单周期控制技术是Keyue M.Smedley提出的一种非线性控制技术，最初应用于DC-DC电路，后来逐步推广到各种电力电子电路中。在单周期控制的基础上，又出现了定频积分控制技术，该技术已经成功应用于无源逆变器、PWM整流器乃至有源电力滤波器中。单周期控制和定频积分控制是目前发展非常迅速的一种跟踪型PWM技术，具有良好的应用前景。

单周期控制是一种非线性控制技术，该控制方法的突出特点是：无论是稳态还是暂态，它都能保持受控量（通常为斩波波形）的平均值恰好等于或正比于给定值，即能在一个开关周期内，有效地抵制电源侧的扰动，既没有稳态误差，也没有暂态误差。图6-53是单周控制的基本原理图。

假设开关运行开关频率为f_s=1/T_s，开关函数k（t）为

式中，T_on为开关导通时间，T_off为开关关断时间，T_on+T_off=T_s。

图6-53 单周期控制基本原理图

在每一开关周期内，开关导通时间为T_on，关断时间为T_off，占空比为D=T_on/T_off，给定信号u_ref（t），开关输入信号为x（t），输出信号为y（t），它是由输入信号x（t）经开关斩波后形成的信号，因此又称为开关变量。y（t）与x（t），k（t）三者之间的关系如下：

y（t）=k（t）x（t）（6-145）

假设开关频率远大于输入信号x（t）及给定信号u_ref（t）的频率，即在一个开关周期内，x（t）、u_ref（t）均认为是常数。对于传统控制而言，占空比D由给定信号u_ref（t）线性调制而成，可写为

d（t）=K₁·u_ref（t）（6-146）

式中，K₁为常数。因此输出信号的平均值Y（t）为

上式表明：应用传统电压反馈控制，输出信号y（t）是输入信号x（t）与给定信号u_ref（t）的乘积。因此，输入信号x（t）的变化必然导致输出信号y（t）的变化，开关是非线性的。(www.daowen.com)

对于单周控制，其原则是保证在每一开关周期内，输入信号x（t）的积分值恰好等于给定信号u_ref（t），即

整理得

由于开关周期T_s固定，则输出信号在每一个开关周期内的平均值Y（t）等于给定信号u_ref（t），即为

式中，K₂为常数。

因此，开关输出信号y（t）只需在一个开关周期内便可跟踪给定信号u_ref（t），基于这种思想的非线性技术称为单周期控制技术，采用这种控制技术，开关输出信号y（t）只与给定信号u_ref（t）有关，即

y（t）=K₂·u_ref（t）（6-151）

开关输出y（t）完全抑制了输入干扰，线性的再现了给定信号u_ref（t），因此，单周期控制技术可以将一个非线性开关变成一个线性开关。这种控制可以有效抑制输入信号的扰动，使得系统的输出迅速跟踪输入给定的变化，系统具有优良的抗扰动性和跟随性能。

定频积分控制源于单周期控制，其基本原理如图6-54所示。定频积分控制包含了单周期控制的内核，具备单周期控制的特点。除此之外，定频积分控制引入了输出反馈的PI控制，使得控制器的应用范围更加灵活，克服了单周期控制技术只能工作于电流连续状态的缺点；参数设计更加宽泛，复位积分时间常数不再必须与时钟周期一致，而是可以调节。定频积分控制技术的应用非常广泛，在各种电力电子变换器中都有应用。

图6-54 定频积分控制的基本原理