一種pfc電流斷續(xù)模式的峰值電流控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力電子控制領(lǐng)域，特別是一種PFC電流斷續(xù)模式的峰值電流控制方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在功率因數(shù)校正裝置中，根據(jù)電感電流連續(xù)與否，可將PFC分為三種工作模式， 即連續(xù)模式（CCM)，臨界模式（CRM)，斷續(xù)模式（DCM)。DCM工作模式具有開關(guān)管零電流開 關(guān)和升壓二極管無反向恢復時間的優(yōu)點，常用于小功率場合。DCM控制常用開環(huán)控制，即 無需對采樣電感電流和參考電流進行比較就可得出占空比
'無法對實 際電流進行有效監(jiān)控。有研宄人員提出采樣電流，對上述占空比增加修正一個項d' =kpdf-klj+ki工（IM-klJdt，需要計算修正系數(shù)k來得到當前的平均電流％，但是DCM 模式下電流很小，實際電流中的噪聲比例較大。因此這兩種控制法的精度和抑制干擾的性 能都比較差。
[0003] 峰值控制可對電流進行閉環(huán)控制，使用的算法相較簡單，無需計算占空比，使用 (PU資源相對較少，將電流限制在峰值曲線以內(nèi)，在有斜坡補償時抗干擾能力強，因而在電 力電子領(lǐng)域中應用廣泛。峰值電流控制廣泛應用于CCM模式下的PFC中，如說明書附圖2 所示。但是DCM模式下的應用不多，這是因為DCM時用正弦曲線作為峰值擬合曲線時，每個 開關(guān)周期的電流平均值曲線為非正弦形式，造成PF值較低。
[0004] DCM模式下，電感電流如說明書附圖3所示。其中T為開關(guān)周期，dT為開關(guān)管開 通的時間，mT為開關(guān)管斷開但電流連續(xù)的時間。根據(jù)伏秒平衡：
叮得
>每個開關(guān)周期的實際占空比為4 = ，每個開關(guān)周期的電流平均值 U irA 為：
。如果以正弦曲線Ipeak=OTin作為 擬合曲線，則
> 因為Uin是變化的，電感電流平均值和峰值的比值 k并不是常數(shù)，而是變化的，在靠近過正弦過零點處時，k更小一些，在正弦峰值處，k最大， 因此Iavg的波形不是正弦波，如說明書附圖4所示。顯然若用正弦曲線作為峰值擬合曲線， 所得到的電感電流THD較大，PF值較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的是提出一種PFC電流斷續(xù)模式的峰值電流控制方法，克 服了DCM模式下較難使用峰值控制的問題，提高了功率因數(shù)。
[0006] 本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn)：一種PFC電流斷續(xù)模式的峰值電流控制方法，具體包 括以下步驟：
[0007] 步驟S1 :將交流市電整流后接至一Boost電路，并確定所述Boost電路的開關(guān)周 期T、電感L以及輸出參考電壓UMf，并將所述開關(guān)周期T、電感L以及輸出參考電壓UMf輸 入至一控制器中；
[0008] 步驟S2 :采樣所述Boost電路的輸入電壓Uin、輸出電壓U。以及電感電流Iy并將 所述輸入電壓Uin、輸出電壓U。以及電感電流U輸入所述控制器中；
[0009] 步驟S3 :所述控制器根據(jù)誤差UMf-U。得到電導信號G;
[0010] 步驟S4:所述控制器計算得到當前開關(guān)周期對應的電流峰值Ipeak，其中
[0011] 步驟S4 :將Ipeak與U相比較，若Ipeak，控制開關(guān)管繼續(xù)導通；若Ipeak，觸 發(fā)開關(guān)管斷開信號。
[0012] 進一步的，所述步驟S2中采樣所述Boost電路的輸入電壓Uin、輸出電壓U。具體包 括以下步驟：
[0013] 步驟S21 :在每個開關(guān)周期的初始時刻t觸發(fā)開關(guān)管開通；
[0014] 步驟S22 :每個開關(guān)周期采樣一次輸入電壓Uin=Um|sin?t|、輸出電壓U。。
[0015] 進一步的，所述步驟S3具體為采用PI控制得到所述電導信號G，其中G= kpd-Uj+ki/ (Uref-UQ)dt，其中kp、ki為兩個比例積分系數(shù)。特別的，本發(fā)明的保護范圍 不限于用PI控制來得到G。
[0016] 進一步的，所述Boost電路的開關(guān)頻率固定。
[0017] 進一步的，所述控制器為DSP。
[0018] 特別的，由于本發(fā)明的算法需要用到開方計算，一般是采用數(shù)字控制較為方便，靠 編寫數(shù)字處理器（如DSP)的內(nèi)部程序來實現(xiàn)，但是本發(fā)明申請并不被限于如下的數(shù)字控制 實施例。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開的一種PFC電流斷續(xù)模式的峰值電流控制方法，適 用于電感電流斷續(xù)（DCM)時的情形，克服了DCM模式下較難使用峰值控制的問題，提高了功 率因數(shù)，并且設計簡單，易于實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明的原理圖。
[0021] 圖2為本發(fā)明CCM模式的峰值控制原理圖。
[0022] 圖3為本發(fā)明細化的DCM模式時的電感電流波形。
[0023] 圖4為本發(fā)明細化的DCM模式下用CCM控制策略時的電流波形。
[0024] 圖5為本發(fā)明DCM模式下用CCM控制策略時的的峰值電流、電感電流、平均電流的 波形。
[0025] 圖6為本發(fā)明DCM模式下用本發(fā)明提出的控制策略時的峰值電流、電感電流、平均 電流的波形。
【具體實施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0027] 如圖1所示，本實施例提供了一種PFC電流斷續(xù)模式的峰值電流控制方法，為便于 分析，本發(fā)明的文本說明把采樣系數(shù)都當做1的來處理，其具體包括以下步驟：
[0028] 步驟S1:將交流市電整流后接至一Boost電路，并確定所述Boost電路的開關(guān)周 期T、電感L以及輸出參考電壓UMf，并將所述開關(guān)周期T、電感L以及輸出參考電壓UMf輸 入至一控制器中；
[0029] 步驟S2:采樣所述Boost電路的輸入電壓Uin、輸出電壓U。以及電感電流Iy并將 所述輸入電壓Uin、輸出電壓U。以及電感電流U輸入所述控制器中；
[0030] 步驟S3 :所述控制器根據(jù)誤差UMf-U。得到電導信號G;G在穩(wěn)態(tài)時近似為常數(shù)，可 看做是等效的輸入電導；
[0031] 步驟S4:所述控制器計算得到當前開關(guān)周期對應的電流峰值Ipeak，其中

:較佳地，穩(wěn)態(tài)時U。近似等于uMf， 的U。可用ur6f來代替；
[0032] 步驟S4:將1_與U相比較，若I'Ipeak，控制開關(guān)管繼續(xù)導通；若IfIpeak，觸 發(fā)開關(guān)管斷開信號，此時IJf始線性下降，
[0033] 在本實施例中，所述步驟S2中采樣所述Boost電路的輸入電壓Uin、輸出電壓U。具 體包括以下步驟：
[0034] 步驟S21:在每個開關(guān)周期的初始時刻t觸發(fā)開關(guān)管開通；此時電感電流、線性 上升；
[0035] 步驟S22:每個開關(guān)周期采樣一次輸入電壓Uin=Um|sin?t|、輸出電壓U。。較佳 地，由于開關(guān)頻率遠大于市電頻率，每個開關(guān)周期內(nèi)，Uin和U?？煽醋鍪浅?shù)。
[0036] 在本實施例中，所述步驟S3具體為采用PI控制得到所述電導信號G，其中G= kpd-uj+h/ (Uref-UQ)dt，其中kp、&為兩個比例積分系數(shù)。特別的，本發(fā)明的保護范圍 不限于用PI控制來得到G。
[0037] 在本實施例中，所述Boost電路的開關(guān)頻率固定。
[0038] 在本實施例中，所述控制器為DSP。
[0039] 較佳地，由于每個開關(guān)周期的初始時刻，電感電流為0,得每個開關(guān)周期的實際占 空比為
[0040] 在電感電流下降至0時，下一個開關(guān)周期尚未到來，于是就出現(xiàn)了斷續(xù)區(qū)段 (l-m-d)T，根據(jù)伏秒平衡可得m和d的關(guān)系
，其中m 為續(xù)流時間。
[0041] 將-
，得Iavg = CTin，可見每個開關(guān)周期的電流平均值Iavg和輸入電壓之比為常數(shù)G，也即電流平均值呈正 弦規(guī)律變化，實現(xiàn)了電流對輸入電壓波形的跟蹤，提高了PF值。
[0042] 圖5為用CCM模式下的Ipeak=⑶in作為峰值擬合曲線時，電流平均值不是正弦形 式，畸變較大。在正弦峰值處，Iavg和IpMk比值最大，所以出現(xiàn)了少許電流連續(xù)區(qū)段，在電流 足夠小時，該區(qū)段消失，全部進入斷續(xù)。
[0043] 較佳地，圖6為用本發(fā)明提出的
=為峰值擬合曲線時， 電流平均值很接近正弦。本發(fā)明適合于電壓電流雙環(huán)控制中，以電壓環(huán)輸出的正弦信號GUin 作為參考電流，功率因數(shù)校正的目的就是電感電流波形跟蹤該正弦信號。
[0044] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與 修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種PFC電流斷續(xù)模式的峰值電流控制方法，其特征在于包括W下步驟： 步驟S1 ;將交流市電整流后接至一Boost電路，并確定所述Boost電路的開關(guān)周期T、 電感LW及輸出參考電壓Uuf，并將所述開關(guān)周期T、電感LW及輸出參考電壓Uuf輸入至一 控制器中； 步驟S2 ;采樣所述Boost電路的輸入電壓Ui。、輸出電壓U。^及電感電流U，并將所述 輸入電壓Ui。、輸出電壓U。^及電感電流I滿!1入所述控制器中； 步驟S3 ;所述控制器根據(jù)誤差Uuf-U。得到電導信號G; 步驟S4 :所述控制器計算得到當前開關(guān)周期對應的電流峰值Ip,ak，其中步驟S4 ;將Ipeak與IL相比較，若IL<Ipeak，控制開關(guān)管繼續(xù)導通諾Il=Ipeak，觸發(fā)開 關(guān)管斷開信號。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PFC電流斷續(xù)模式的峰值電流控制方法，其特征在于： 所述步驟S2中采樣所述Boost電路的輸入電壓Ui。、輸出電壓U。具體包括W下步驟： 步驟S21 ;在每個開關(guān)周期的初始時刻t觸發(fā)開關(guān)管開通； 步驟S22 ;每個開關(guān)周期采樣一次輸入電壓Uh=Um|sin?t|、輸出電壓U。。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PFC電流斷續(xù)模式的峰值電流控制方法，其特征在于： 所述Boost電路的開關(guān)頻率固定。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PFC電流斷續(xù)模式的峰值電流控制方法，其特征在于： 所述控制器為DSP。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種PFC電流斷續(xù)模式的峰值電流控制方法，將交流市電整流后接至一Boost電路，將Boost電路的開關(guān)周期T、電感L以及輸出參考電壓Uref、輸入電壓Uin、輸出電壓Uo以及電感電流IL輸入控制器中；控制器計算得到當前開關(guān)周期對應的電流峰值Ipeak，將Ipeak與IL相比較，并控制開關(guān)管的開關(guān)，使每個開關(guān)周期電感電流的峰值和此峰值曲線擬合。本發(fā)明適用于電感電流斷續(xù)(DCM)時的情形，克服了DCM模式下較難使用峰值控制的問題，提高了功率因數(shù)，并且設計簡單，易于實現(xiàn)。
【IPC分類】H02M7/217, H02M1/42
【公開號】CN104935159
【申請?zhí)枴緾N201510332268
【發(fā)明人】王武, 閆凱歌, 林瓊斌, 蔡逢煌, 柴勤勤
【申請人】福州大學
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月16日