基于平均电流的电压前馈控制图腾柱PFC的研究

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突变体0 引言
图腾柱PFC 有着损耗低、结构简单、共模噪声低的优点,随着新型半导体器件氮化镓的发展,使得图腾柱PFC 的优点更加明显。新型半导体器件氮化镓和普通硅MOSFET 相比,具有开关速度快、封装尺寸小、无反向恢复等优点,可以大幅度提升开关频率,同时保持了良好的效率指标,具有很好的发展趋势。
CCM 模式下的平均电流控制的电路由于开关频率固定,且电流跟踪误差小,输入电流谐波含量小,被广泛使用于各种PFC 变换器的控制系统中。传统的平均电流控制为双环控制系统,由于电压外环和电流内环的共同存在,导致控制系统对输入电压的突变及负载突变的反映调节能力不够。因此,本文在图腾柱PFC 平均电流控制的基础上提出一种电压前馈的控制方案。
1 图腾柱无桥PFC 电压前馈控制策略分析
由图腾柱无桥PFC 的工作模态分析可以得到图腾柱无桥PFC 在每个工作过程可以看作一个单相Boost 的工作模式。
当储能开关管导通时,电感L 处于储能阶段,得到电路方程为:
L in di V L =
(1)
储能管关断后,电感L 处于释放能量阶段,向负载和滤波电容供电,该阶段的电路方程为:
L
in dc di V L
u dt
=+ (2)
在电路初始状态,电感电流为零,经过n 次开关周期的变换,电感电流由初始i 0到i n 。结合公式(2-1)及(2-2),在第n+1次变换时,电感电流初始值为i n ,
占空比为D n+1,则            1in n s
pk n V D T i i L
+=+
(3)
小分子抑制剂Ts 为开关管的开关周期。
uasa11()(1)in dc n s
n pk V u D T i i L
++−−−=
(4)
将式(2-3)代入(2-4)得        11[(1)]
in dc n n s n V u D i T i L
++−−=
+
(5)
从式(2-5)中可以看出,在一个开关周期内可以实现电感电流的与其参考值的跟踪,即
*
1n avg i I += (6)
Iavg*为输入平均电流值的给定。联立式(5),(6)则可得
到输出调制波的占空比表达式为
*11()in
n avg n
dc s dc
V L D I i u T u +=
+−− (7)
control strategy based on average current, and calculates the parameters of the main circuit. Using the control strategy proposed in this paper, the digital control system can reflect the sudden change of external voltage in a very short time, and improve the response time and stability of the system. T
he system simulation model is built by Simulink. The simulation results show that the control method can improve the response ability and stability of the system while correcting the input current.Keywords: totem pole; PFC; voltage feedforward; Simulink
压铸机料筒的设计程中,为方便观测双闭环控制效果,电路中共有输入电压,输入电流与输出电压三个示波器,同时还有POWER GUI 模块内的波形质量分析仪。在仿真过程中,为检测在不同输入电压下电路的PFC 功能,共进行了三次仿真验证,分别为最低输入电压下,额定输入电压和最高输入电压。
电感电流一直处于连续状态,即图腾柱PFC 的工作模式为连续模式,输入电流与输入电压同相位。在满载最低输入电压情况下,输入电流的THD 含量均在5%以内,表明在电压前馈控制下的输入电流畸变率相比较与传统平均电流控制
图2  额定输入电压下的满载输入电流FFT analysis
参考文献
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本文发布于:2023-07-27 01:20:45,感谢您对本站的认可!

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