|  图3 恒频PWM开关单周控制(OCC)原理图 恒频PWM开关单周控制原理如图3所示。假定开关SW的开关频率为fs=1/Ts，开关函数k(t)是  (1)
式中Ton为每开关周期的导通时间，Ts为开关周期，占空比d是开关导通时间和开关周期的比：d=Ton/Ts，它由图3上的参考信号Vref调制。由此可看出开关SW的输入量x(t)和输出量y(t)的关系为 y(t)=k(t)x(t) (2) 开关SW一旦由时钟脉冲clock通过RS触发器Q端接通，积分器也开始工作，当积分值Vint大於比较器另一输入Vref，RS触发器复位，其Q端输出变为"0"，开关SW关断，积分器复位，一个开关周期结束，直到下一个时钟脉冲来到。
假设开关频率远大于输入信号x(t)频率，可认为在一个开关周期内x(t)为常数，则y(t)的平均值为:  (3)
单周控制的本质是通过控制占空比d(t)，使得x(t)在每周期的导通时间Ton内的积分等于参考量ref(t)在一个开关周期的积分Uref，亦即
从而使每个开关周期中，开关输出量的平均值y(t)等于参考量ref(t)的平均值。
4 仿真结构
图4为单周控制的单相AC/AC转换的并联式电路的Simulink仿真[6，7，8]总结构图。图4左上部为单相交流正弦电源U1，中部为电压正值时工作的开关管(IGBT)T1，T3，负值时工作的T2，T4，及滤波用电感L、电容C，右边为负荷电阻R1，R2及开关SW，定时器Timer，用以定时切除负载电阻R2。
| 
图4 单周控制的单相AC/AC转换并联式Buck电路仿真总结构图
子模块DRIVEN用于产生控制T1至T4的驱动信号，如图5所示，子模块OCC用于实现单周控制，如图6所示。
| 
图5 T1至T4的驱动信号子模块DRIVEN
|  图6 单周控制子模块OCC
OCC由积分器1/S、比较器Compa，RS触发器，时钟脉冲clk等组成。积分器输入U0取自4个开关管公共联接点，它在Q脉冲到来，T1或T2开通时开始积分，其中开关Switch2 是用于控制电压正、负半波的，负半波信号Nh为"1"时，积分器输出经反号器仍为正值，当积分值大於给定参考值Vref，(这里用的是单相全波整流值)比较器Compa有输出，复位RS触发器时，（T1或T2关断）由!Q信号控制开关Switch将积分值清零，直到下一个时钟脉冲到来。
5 仿真实例
单相交流正弦电源220V，50Hz，滤波用电感L=2mH，电容C=90μF，负荷电阻R1=5Ω， R2=10Ω，开关频率fs=1200Hz。
T1，..T4的IGBT元件参数：Ron=0.001Ω，Lon=1μH，通态压降 =1V。吸收电路参数：Rs=100kΩ， Cs=∞。仿真首先从稳态开始，U1幅值等于，50Hz负载电阻为R1+R2=5+10=15（Ω）保持恒定，单周控制频率fs=1200Hz，再给出不同的参考值Ref [反比于开关频率，其范围为从(1→7)×10-4]，可以得到不同的负载电压U2，其波形如图8(a)所示，基本正弦，但存在一些与开关频率的谐波，后者还取决于所用的滤波电路参数。图7表示了在不同参考值Ref下的负载电压的幅值U2m，可以看出两者基本上是线性关系，在附录A中给出了不同占空比d斩波下，AC/AC转换器输出电压的计算方法。
|  图7 负载的电压幅值U2m和参考值Ref的关系
应该指出，用本方法变压时，应尽量避免用在占空比d=0和d=1的两端，以免因控制不精确而出现非正常的、混乱的情况。图8是假定U1=220V，50Hz， 参考值Ref=0.0003，在t=0"时，接入负荷(负荷电阻15Ω)，当t=0.03"时负荷突增(负荷电阻从15Ω突减至Ω5)下、单周控制的单相AC/AC转换并联式电路中各电气量变化的仿真结果。图8（a）为电源电压U1，电流I1和负荷电压U2的波形。可看出U1的幅值为311V，这里负荷电压U2的幅值约调整至180V，由于滤波参数不理想，负载电压存在一些与开关频率有关的谐波。电源电流I1基本正弦。在t=0.03"时负荷突增，U2有明显的下降。图8（b）是负荷电压U2和电流I2的波形，基本正弦，在t=0.03"时负荷电流突增导致U2下降。图8(c)、图8(d)分别是开关管T1、T3的集电极-发射极间电压Uce，和流过开关管的电流iT。
可看出在正弦电压正半波时，开关管T1和T3的驱动信号作用下导通，均有电流iT流过，两者在开关周期Ts内是互补的，而加在T1管上的Uce电压是正向脉冲型，因T1导通时只存在可忽略的导通电压降。注意这时加于T3的Uce电压是脉冲型的，但对T3讲，却是反向的。为清楚起见，图8(c)的右下角放大了Uce和iT的关系，表明iT有值瞬刻Uce为零值。
| | | | | 