基于单周期控制的快速响应PFC变换器研究.PDFVIP

第３３卷 第１期 电工 电能新 技 术 Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．１ ２０１４年１月 Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｊａｎ． ２０１４ 基于单周期控制的快速响应ＰＦＣ变换器研究 黄　 超，林维明，张　 强 （福州大学电气工程与自动化学院，福建福州３５０１０８） 摘要：提出了一种基于负载电流前馈与单周期控制技术相结合的快速负载动态响应功率因数校正 （ＰＦＣ）变换器控制策略。 负载电流信号与传统输出电压反馈信号相乘并作为单周期控制载波信 号，保证了ＰＦＣ 变换器具有快速的负载瞬态响应。 此外，论文设计了两种自适应输出电流纹波补 偿方法，有效抵消了负载电流前馈引入的输出二次纹波，减少了稳态下输入电流畸变。 最后，基于 单相Ｂｏｏｓｔ ＰＦＣ 电路，通过仿真与实验验证了所提控制方法的优越性。 关键词：功率因数校正；单周期控制； 负载动态响应；纹波补偿 中图分类号：ＴＭ４６１　 　 　 　 　 文献标识码：Ａ　 　 　 文章编号：１００３⁃３０７６（２０１４）０１⁃００４２⁃０５ 二次谐波问题分析。 文献［９］采用负载电流前馈并 １　 引言 通过锁相环电路实现纹波估计与补偿，比较适合于 Ｂｏｏｓｔ 电路拓扑因其输入电流连续，功率因数 数字控制。 ［１］ 高，广泛用于单相ＰＦＣ整流器中 。 单周期控制技 本文提出了一种基于单周期控制技术，采用负 术用于功率因数校正（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ，ＰＦＣ） 载电流前馈与输出电压反馈环相乘的改进控制方 变换器可获得单位功率因数，无需采样输入电压，外 法。 和传统的单周期控制 Ｂｏｏｓｔ ＰＦＣ 变换器相比， ［２］ 围简单，成本低 ，且具有良好的抗电网电压扰动 改进控制方法的输入输出功率平衡更容易实现。 为 能力。 为保证低的输入电流畸变，通常将输出电压 了进一步降低输入电流畸变，提出了一种基于乘法 环带宽限制在１０ ～２０Ｈｚ，以保证进入控制环路的输 器的自适应纹波补偿方法，分析了纹波补偿机理，并 ［３，４］ 出电压二次谐波得到足够衰减 。 然而窄的电压 验证了该补偿电路的可行性。 本文提出的改进控制 环带宽使得变换器的负载动态响应受到了限制。 策略，适用于对负载跳变具有快速响应且要求稳态 对于负载经常快速变化或大幅切换的应用场 下具有低输入电流谐波畸变的Ｂｏｏｓｔ ＰＦＣ变换器。 合，环路带宽不够会导致输出电压长时间大幅波动， ２　 单周期控制Ｂｏｏｓｔ ＰＦＣ变换器工作原理 不仅恶化系统的性能，增加电路功率器件应力，还可 能危害负载。 为解决 ＰＦＣ 变换器负载动态响应慢 图１所示为采用单周期控制技术的单相 Ｂｏｏｓｔ 的问题，近年来许多研究人员积极开展改进负载动 ＰＦＣ变换器。 电路控制目标是迫使输入电流与输入 态响应的研究。 第一种思路是增大输出电压环路带 电压成比例关系，在 ＣＣＭ模式下，ＰＦＣ控制律可表 ［５］ ［６］ 宽，采用凹口滤波器 或采样保持器 来滤除输出 达为： 电压二次纹波，方法简单，但带宽只能低于二次纹波