[发明专利]一种CRM反激PFC变换器的变导通时间控制方法

说明书

本发明提供一种CRM反激PFC变换器的变导通时间控制方法，属于AC‑DC功率变换领域。所提控制方法考虑了CRM反激PFC变换器实际工作中谐振阶段的影响，利用电压误差调节器的输出信号对存储的单张变导通时间数据表进行实时变换，使CRM反激PFC变换器在变负载条件下进行自适应的变导通时间控制，从而在全负载范围内显著降低输入电流THD。

技术领域

本发明涉及一种适用于CRM反激PFC变换器的变导通时间控制方法，属于功率变换技术范围，特别是涉及高质量AC-DC功率变换技术领域。

背景技术

近年来电力电子装置在整流场合广泛应用，引起日益严重的电流谐波污染问题。为降低电力电子装置引起的电流谐波危害，各类颁布的谐波标准对电力电子装置所需满足的功率因数(Power Factor,PF)与电流总谐波畸变(Total Harmonics Distortion,THD)进行了规定。反激(Fly-back)功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)变换器广泛应用于各种适配器电源中。通常可将其分为三种：变压器原副边电流连续模式(CCM)，变压器原副边电流临界连续模式(CRM)，变压器原副边电流断续模式(DCM)。CRM反激PFC变换器是小功率适配器电源的主流拓扑，它可实现原边开关管的零电压开通或谷底开通，可实现副边二极管的零电流关断，因此开关损耗小；另外其电路控制简单，仅需电压外环控制，简单可靠、成本低廉。

对于理想情况工作下的CRM反激PFC变换器，变压器原边电流在变压器副边电流减小至零的时刻开始从零增加，在原边开关管开通期间线性增加，在原边开关管关断期间保持为零，因此变压器原边电流在开关周期内为断续状态。采用恒定导通时间控制的CRM反激PFC变换器在一半线路周期内导通时间恒定，因此变压器原边电流峰值可自动跟踪正弦变化的输入线路电压。但因为变压器原边电流在开关周期内为断续工作状态，因此变换器输入电流(变压器原边电流在开关周期内的平均值等于变换器的输入电流)不能跟踪正弦变化的输入线路电压，导致输入电流THD增加。针对该问题，变导通时间的控制方法被用于补偿变压器原边电流的断续工作状态引起的输入电流畸变，现有变导通时间控制方法通过改变在一半线路周期内的变压器原边电流的峰值包络线，保证变压器原边电流在开关周期内的平均值(即变换器的输入电流)跟踪正弦变化的输入线路电压，从而改善输入电流畸变、降低输入电流THD。

然而，现有变导通时间控制方法尚未考虑CRM反激PFC变换器在实际工作中的谐振阶段的影响。CRM反激PFC变换器原边开关管的零电压开通与谷底开通的实现，依靠于变压器原边激磁电感和原边开关管输出结电容与副边二极管寄生电容之间的谐振过程。在该谐振阶段，变压器原边电流反向流入反激PFC变换器整流桥后侧的输入电容，导致变压器原边电流在开关周期内的平均值不再正弦。即使采用现有的变导通时间控制方法，实际工作中的CRM反激PFC变换器输入电流仍会发生畸变。在一些对输入电流谐波要求较高的场合，即使采用现有的变导通时间控制方法也较难满足相关的谐波要求。

随CRM反激PFC变换器开关频率范围的提高，CRM反激PFC变换器在实际中的谐振阶段对输入电流畸变的影响更加明显，表现为输入电流THD大幅增加，即使采用现有变导通时间控制方法，也很难使CRM反激PFC变换器满足对应的谐波标准。因此，解决CRM反激PFC变换器中谐振过程引起的输入电流畸变已经成为当前电力电子技术发展中亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种适用于CRM反激PFC变换器的变导通时间控制方法，通过查表读数与实时计算相结合的方式得到变换器原边开关管的导通时间，并利用电压误差调节器输出信号实现在变换器全负载范围内自适应的变导通时间控制。

本发明通过以下方案实施：