基于重复控制的单相数字PFC变换器.pdf

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1、第47卷第11期电力电子技术Vo1．47，No．112013年11月PowerElectronicsNovember2013基于重复控制的单相数字PFC变换器陈浩龙，叶开明，王武，蔡逢煌(福州大学，福建福州350108)摘要：提出一种应用于倍压Boost功率因数校正(PFC)变换器的复合控制方案，将带有超前相位环节的重复控制器与比例积分(PI)控制相结合。理论分析了PI控制造成输入电流相位超前输入电压的原因，并介绍了复合控制器的设计思路。最后，利用Matlab软件进行仿真研究，并在一台单相4kWPFC变换器上进行验证。实验表明，复合控制改善了PI控制的

2、稳态特性，减小了输入电流总谐波畸变率(THD)，提高了输入电流的功率因数。关键词：变换器：功率因数校正：重复控制中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000—100X(2013)11-0070—03Single-phaseDigitalPFCConverterBasedonRepetitiveControlCHENHao—long，YEKai—ming，WANGWu，CAIFeng—huang(FuzhouUniversity，Fuzhou350108，China)Abstract：Asynthesizedcontrollercombining

3、proportionalintegral(PI)controlerwithrepetitivecontrollerforvoltage—doublerBoostpowerfactorcorrection(PFC)converterisinvestigated．Inthiscontrolstrategy，repetitivecontrollerwithphaseleadingloopisusedtocompensatethephaseshiftcausedbyPIcontroller．Thephaseleadeffectfromtheinputadmit

4、tanceisanalyzed．Afterthat，thestabilityoftherepetitivecontrolschemeisevaluatedusingtheerrortransferfunction．Thesimulationandexperimentalresultsshowthatthesteady—stateperformanceofPIcontrollerandtheinputcurrenttotalharmonicdistortion(THD)aresignificantlyimprovedbyusingtheproposedc

5、ontmlschemefora4kWsi—ngle—phasePFCconverter．Keywords：converter；powerfactorcorection；repetitivecontrolFoundationProject：SupportedbyNaturalScienceFoundationofFujianProvince(No．2013J01178)1引言间模型得到Boost电路输入电感电流与占空比及输入电压小信号的表达式为：在单相PFC系统控制方法中．PI控制应用广sC尺+1泛，它具有较快的动态响应特性和较强的鲁棒性。)：()+s2

6、，JCR+sLis)(1)sCR+D然而，在设计电流环PI控制算法时，为简化设计过式中：／Xi(s)，(s)，(s)分别为输入电压、输入电感电流及占程，采用近似方程计算。导致PI控制的电流THD空比扰动值；Uo为输出电压稳态平均值；D=I-D，D为占空比。较大，稳态特性差【”。重复控制基于内模原理构成高精度反馈控制，广泛应用于逆变电源【2_。这里Kl将PI控制与重复控制相结合，构成复合控制，利用K2重复控制器提高PI内环稳态精度，使改进后的方案成为一种性能优越、切实可行的PFC控制方案。图1倍压BoostPFC电路拓扑Fig．1Topologyofvo

7、ltage—doublerBoostPFCcircuit2倍压BoostPFC拓扑通常，在设计电流环PI控制器时，忽略i(s)图1为倍压BoostPFC电路拓扑。与全桥整流对；(s)的影响，且考虑到开关频率够高，s2LCR>>BoostPFC电路相比．它无需变压器即可获得更高sL，s2LCR>>一D2R，则电流环功率传递函数为：的输出电压。上下Boost电路分别以半个工频周期G-d=Uo／(sL)(2)交替工作。根据Boost电路工作原理，利用状态空3控制算法基金项目：福建省自然科学基金(2013J01178)定稿日期：2013—08—293．1电流环

8、PI控制作者简介：陈浩龙(1988一)，男，福建福州人，硕士研究生由式(1)可得电流环PI控制