发展和拓宽，并取得了更为广泛和更为重要的应用。

本文重点研究空间矢量PWM控制技术，对单相桥式PWM整流器进行模型分析，并通过Simulink仿真来证明这种控制技术的可行性。

2.单相桥式PWM整流器拓扑结构单相桥式PWM整流器的主电路只有两个桥臂，采用4个IGBT功率器件实现整流。

图1单相桥式电压型PWM整流器主电路图1所示为单相桥式电压型PWM整流器主电路结构。

其中为电网电压，为进线电感，为交流侧等效电阻，C为直流储能滤波电容。

3.单相桥式PWM整流器的网侧电流控制整流器的网侧电流控制结构如图2所示，忽略开关动作对整流器的影响，将PWM整流单元近似为一增益环节K。

为控制器的传递函数，和分别为交流电网的等效电阻和电感，为电网电压，为网侧电流给定，为PWM整流器交流侧电压。

由图3可得PWM整流器网侧电流为：（2）经过变换后得：（3）式中，。

图2单相桥式PWM整流器的电流控制动态结构图4.仿真分析根据系统控制原理，在Matlab/Simulink中构建系统仿真模型。

仿真参数如下：电源电压：310V；电抗器：5mH 0.02Ω；直流侧电容：5mF；电阻：13.5Ω；直流侧电压给定：1200V。

（a）电网相电压、线电流波形（b）单相桥式PWM整流器直流侧电压图3 仿真波形图3（a）为电网相电压、线电流波形，（b）为直流侧电压波形。

图3（a）可以看出采用这种控制方案输入交流侧的电流波形为正弦波且与输入交流电压相位相同，基本实现了单位功率因数，图3(b) 可以看出直流输出电压响应快。

用于电动汽车充电的单相PWM整流器调制方式研究

用于电动汽车充电的单相PWM整流器调制方式研究孙向东;杨惠;李佳;任碧莹【摘要】针对用于电动汽车充电的单相电压型PWM整流器,对其单极性调制方式和双极性调制方式进行了对比研究,结合两种调制方式的优点,提出了单极性调制与双极性调制相结合的混合调制方式,解决了单相电压型PWM整流器在单极性调制时过零点附近电流畸变较大和双极性调制时电路开关损耗较大的问题.搭建了实验平台,实验结果证明了混合调制方式的可行性和正确性.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2016(046)003【总页数】5页(P34-38)【关键词】PWM整流器;混合调制方式;开关损耗;电流畸变【作者】孙向东;杨惠;李佳;任碧莹【作者单位】西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西西安710048;西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西西安710048;西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西西安710048;西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西西安710048【正文语种】中文【中图分类】TM461在我国，电动汽车的发展备受政府和汽车行业的关注，政府已出台多个补助政策来推广电动汽车，在多个省市投资建设电动汽车充电站，来确保电动汽车用户的利益［1］。

充电站的核心设备是AC/DC整流电路，整流电路的发展经历了不控整流、相控整流到PWM整流的发展历程，其中PWM整流器不仅解决了不控整流和相控整流中功率因数低、网侧电流畸变严重的问题，同时还具备能量双向流动和动态响应较快的优点［1］，因此被广泛应用于不间断电源、电动汽车充电桩、可再生能源等系统中［2-4］。

图1为单相电压型PWM整流器用于电动汽车充电的电路框图，假设电动汽车内部的储能系统由超级电容器和锂电池混合组成，每个储能介质由各自的双向DC/DC变换器实现充电控制。

本文主要研究图1所示的单相PWM整流器处于整流状态时的调制方式。

对于单相电压型PWM整流器而言，传统的PWM调制方式有两种，即双极性调制与单极性调制［5］。

单相PWM整流器直接电流控制策略的研究

单相PWM整流器直接电流控制策略的研究单相PWM整流器直接电流控制策略的研究【摘要】通过对单相PWM整流器的控制思路的提出，分析并总结了单相PWM整流器直接电流控制的几种控制策略，分析了每种策略的工作原理和优缺点，并总结和展望了单相PWM整流器直接电流控制技术的发展趋势。

【关键词】单相PWM整流器；直接电流控制1.前言随着电力电子技术的发展，功率电子设备的应用越来越广泛，致使大量的非线性负载涌入电网，给电力系统的电压和电流都带来了越来越严重的谐波污染。

而PWM整流器提高了系统的功率因数，降低了对电网的谐波污染，得到了人们的重视。

根据输入电感电流状态PWM整流器可分为电流断续工作模式（DCM）和电流连续工作模式（CCM），由于CCM模式具有输入输出电流纹波小、滤波容易、器件导通损耗小、适用于大功率场合等优点，得到了更多地关注。

在CCM模式中，根据是否直接选取瞬态电感电流作为反馈量，又可分为直接电流控制和间接电流控制。

间接电流控制结构简单、无需电流传感器，但是它最大的缺点是电流动态响应缓慢，甚至交流侧电流中含有直流分量，且对系统参数波动较敏感。

相对于间接电流控制，直接电流控制把整流器的输入电流作为反馈和被控量，形成电流闭环控制，使电流动、静态性能得到了提高，同时也使网侧电流控制对系统参数不敏感，从而增强了电流控制系统的鲁棒性[2][3]。

所以，直接电流控制技术有着非常广阔的应用前景和使用价值。

2.单相电压PWM整流器原理框图单相电压型PWM整流器的拓扑结构如图1所示，它主要由三部分组成：交流回路、功率开关桥路、直流回路。

其中交流回路包括交流电动势、网侧电阻及网侧电感等；直流回路包括由电感和电容组成的串联谐振电路用来滤除电网的2次谐波分量、滤波电容及负载等；功率开关桥路由四个反并联二极管的IGBT组成[1]。

单相PWM逆变器的控制思路是：在保证直流侧电压稳定的情况下，使交流侧的电流与电压尽可能的保持同相位，从而使交流侧的功率因数为1。

学术︱储能电感电流限定单周期控制单相电流型PWM逆变器研究

学术︱储能电感电流限定单周期控制单相电流型PWM逆变器研究福州大学电力电子与电力传动研究所的研究人员陈亦文、邱琰辉等，在2015年第14期《电工技术学报》上撰文，为了克服传统单相电流型PWM逆变器存在的储能电感及其电流大、输出电压波形畸变严重的固有缺陷，提出了一种具有储能电感电流限定的单周期非线性控制单相电流型PWM逆变器，储能电感电流在高于和低于限定值两种情况时逆变器分别工作在续流方式和Boost方式。

深入分析研究了这种逆变器一个低频输出周期内的八种电路模式、开关状态方程和高频开关工作过程等稳态原理特性，推导出了电压传输比、储能电感电流限定值、储能电感、输入和输出滤波器、功率开关电压和电流应力等主要参数的设计准则。

设计并研制成功的1kVA 110VDC/220V50Hz逆变器样机具有单级升压变换、变换效率高、输出波形质量高、储能电感小等优点，证实了所提出研究方案和理论分析的正确性，有效地克服了传统单相电流型PWM逆变器的固有缺陷。

电压型变换器具有降压特性、输入电流纹波大、负载短路时可靠性低、输出容量大等特点；反激型变换器具有升降压特性、负载短路时可靠性高、输入电流纹波大、输出容量小等特点；电流型变换器具有升压特性、输入电流纹波小、负载短路时可靠性高、输出容量大等特点[1]。

电压型和反激型变换器输入电流脉动大，其高次谐波电流不但会以传导和辐射的方式干扰周围电子设备，而且会产生畸变功率、降低变换效率；电流型变换器的储能电感位于输入侧，输入电流脉动小、对电源产生的电磁干扰小，输入侧电流易于控制。

因此，电流型变换器在要求输入电流纹波小、单级升压大容量电能变换场合具有重要的应用价值。

人们对电流型DC-DC、AC-DC、AC-AC变换器和三相电流型DC-AC的研究，已取得了显著的成果[2-8]，而对单相电流型DC-AC 变换器的研究仍处于积极探索之中[9-13]。

其原因是输出电压低于输入电压期间储能电感无法去磁，并且存在储能电感电流急剧上升、输出波形严重畸变和储能电感取值过大等固有缺陷。

储能系统中PWM整流器的研究的开题报告

储能系统中PWM整流器的研究的开题报告一、选题背景随着能源消耗的不断增加，绿色、可再生能源的开发和应用日益受到重视。

光伏发电作为典型的可再生能源，受到了广泛的关注和应用。

但是光伏发电系统受天气、地形等条件的限制，其输出电压和电流具有一定的波动性，需要进行储能以保证电能的稳定供应。

而 PWM 整流器由于具有高效、可控性强、适应性强等优点，成为了储能系统中重要的组成部分。

二、研究目的本文旨在研究 PWM 整流器在储能系统中的应用，并探索其在光伏发电储能系统中的优化方法。

三、研究内容1. PWM 整流器的原理及应用；2. 光伏发电储能系统的结构和特点；3. PWM 整流器在光伏发电储能系统中的应用及其优缺点；4. 优化 PWM 整流器的控制策略；5. 硬件和软件的设计与实现；6. 实验验证与分析。

四、研究方法1. 文献资料分析法：分析 PWM 整流器在储能系统中的应用现状和发展趋势；2. 数学建模法：通过数学建模分析 PWM 整流器的控制策略；3. 实验验证法：基于硬件和软件的设计，进行实验验证，并分析实验结果。

五、研究意义1. 深入探究 PWM 整流器在光伏发电储能系统中的应用，可以提高光伏发电的利用效率，提高新能源在电网中的安全性和稳定性；2. 研究 PWM 整流器的控制策略，可以优化储能系统的性能，提高储能效率；3. 硬件和软件的设计与实现，有利于推动储能技术的发展，并提高其应用实践的可靠性和有效性。

六、进度安排第一周：了解 PWM 整流器原理及应用；第二周：研究光伏发电储能系统的结构特点；第三至四周：研究 PWM 整流器在光伏发电储能系统中的应用；第五至六周：研究 PWM 整流器的优化控制策略；第七至八周：进行硬件和软件的设计与实现；第九至十周：进行实验验证；第十一至十二周：分析实验结果，完成论文撰写。

单相电压型PWM整流器波形分析

单相电压型ＰＷＭ整流器波形分析对于单相VSR而言，其交流侧基波电压控制有两种PWM的调制方式，即双极性调制和单极性调制。

以下将根据双极性ＰＷＭ的调制方式，分析单相电压型PWM整流器（如图1所示）。

图1 单相电压型PWM整流器基于matlab的波形分析及仿真结果将图1的单相电压型PWM整流器在matlab中建立仿真模型如下图所示：图2　单相电压型PWM整流电路仿真模型系统仿真参数如下:交流侧电网电压220V,工频直流侧电阻R L=10Ω。

主电路储能元件参数为L=3 Mh,C=143μF。

PI参数Ki=2.3,τi=128。

图3 控制信号的时序分布（1）交流侧电压v(t)若单相VSR直流侧电容足够大，则在PWM过程中可近似认为其直流侧电压为一定值，即v dc(t)＝V dc。

这样当采用双极性调制时，单相VSR交流侧电压v(t)波形为幅值在V dc、-V dc间切换的PWM波形。

第k周期中v(t)波形如图4所示。

图4 交流测电压波形（2）电感端电压v L(t)单相vsr网侧电感端电压v L(t)等于电网电动势e(t)与其交流侧电压v(t)之差，即v L(t)＝e(t)－v(t)。

若令e(t)＝E m sinωt，且当开关频率远高于电网基波频率时，第k个开关周期中e(t)可近似为一常值，即e(t) ≈ e(kT s)=E m sinωkTs。

其中，kT s ≤ t ≤ (k+1)T s。

如图5所示。

图5 电感电压波形（3）网侧电流i(t)若忽略单相VSR网侧电阻，则网侧电流i(t)为：i(t)=1/L∫v L(t)d t=1/L∫[e(t)－v(t)]d t得第ｋ个开关周期网侧电流表达式为：i(t′)=1/L(E m sinωkTs-V dc)t′+i(t′=0) (0≤t′<t on)；i(t″)=1L(E m sinωkTs+V dc)t″+i(t″=0) (0≤t″<T s - t on)；当开关频率足够高，且在稳态条件下，各区间电流初始条件满足：i(t′=0)＝i(t″＝t s-t on)；i(t′=t on)=i(t′=0)；因此，求得第ｋ个开关周期中，VSR网侧电流脉动峰峰值为：Δi km＝i(t′=0) - i(t′＝t on)= V dc - E m sinωkTs Lt on (V dc>E m)由于采用双极性PWM控制，第k个开关周期中的PWM占空比D k＝(2t on-T s )/ T s；得：Δi km=[T s (V dc-E m sinωkTs) (1+D k)] / 2L网侧电流i(t)波形如图6所示。

基于PR的单相PWM整流器电流控制研究

基于PR的单相PWM整流器电流控制研究
摘要：单相PWM 整流器电流控制系统被控量为单相正弦量,无法像三相PWM 整流器双闭环控制系统一样,采用同步坐标系下的直流PI 调节器实现网侧电流的零静差调节。

本文将PR 调节器应用于单相PWM 整流器网侧正弦电流的控制,克服了单相交流系统中PI 调节器的缺陷,减小了谐波含量。

同时对单相PWM 整流器控制系统进行了仿真分析,结果表明系统能实现单位功率因数电能转换和电能的双向流动,电源电压、频率及负载变化时,网侧电流均可以实现零
静差跟踪给定正弦给定电流,同时直流侧电压有较好的稳定性和抗干扰性。

1.引言
单相PWM 整流器由于其所用电力电子器件少、控制系统简单而被广泛应用于电力机车牵引[1]、可再生能源的并网发电[2]、能量可双向流动的级联型多电平变频器的有源前端[3]等。

PWM 整流器交流侧电流有多种控制方法，例如，电流滞环控制、线性PI 控制、预测电流控制等。

电流滞环控制结构简单、鲁棒性强，但是它有开关频率不固定，存在滞环宽度两倍的电流误差等缺点[4]。

对于三相PWM 整流器，可将静止ABC 坐标系下的正弦电流转换到同步dq 坐标系下的直流量进行PI 调节以实现零静差控制，但对于单相PWM 整流器，很难实现这种变换，PI 调节器无法实现电流的零静差控制[2]，而预测电流控制的控制性能受被控对象和给定预测电流的限制[5]。

本文针对以上问题，在单相PWM 整流器中引入PR 调节器进行正弦电流控制，该方法不需要坐标变换，也不需要特别高的开关频率就可以实现与dq 坐标系下PI 控制相媲美的稳态及动态性能。

国外已有文献将PR 调节器应用于电力机车牵引[1]和可再生能源并网发电[2] 中的单相PWM 变流器的控。