并联交错临界连续PFC变换器的单周期控制

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1、GeneratedbyFoxitPDFCreator©FoxitSoftwarehttp://www.foxitsoftware.comForevaluationonly.并联交错临界连续PFC变换器的单周期控制来源：清华大学作者：蒋志宏黄立培朱纪洪摘要:为了利用临界连续导电模式功率因数校正器(PFC)高效的优点，将其应用到较大功率场合，提出一种用于临界连续PFC的单周期控制策略。采用开关频率和采样频率可变的方法，利用单数字信号处理器实现了3个临界连续。PFC变换器的并联交错运行。提出的针对临界连续PFC变换器的单周期控制器无需对开关的高频峰值电流、电感电流过零点进行检测与判断，筒化

2、了临界连续PFC交换器的控制。实验结果表明：该方案可实现临界连续PFC变换器输入电流和输出电压的有效控制，可在保证高的输入功率因教同时，获得稳定的直流输出电压。关键词；电源；临界连续导电模式；功率因数校正器；单周期；并联交错；数字控制连续导电模式(continuousconductionmode，CCM)功率因数校正器(PFC)变换器在工业中已经得到广泛的应用;但是，在CCMPFC中，高压快恢复二极管的反向恢复损耗限制了变换器效率的提高，而在临界连续导电模式(criticalconductionmode，CRM)PFC可以消除该损耗，而且还可以实现开关管开通零电压、零电流开通(ZVZ

3、CS)，且是一种自然的、不用任何辅助功率器件的软开关，因此，CRMPFC变换器得到了广泛的应用。然而，较大的电感电流纹波导致单开关CRMPFC变换器一般只适用于小功率场合。为了利用CRM工作模式的优点，将其应用到较大功率场合，本文提出一种单周期控制方法。基于该方法可容易地实现CRMPFC变换器并联交错运行，将CRMPFC变换器应用到较大功率场合，同时，并联工作可减小器件的电流应力，交错技术可减小总输入电流高频纹波幅值、提高总输入电流的纹波频率，降低输入端EMI滤波器的体积。1CRMPFC变换器的工作原理CRMPFC变换器的系统原理如图1所示。由图1可见，主电路采用Boost拓扑，控制

4、部分采用开关频率可变的峰值电流控制方法，其中L为电感，D为二极管，S为开关管。控制输入为电流i波形和输出电压Udc的幅值。电压控制环的输出Uvea乘以输入电压Uac得到电流给定iref,使得输入电流的包络线跟随iref,实现功率因数校正和输出电压幅值控制。为了使电感电流临界连续，实现开关管开通的软开关以及消除快恢复二极管的反向恢复损耗，控制器对电感电流过零点进行了检测，使开关管在电感电流值过零附近开通。2针对CRMBoostPFC的单周期控制器由于对CRMBoostPFC变换器进行控制，需对高频的电感电流过零点和高频的开关电流峰值进行检测与判断，因此，要实现其数字控制具有一定的难度。

5、因为其控制要求数字控制器要在一个高频控制周期内，对2个高频的信号点进行检测与判断，由采样定理可知，这对低端数字控制器来说是很困难的，即使采用数字控制器的外部中断可以实现基本控制，但变换器的控制频率将很低，满足不了高功率密度变换器的要求。为此，本文提出一种开关频率GeneratedbyFoxitPDFCreator©FoxitSoftwarehttp://www.foxitsoftware.comForevaluationonly.可变的单周期控制器，只需使用现有的低成本数字控制器就可以实现CRMBoostPFC变换器的控制。该控制器只需对输入电压和输出电压采样，无需用硬件电路对高频的

6、电感电流过零点和开关管电流峰值进行检测与判断。根据Boost变换器一个开关周期内开关管S的工作状态，可将变换器的工作模式分为2种，如图2所示。在CRM工作模式下，从图2可得到，S导通时式中：uac、Udc是输入和输出电压的瞬时值，假定在一个高频开关周期内保持不变；ton、和toff是开关管的导通和断开时间。根据式(1)和式(2)就可得到一个用于CRMBoostPFC变换器的单周期控制方案，如图3所示。由图3可知，电感电流的参考值为由CRMPFC变换器的工作原理可知，电感电流的包络是跟踪iref的，因此，由式(1)和式(2)可以得到GeneratedbyFoxitPDFCreator©

7、FoxitSoftwarehttp://www.foxitsoftware.comForevaluationonly.依据式(4)和(5)可得到每个控制周期开关管的导通和关断时间，实现电感电流的临界连续，同时，通过电压环来改变iref实现输出电压的幅值控制。可以看出，在每个控制周期内，ton和toff与前一个周期的状态无关，只取决于该开关周期的iref、uac和Udc,也就是说，当给定变化时，输入电流和输出电压的瞬态响应过程可在一个控制周期内结束。3并联交