[发明专利]基于负载电流前馈的单周期Boost PFC变换器控制方法

说明书

技术领域

本发明公开了基于负载电流前馈的单周期Boost PFC变换器控制方法，属于功率因数校正变换器的技术领域。

背景技术

随着电力电子变换器的普及应用，谐波污染治理技术得到了各国学者的重视，其中，降低交直流变换器输入侧的电流谐波成为重要方面，为此，升压型（Boost）功率因数校正变换器得到了广泛应用。

在Boost变换器控制领域，常用的控制策略有峰值电流控制和平均电流控制，另外，还包含20世纪90年代由美国学者提出的单周期控制技术(one-cycle-control，OCC)。现阶段，单周控制算法大都是采用模拟控制实现方式，其核心部件为具有复位功能的积分器，采用OCC的BoostPFC变换器及其控制系统结构如图1所示。图2结合Boost变换器分析OCC实现PFC的原理的示意图。R_s为输入侧电感电流采样系数，K_v为输出电压的采样系数，PI_v为输出电压的控制器，通常采用比例-积分控制。为将输出电压控制在给定值，将电压控制器的输出u_m与单位幅值的三角载波相乘，结果作为最终的载波信号，为实现输入侧的功率因数校正，将采样的输入电流信号作为调制波，与三角载波交截后得到开关占空比，核心控制方程为：

doff=Rs·iLum---(1),]]>

其中，d_off为开关管S的关断占空比,u_m为载波幅值信号，即为三角载波幅值。按照上述控制策略，可实现变换器输入阻抗R_e呈现纯阻性，R_e表达式为：

Re=Rsumu0---(2),]]>

可以看出，当输出电压稳定时，为实现了纯阻性输入，应该保证三角载波幅值在一个基波周期内保持基本不变。

现有的Boost PFC变换器采用单周期控制时存在如下不足：

（1）为了保证输入电流具有较高的功率因数，需要将电压控制器的带宽设计得足够低，这将会降低输出电压的动态响应速度。因此，在突加、突卸负载时，输出电压将出现较大波动。

（2）为提高输出电压动态性能，不得不提高电压控制器的带宽，以确保电压控制器对负载的波动做出快速响应，这将难以保证载波幅值在一个基波周期内的稳定，使得输入电流出现明显畸变。

发明内容

本发明针对上述背景技术的不足，提供基于负载电流前馈的单周期Boost PFC变换器控制方法，提高变换器在负载波动时的动态性能，不仅避免输出电压的大幅波动，而且确保变换器在稳态和负载波动时都具有良好的输入性能。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：