基于前馈混合控制的boost型pfc控制器

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1、基于前馈混合控制的BOOST型PFC控制器

2、第1内容加载中...摘要：改善功率因数控制器的动态响应仍然是一个热门话题，本论文提出了一种新型功率因数控制器，能够达到快速响应的目的。采用升压式功率因数校正电路的大信号模型，并对实际硬件电路进行分析和研究，以及进行实验和仿真结果比较。关键词：前馈控制、混合控制、L4981A、功率因数Abstract:Hoprovefastresponseof　PFC　is　stilloneofthehottestissues　atpresent.Thispaperdescribesanbrand-ne.Thecontrollerisbasedonalinearlar

3、ge-signaloftheboostconverter.Ahardentalresultsarepresentedandparedulations.1引言近年来对大功率电源需求在不断增加，但是由于采用传统的非控整流开关电源，其输入阻抗呈容性，网侧输入电压和输入电流间存在较大相位差，加上输入电流严重非正弦，并呈脉冲状，故功率因数极低，谐波分量很高，给电力系统带来了严重的污染。因此具有单位功率因数的电源迅速发展起来。同时，功率因数控制器的输出端负载从轻载上升到满载的时候，由于输出电容上的电压未能马上上升到所需要的电压，因此接在功率因数控制器后面的DC-DC变换器的输出就出现了电压下降，经过瞬间变

4、化才达到稳定输出。有时侯由于这个时间过长，会出现失调情况，影响设备的正常工作。因此解决这个失调问题成为当务之急。　　　　为满足对直流电压纹波的要求,通常在直流侧接入一个大容量电容器进行滤波.这样虽满足了对电压纹波的要求,却严重影响了系统动态响应的速度[1].为提高整流器的动态响应速度,控制系统必须保证在负载变化时,能够快速而准确地维持输入与输出的功率平衡.若系统中的功率平衡完全依靠电压调节器进行调节,则系统响应速度较慢,会造成输出电压较大的波动[1～3].本文从仿真研究出发,引入负载电流的前馈控制.仿真和实验结果表明,利用负载电流前馈控制可以明显提高系统的动态响应速度.　　　本论文提出了一种新

5、颖的控制方法，就是在传统的模拟芯片的控制基础上加入了前馈控制，整个系统结构见图1.第一部分对加入前馈环节进行分析，第二部分进行仿真和实验研究，500)this.style.ouseg(this)">图1　　系统结构图2前馈混合控制的研究与分析　2.1　平均电流控制：500)this.style.ouseg(this)">图2　平均电流控制模型　　APEC控制的目的是使网侧电流紧跟网侧电压的变化而变化,从而达到功率因数校正的目的。APEC电路采用双环控制策略:外环输出电压反馈构成电压环,内环电感电流反馈则构成构成电流环。电压反馈提高了输出电压的稳定性;电流反馈则有利于提高瞬态响应速度,增强控制精

6、度。图2的控制过程为:输出电压经电压误差放大器(E/A)进行PI调解后,送入乘法器(Z)的一个输入端,整流后的网侧电压经采样环节500)this.style.ouseg(this)">600)this.ouseg(this)">图3　前馈控制系统框图　　从图3可以看到,负载电流io对于整个控制系统来讲是一个外部扰动信号.当io发生变化时,首先影响到直流输出电压Vc,使Vc偏离设定值,然后通过电压调节器进行调节,可以逐步减小直到消除Vc同设定值之间的差,系统重新进入稳态.由于电压调节环的调节速度比较慢,在负载电流突然增大的开始一段时间内,整流器还不能提供负载消耗的全部能量.此时,直流侧电容C释放

7、出所储存的能量和整流器一起向负载提供能量.当负载电流突然减小时,由于整流器提供的能量超出负载所消耗的能量,则多余的能量流向电容C,对其进行充电.正是由于这种在动态过程中输入与输出能量的不平衡,造成了直流输出电压的波动.　　根据控制理论知识,前馈控制可以消除扰动对系统的影响,从而提高系统的动态特性.负载电流的前馈控制如图3中虚线部分所示,其中GI(s)为前馈补偿器的传递函数.根据图3,可以得到直流输出电压500)this.style.ouseg(this)">　(1)　　若选取前馈控制器的传递函数为500)this.style.ouseg(this)">600)this.ouseg(this)"

8、>图4　负载电流与输出电压关系　　在控制系统中,忽略输出电容C的充放电电流时,i2只与负载吸收的功率相对应.加入前馈控制器GI(s)后,在稳态的理想情况下,GI(s)的输出就与i2完全相等,也就是说,电压调节器Gv(s)的输出为0.　　在本设计中采用的前馈环节如图5：500)this.style.ouseg(this)">图5　　前馈环节3　仿真与实验研究　　　为了验证上述分析结果,用SIMETR