單周期控制及其在電力電子中的應用畢業設計-資料下載頁

　　

【正文】 BT；DDDD4——Diode； ——Terminator；V——Voltage Measurement；L、C——3Phase RLC Series Load；K——Gain；1/s——Integrator；0、——Constant；RS——SR FlipFlop；25KHz——Pulse Generator；du/dt——Derivative； ——Saturation；Memory；Relay；Substract；Sine Wave；TriggerBased Linearization。將上述模塊按圖 連接，得到雙極性模式 MATLAB 仿真圖。參照了相關論文文獻，對雙極性模式的仿真參照了對逆變器在以下幾種情況下進行進行仿真:①接阻性負載；②接感性負載；③接非線性負載。感性負載無功功率占 60%。非線性負載為整流橋負載是仿真結果如下：圖 輸出電壓和橋臂上、下管驅動 圖 突加﹑突卸阻性滿載 outi攀枝花學院本科畢業設計（論文） 5 電力電子電路的仿真31圖 突加、突卸阻性滿載 圖 突加、突卸感性滿載Li outi圖 突加、突卸感性滿載 圖 突加、突卸非線性負載Li Li輸出電壓與橋臂上下管驅動信號如圖 所示；突加、突卸阻性滿載時輸出電壓、輸出電流和輸出電壓、電感電流分別由圖 和圖 所示；突加、突卸感性滿載時輸出電流和輸出電壓、輸出電流分別由圖 和圖 所示；突加非線性負載時輸出電壓、輸出電流和電感電流如圖 所示。通過以上仿真分析可得：雙極性模式對阻性負載和感性負載都有很強的帶載能力，輸出電壓在輸出突加阻性或感性滿載時，幾乎不受影響。非線性負載在一個輸出電壓周期內也可以調節過來。 單周期控制器單極性控制模式的仿真對單極性控制模式建立 MATLAB 仿真模型，其參數參照雙極性模式下的MATLAB 仿真。單極性模式的 MATLAB 仿真框圖如圖 。圖 單周控制框圖，據圖 ，選取相應模塊：LOLO2——Merge；NOT——Logical Operator；In1,In2；Constant；Integrator；TriggerBased Linearization；Gain；Switch；Substract；Memory；Relay；Pulse Generator；SR FlipFlop；Bus Creator,Bus Selector；Out。由圖 ,連接攀枝花學院本科畢業設計（論文） 5 電力電子電路的仿真32以上模塊，構成單周控制框圖，然后 Create System 把系統進行封裝，得到的模塊即為圖 所示 OCC 模塊。據圖 ，選取相應模塊： ——To outIWorkspace；THD/signal——Signal Specification；Subsystem；IGBT；Diode；Terminator；Voltage Measurement；Gain；3 Phase RLC Series Load；OCC；Substract；Derivative；Integrator；Sine Wave；Scope。由圖，連接以上模塊，構成單極性模式的 MATLAB 仿真框圖。參考相關文獻，單極性模式 MATLAB 的仿真中，設逆變器分別接以下負載：①阻性負載；②感性負載；③非線性負載。分別對其進行仿真。感性負載無功功率占 60%，非線性負載是整流橋負載。圖 單極性模式 MATLAB 仿真框圖圖 單周控制的框圖輸出電壓和 SS2 驅動信號如圖 所示，其中一橋臂上的開關管工作在工頻狀態，這樣可降低開關損耗；突加、突卸阻性滿載時輸出電壓、輸出電流和攀枝花學院本科畢業設計（論文） 5 電力電子電路的仿真33輸出電壓、電感電流分別由圖 和 所示；突加、突卸感性滿載時輸出電流和輸出電壓、輸出電流分別由圖 和圖 所示；突加非線性負載時輸出電壓、輸出電流和電感電流如圖 所示。通過仿真分析可得：單極性模式對阻性負載和感性負載都有很強的帶載能力，輸出電壓在輸出突加阻性或感性滿載時，幾乎無影響。而非線性負載帶載能力也明顯。圖 及 S1﹑S2 的驅動信號 圖 突加﹑突卸阻性滿載outU outi圖 突加﹑突卸阻性滿載 圖 突加﹑突卸感性滿載Li outi圖 突加﹑突卸感性滿載 圖 突加﹑突卸非線性負載Li Li以下給出單極性控制模式下輸入電壓擾動的仿真情況。給定如下條件：輸入攀枝花學院本科畢業設計（論文） 5 電力電子電路的仿真34電壓 375V 突變到 475V，再由 475V 突變到 375V。輸入、輸出電壓波形如圖。輸入電壓和 PID 調節波形如圖 。由圖可知，輸入電壓突變時，受前饋輸入電壓影響，使輸入電壓變化得到系統的很快響應。圖 和 圖 和 PID 輸出inUout inU根據以上的仿真結果和相關分析，單極性控制模式下的單周期逆變器不論是在阻性還是在非線性負載情況下，都具良好輸出電壓質量，并且輸入電壓突變也無太大影響，同時對負載突變響應迅速。本章對 MATLAB 軟件進行了簡單介紹，簡要介紹了 Simulink 仿真平臺、示波器（Scope）的使用和 Simulink 模塊庫。分別對單周期控制單相 Boost PFC 電路、單周期控制器的雙極性控制模式、單周期控制器的單極性控制模式進行了 MATLAB在 Simulink 下的仿真驗證。得出單周期控制 Boost PFC 變換器的高功率因數、高效率、簡單結構、工作穩定等優點以單周期控制器的雙極性和單極性模式下的良好的帶載效果等特點。驗證了單周期控制在單相 Boost PFC 電路、單周期控制逆變器中的可行性。攀枝花學院本科畢業設計（論文） 結論35結論單周期控制技術是 90 年代初期，在 PWM 控制技術基礎上發展起來一種非線性大信號的理論，亦是一種模擬的 PWM 控制技術。其實質是通過控制開關占空比，讓每個開關周期內開關變量的平均值嚴格等于控制參考量或與控制參考量成正比。單周期控制的特點有：簡單結構、快速度響應、良好穩定性及高精度、高速度、高抗干擾、魯棒性好和適應性強等。近年來單周期控制技術發展迅速，特別是因為單周期控制是非線性控制和開關電路的結合，并在一個開關周期內抑制輸入擾動，因此各個領域幾乎都會涉及并投入應用。本文對單周期控制在電力電子中的應用進行了研究，介紹了單周控制理論的原理和現狀。簡略介紹了單周期控制理論在電力電子技術中的 DC/DC 變化器、逆變器、不間斷電源、交流穩壓電源、有源濾波器、開關功率放大器、功率因數校正和靜止無功功率發生器等中的一些應用和現態。較為系統的分析了單周期控制Boost PFC 和單周期控制全橋逆變器的工作原理。對單相全橋逆變器進行了較為詳細的分析，并對其單周期控制技術進行研究。從單極性和雙極性兩種模式下的單周期逆變器進行了分析論述。采用 MATLAB 對單相全橋逆變器以及雙極性和單極性模式下的單周期逆變器進行建模仿真，使單周期控制的可行性得到驗證。迄今為止，實驗研究人員對單周期控制在電力電子中的應用做了詳細全面的分析研究，并取得了相當可觀的成果。另一方面，實驗研究人員還致力于單周控制關于工業等方面的應用，就現今而言，由于多方面的原因，這一研究總體仍停留在理論的分析和實驗的仿真上，能真正運行到生產過程和工程實踐的真正試驗成品少之又少。在本文的敘述中，已經提到了單周期控制技術的一些固有優點和特別之處，同時在單周期控制技術仿真過程中也了解到了參數設計的必然性。雖然單周期控制技術存在很多優點，但是也有不足之處，如何通過參數設計更好的表現單周期控制技術的穩定性、魯棒性、動態和靜態響應等特性，讓其優點更為突出的表現，為今后的單周期控制技術研究提供了又一個很有價值的方向。本論文在構思和寫作過程中，由于個人能力的有限，在單周期控制及其在電力電子中應用有些方面只做了簡略的敘述，沒有進行深入探討研究。單周期控制技術及其應用的研究涉及范圍大，本文涉及到的關于電力電子方面的應用只是其中很小的一部分，在其他領域，現今也取得了一些成果，隨著社會的不斷發展和科學技術的不斷進步，單周期控制技術及其應用會對社會做出更大的貢獻。攀枝花學院本科畢業設計（論文） 參考文獻36參 考 文 獻[1] ［Ｄ］.西安:西北工業大學,2022.[2] ［Ｄ］.南京:南京航空航天大學,2022.[3] 武志賢，蔡麗娟，［J］.電氣傳動，2022,35﹙10﹚:2324.[4] 朱鋒, Boost PFC 變換器分析與設計［J］.電力電子技術，2022，41﹙1﹚:100101.[5] 任海鵬, Boost變換器仿真研究和實驗驗證[J].電工技術學報，2022，25﹙5﹚:3135.[6] 胡宗波， 功率因數校正變換器單周期控制適用性的理論分析和實驗驗證[J].中國電機工程學報，2022，25﹙21﹚:2023.[7] 陳堅．電力電子學——電力電子變換和控制[M].北京：高等教育出版社，2022.[8] 林渭勛．現代電力電子技術[M].北京:機械工業出版社，2022.[9] 徐德鴻．電力電子系統建模及控制[M].北京:機械工業出版社，2022.[10] 陳堅．電力電子技術及應用[M].北京：中國電力出版社，2022.[11] 周淵深．電力電技術與 MATLAB 仿真[M].中國電力出版社，2022.[12] 洪乃剛．電力電子、電機控制系統的建模和仿真[M].北京:機械工業出版社，2022.[13] 洪乃剛．電力電子技術基礎[M].北京：清華大學出版社，2022.[14] 林輝,王輝．電力電子技術[M].武漢：武漢理工大學出版社，2022.[15] 嚴克寬，張仲超．電氣工程和電力電子技術[M].北京：化學工業出版社，2022.[16] 王兆安，黃俊．電力電子技術（第四版）[M].北京：機械工業出版社，2022.[17] 胡榮強，姜久春，王健強等．單周數字控制光伏并網逆變器設計[M].北京：機械工業出版社，2022.[18] Keyue M Smedley,Slobodam Control of Switching Converters IEEE,1995:625633.[19] Qiao Chong,Zhao Zhengming,Liu Yunfeng et al Comparisons of PWM and Onecycle Control for Digital Power Amplifiers Power Electronics and Motion Control Conference,Proceedings PIEMC 2022,3:11761180.[20] Enrico Santi,Slobodam Cuk,Modeling of Onecycle Controlled Switching Converters IEEE,1992:131138.攀枝花學院本科畢業設計（論文） 致謝37致 謝在我畢業論文完成之際，謹向我的導師 XXX 老師表示衷心的感謝與深深的敬意。感謝 X 老師一直以來在論文上的悉心指導和生活上的關懷。X 老師嚴謹的治學態度、務實的工作作風、廣博的理論知識、豐富的工作經驗、強烈的責任心和事業心給我留下了深刻的印象，使我受益匪淺，同時也會影響我一生。在此，再次對 X 老師表示最衷心的謝意！感謝 XX 在論文上給予我的無限支持與幫助，指導給我分析解決問題的方法，提高了我的實踐能力和經驗。感謝在我寫了論文過程中對我幫助的 XX、XX、XX 等人。是他們對我無私的幫助，在我有困難時伸出援助之手，幫我分析問題，解決困難，才使得我的論文順利完成。感謝舍友 XX 在論文排版上對我的幫助。感謝你在大學四年與我共同度過的美好時光，因為有你的相伴，生活中充滿了歡聲笑語，認識你是我一輩子的財富。最后，我要感謝我的父母。感謝你們多年來對我的支持和鼓勵。你們永遠是我前進的動力和堅強的后盾。謹以此文獻給所有關心、支持和幫助我的老師、親人和朋友們！最后向審閱此文的專家和老師致敬！