1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

文 献 综 述

1.课题的研究意义和应用价值

随着电力电子技术的飞速发展，电力电子变流装置如变频器、逆变电源、高频

开关电源等已经广泛的应用于电力系统、化工、石油天然气、轨道交通、矿业、冶

金、港口机械、新能源、通讯、家电等行业。上个世纪九十年代，随着人们实际应用需求的提高，原来的不控型和半控型整流器的不足慢慢显现出来。不控型整流器仅允许从交流侧向直流侧传输电能，功率因数较低，且存在很高的谐波电流。半控型整流器的交流侧电流、直流侧电流、直流侧电压均存在谐波，当谐波注入电网时，便形成了所谓的电网”污染”，与此同时，交流侧的功率因数也很低。因此，全控型PWM整流器开始成为人们研究的热点。

电力电子装置的应用日益广泛，电网谐波和无功问题日益严重，各国相继制定了严格的谐波和无功治理标准。传统的整流装置如不控整流或半控整流都会产生大量的电流谐波和无功功率，而PWM整流器具有输入电流谐波小、功率因数可控等优点，因而具有广泛的应用前景。

2.发展及国内外研究现状

PWM技术出现于20世纪60年代，它拥有固定的开关频率，通过改变功率开关器件的开通占空比调节输出量的大小，最初应用于直流变换电路。后来，日本学者B.Mokrytski将PWM技术与频率控制相结合应用于交流电机控制的逆变电路中，这种变革性的方法使逆变电路同时具备电压控制和频率控制的功能，而且大大降低了输出电压中的谐波含量。从此，PWM技术得到了深入的研究，但由于功率开关器件的制约，该技术的应用有限。

20世纪70年代开始，PWM技术开始应用于采用半控功率开关器件的单相整流电路中。从80年代开始，随着半导体产业的发展，可关断功率开关器件产品日趋完善，对单相PWM整流器有了更加深入的研究，其应用也更加广泛。随着连续及离散数学模型的提出、拓扑结构的多样化、控制策略的完善、功率半导体技术以及传感器技术的持续发展，单相PWM整流器的研究发展进入一个新的阶段。同时单相PWM整流器的应用也成为一个研究热点，如交流传动、UPS电源、柔性交流电传输、光伏及风能并网发电等，同时，这些应用的研究对单相PWM整流器的研究起到促进作用。

总的来说，对单相PWM整流器的研究主要集中在数学模型、拓扑结构以及控制策略三个方面。

3.PWM整流器的发展

自PWM整流器发展开始，Holtz Joachim发表关于可关断功率管的三相PWM主电路结构 ^[18]；Akagi Hirofumi发表了以PWM主电路结构为基础的调控战略^[19]；A. W. Green等学者发现了有关坐标的PWM调控战略，PWM技术有了进一步的提升 ^[20]。此外，各国学者从各个研究方面以不同的方式对PWM数模进行了细致探究，提出了时域模型，包括高、低频，对其深入探讨。PWM整流器技术一直在不断提升，PWM整流器的主电路结构和控制相关的科研成果被各种电气设备与电路加以重视和利用，如高压输电设施以及交流传动电路等。

PWM整流器按主电路构成可分为电流以及电压型两种型式。事实上，人们针对其不同功率以及不同作用研究出了不同的拓扑结构。J.J.Shieh就四开关的PWM搭建了模型并进行了探讨^[21]。针对于其中之一升压变换器，Ching-Tisai Pan等著名学者就如何利用PWM整流器直流侧电压小的特点作了探讨，取得相关结论^[22]。多电平结构的PWM主要适用于高压工作环境。此外，针对另外一种大电流的工作环境，则使用的是结合变流器工作的组合结构，即将其与整流器并联来适应环境需求。

4.PWM整流器的研究趋势

PWM整流器控制技术被相关设计者不断优化过程中，有独特的受控电流，并开始在各种电力电子系统应用中成为核心，如对功率因数不断修正、有源电力器件的滤波以及高压直流输电等。PWM整流器的趋势也将呈现多样化，开关管是PWM技术实现的关键是新技术和新材料，都将产生越来越完美的功率开关管，来优化PWM整流器。PWM整流器最显著的特征为对电网系统影响很小，在发展中使功率因数有所提升，减小其对主电路的影响，整流器的主电路结构必定会去不断完善，就目前来说已研究出了五电平、七电平的结构，随着功率开关管和应用范围的不断提升，更完善的主电路结构也会逐渐取代原先的结构。与此同时，控制方法也将变得多样化。

5.PWM整流器的分类

按输出滤波方式分为：电压型和电流型

电流型PWM整流器输出端采用串联滤波电感以维持输出电流低纹波，具有近似电流源的特性。电流型PWM整流器又称为Buck型整流器，交流测由L，C组成二阶低通滤波器，以滤除交流测电流中的开关谐波；直流侧接大电感，使直流侧电流近似为平滑的直流。与电压型PWM整流器相似，电流型PWM整流器具有四象限运行的能力。

电压型PWM整流器是以输出端并联滤波电容以维持输出电压低纹波，具有近似电压源的特性。由于其电路结构简单，便于控制，响应速度快，目前研究及实际应用较多的是电压型电路。

6.PWM控制技术

PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形（含形状和幅值）。

PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻。现在大量应用的逆变电路中，绝大部分都是PWM型逆变电路。可以说PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才发展得比较成熟，从而确定了它在电力电子技术中的重要地位。近年来，PWM技术在整流电路中也开始应用，并显示了突出的优越性。

在采样控制理论中有一个重要的理论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量即指窄脉冲的面积。这里所说的效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。这个原理可以称之为面积等效原理，它是PWM控制技术的重要理论基础。

7.PWM整流电路及其控制方法

目前在各个领域实际应用的整流电路几乎都是晶闸管相控整流电路或二极管整流电路。然而晶闸管相控整流电路的输入电流滞后于电压，其滞后角随着触发延迟角的增大而增大，位移因数也随之降低。同时，输入电流中谐波分量也相当大，因此功率因数很低。二极管整流电路虽然位移因数接近1，但输入电流中谐波分量很大，所以功率因数也很低。PWM控制技术首先是在直流斩波电路和逆变电路中发展起来的。随着以IGBT为代表的全控型器件的不断进步，在逆变电路中采用的PWM控制技术已相当成熟。把逆变电路中的SPWM控制技术用于整流电路，就形成了PWM整流电路。通过对PWM整流电路的适当控制，可以使其输入电流非常接近正弦波，且和输入电压同相位，功率因数近似为1。这种整流电路也可以称为单位功率因数变流器，或高功率因数整流器。

和逆变电路相同，PWM整流电路也可以分为电压型和电流型两大类。目前研究和应用较多的是电压型PWM整流电路。PWM整流电路可以看成是把逆变电路中的SPWM技术移植到整流电路中而形成的。

为了使PWM整流电路在工作时功率因数近似为1，即要求输入电流为正弦波且和电压同相位，可以有多种控制方法。根据有没有引入电流反馈可以将这些控制方法分为两种，没有引入交流电流反馈的称为间接电流控制，引入交流电流反馈的称为直接电流控制。

间接电流控制：间接电流控制也称为相位和幅值控制。这种方法是通过控制整流桥交流输入端电压，使得输入电流和电压同相位，从而得到功率因数为1的控制效果。

直接电流控制：在这种控制方法中，通过运算求出交流输入电流指令值，再引入交流电流反馈，通过对交流电流的直接控制而使其跟踪指令电流值，因此这种方法称为直接电流控制。在直接电流控制中有不同的电流跟踪控制方法，最常采用电流滞环比较方式的控制方法。

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一 本课题所研究的问题

不控型整流器仅允许从交流侧向直流侧传输电能，功率因数较低，且存在很高的谐波电流。半控型整流器的交流侧电流、直流侧电流、直流侧电压均存在谐波，当谐波注入电网时，便形成了所谓的电网”污染”，与此同时，交流侧的功率因数也很低。因此，对电网污染很小的全控型PWM整流器开始成为人们研究的热点。本课题主要是根据PWM整流器的原理，对其数学模型进行搭建，完成单相PWM整流器的主电路以及控制电路的设计，并对相关参数进行了计算，在MATLAB/Simulink的编辑环境下搭建系统仿真结构模型，对相关计算的理想参数值进行反复修改验证，使得系统输入输出谐波较低，系统更稳定。

二 研究手段(途径)

从PWM整流器开始研究，首先弄清PWM整流器基本的工作运行原理、分类以及其主电路基本组成结构。在此基础上，对单相电压型PWM整流器进行深入探讨，同时探究其数学模型，并将其数学模型进行推导及搭建，最后仿真验证。将要建立和分析单相电压型PWM整流器的拓扑结构和数学模型,并进行基于Matlab/SIMULINK的仿真分析,搭建整流器实验模型,以进行实验验证。通过仿真和实验结果以验证单相PWM整流器具有网侧单位功率因素运行、网侧电流正弦化、直流输出电压纹波小等优点,对电网的谐波和无功污染很小。

三 具体内容可以概括如下：

1. 研究单相VSR PWM整流器主电路的基本组成；

2. 研究单相VSR PWM整流器的核心系统的相关设计；

3. 建立数学模型；

4. 在MATLAB/Simulink的编辑环境下搭建系统仿真结构模型。

基于单相PWM整流器的结构和工作原理，建立基于Matlab的仿真模型，具有原理清晰，仿真时间短，占用资源少的优点。