一种PFC电流断续模式的峰值电流控制方法技术

本发明专利技术涉及一种PFC电流断续模式的峰值电流控制方法，将交流市电整流后接至一Boost电路，将Boost电路的开关周期T、电感L以及输出参考电压Uref、输入电压Uin、输出电压Uo以及电感电流IL输入控制器中；控制器计算得到当前开关周期对应的电流峰值Ipeak，将Ipeak与IL相比较，并控制开关管的开关，使每个开关周期电感电流的峰值和此峰值曲线拟合。本发明专利技术适用于电感电流断续(DCM)时的情形，克服了DCM模式下较难使用峰值控制的问题，提高了功率因数，并且设计简单，易于实现。

【技术实现步骤摘要】
一种PFC电流断续模式的峰值电流控制方法
本专利技术涉及电力电子控制领域，特别是一种PFC电流断续模式的峰值电流控制方法。
技术介绍
在功率因数校正装置中，根据电感电流连续与否，可将PFC分为三种工作模式，即连续模式(CCM)，临界模式(CRM)，断续模式(DCM)。DCM工作模式具有开关管零电流开关和升压二极管无反向恢复时间的优点，常用于小功率场合。DCM控制常用开环控制，即无需对采样电感电流和参考电流进行比较就可得出占空比无法对实际电流进行有效监控。有研究人员提出采样电流，对上述占空比增加修正一个项d'＝kp(Iref-kIL)+ki∫(Iref-kIL)dt,需要计算修正系数k来得到当前的平均电流kIL，但是DCM模式下电流很小，实际电流中的噪声比例较大。因此这两种控制法的精度和抑制干扰的性能都比较差。峰值控制可对电流进行闭环控制，使用的算法相较简单，无需计算占空比，使用CPU资源相对较少，将电流限制在峰值曲线以内，在有斜坡补偿时抗干扰能力强，因而在电力电子领域中应用广泛。峰值电流控制广泛应用于CCM模式下的PFC中，如说明书附图2所示。但是DCM模式下的应用不多，这是因为DCM时用正弦曲线作为峰值拟合曲线时，每个开关周期的电流平均值曲线为非正弦形式，造成PF值较低。DCM模式下，电感电流如说明书附图3所示。其中T为开关周期，dT为开关管开通的时间，mT为开关管断开但电流连续的时间。根据伏秒平衡：可得每个开关周期的实际占空比为：每个开关周期的电流平均值为：如果以正弦曲线Ipeak＝GUin作为拟合曲线,则因为Uin是变化的，电感电流平均值和峰值的比值k并不是常数，而是变化的，在靠近过正弦过零点处时，k更小一些，在正弦峰值处，k最大，因此Iavg的波形不是正弦波，如说明书附图4所示。显然若用正弦曲线作为峰值拟合曲线，所得到的电感电流THD较大，PF值较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提出一种PFC电流断续模式的峰值电流控制方法，克服了DCM模式下较难使用峰值控制的问题，提高了功率因数。本专利技术采用以下方案实现：一种PFC电流断续模式的峰值电流控制方法，具体包括以下步骤：步骤S1：将交流市电整流后接至一Boost电路，并确定所述Boost电路的开关周期T、电感L以及输出参考电压Uref，并将所述开关周期T、电感L以及输出参考电压Uref输入至一控制器中；步骤S2：采样所述Boost电路的输入电压Uin、输出电压Uo以及电感电流IL，并将所述输入电压Uin、输出电压Uo以及电感电流IL输入所述控制器中；步骤S3：所述控制器根据误差Uref-Uo得到电导信号G；步骤S4：所述控制器计算得到当前开关周期对应的电流峰值Ipeak，其中步骤S4：将Ipeak与IL相比较，若IL＜Ipeak，控制开关管继续导通；若IL＝Ipeak，触发开关管断开信号。进一步的，所述步骤S2中采样所述Boost电路的输入电压Uin、输出电压Uo具体包括以下步骤：步骤S21：在每个开关周期的初始时刻t触发开关管开通；步骤S22：每个开关周期采样一次输入电压Uin＝Um|sinωt|、输出电压Uo。进一步的，所述步骤S3具体为采用PI控制得到所述电导信号G，其中G＝kp(Uref-Uo)+ki∫(Uref-Uo)dt，其中kp、ki为两个比例积分系数。特别的，本专利技术的保护范围不限于用PI控制来得到G。进一步的，所述Boost电路的开关频率固定。进一步的，所述控制器为DSP。特别的，由于本专利技术的算法需要用到开方计算，一般是采用数字控制较为方便，靠编写数字处理器(如DSP)的内部程序来实现，但是本专利技术申请并不被限于如下的数字控制实施例。与现有技术相比，本专利技术公开的一种PFC电流断续模式的峰值电流控制方法，适用于电感电流断续(DCM)时的情形，克服了DCM模式下较难使用峰值控制的问题，提高了功率因数，并且设计简单，易于实现。附图说明图1为本专利技术的原理图。图2为本专利技术CCM模式的峰值控制原理图。图3为本专利技术细化的DCM模式时的电感电流波形。图4为本专利技术细化的DCM模式下用CCM控制策略时的电流波形。图5为本专利技术DCM模式下用CCM控制策略时的的峰值电流、电感电流、平均电流的波形。图6为本专利技术DCM模式下用本专利技术提出的控制策略时的峰值电流、电感电流、平均电流的波形。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。如图1所示，本实施例提供了一种PFC电流断续模式的峰值电流控制方法，为便于分析，本专利技术的文本说明把采样系数都当做1的来处理，其具体包括以下步骤：步骤S1：将交流市电整流后接至一Boost电路，并确定所述Boost电路的开关周期T、电感L以及输出参考电压Uref，并将所述开关周期T、电感L以及输出参考电压Uref输入至一控制器中；步骤S2：采样所述Boost电路的输入电压Uin、输出电压Uo以及电感电流IL，并将所述输入电压Uin、输出电压Uo以及电感电流IL输入所述控制器中；步骤S3：所述控制器根据误差Uref-Uo得到电导信号G；G在稳态时近似为常数，可看做是等效的输入电导；步骤S4：所述控制器计算得到当前开关周期对应的电流峰值Ipeak，其中较佳地，稳态时Uo近似等于Uref，中的Uo可用Uref来代替；步骤S4：将Ipeak与IL相比较，若IL＜Ipeak，控制开关管继续导通；若IL＝Ipeak，触发开关管断开信号，此时IL开始线性下降，在本实施例中，所述步骤S2中采样所述Boost电路的输入电压Uin、输出电压Uo具体包括以下步骤：步骤S21：在每个开关周期的初始时刻t触发开关管开通；此时电感电流IL线性上升；步骤S22：每个开关周期采样一次输入电压Uin＝Um|sinωt|、输出电压Uo。较佳地，由于开关频率远大于市电频率，每个开关周期内，Uin和Uo可看做是常数。在本实施例中，所述步骤S3具体为采用PI控制得到所述电导信号G，其中G＝kp(Uref-Uo)+ki∫(Uref-Uo)dt，其中kp、ki为两个比例积分系数。特别的，本专利技术的保护范围不限于用PI控制来得到G。在本实施例中，所述Boost电路的开关频率固定。在本实施例中，所述控制器为DSP。较佳地，由于每个开关周期的初始时刻，电感电流为0，得每个开关周期的实际占空比为：在电感电流下降至0时，下一个开关周期尚未到来，于是就出现了断续区段(1-m-d)T，根据伏秒平衡可得m和d的关系：得其中m为续流时间。将代入到得Iavg＝GUin，可见每个开关周期的电流平均值Iavg和输入电压之比为常数G，也即电流平均值呈正弦规律变化，实现了电流对输入电压波形的跟踪，提高了PF值。图5为用CCM模式下的Ipeak＝GUin作为峰值拟合曲线时，电流平均值不是正弦形式，畸变较大。在正弦峰值处，Iavg和Ipeak比值最大，所以出现了少许电流连续区段，在电流足够小时，该区段消失，全部进入断续。较佳地，图6为用本专利技术提出的作为峰值拟合曲线时，电流平均值很接近正弦。本专利技术适合于电压电流双环控制中，以电压环输出的正弦信号GUin作为参考电流，功率因数校正的目的就是电感电流波形跟踪该正弦信号。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，凡依本专利技术申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PFC电流断续模式的峰值电流控制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤S1：将交流市电整流后接至一Boost电路，并确定所述Boost电路的开关周期T、电感L以及输出参考电压Uref，并将所述开关周期T、电感L以及输出参考电压Uref输入至一控制器中；步骤S2：采样所述Boost电路的输入电压Uin、输出电压Uo以及电感电流IL，并将所述输入电压Uin、输出电压Uo以及电感电流IL输入所述控制器中；步骤S3：所述控制器根据误差Uref‑Uo得到电导信号G；步骤S4：所述控制器计算得到当前开关周期对应的电流峰值Ipeak，其中Ipeak=Uin2TGL(Uo-UinUo);]]>步骤S4：将Ipeak与IL相比较，若IL＜Ipeak，控制开关管继续导通；若IL＝Ipeak，触发开关管断开信号。

【技术特征摘要】
1.一种PFC电流断续模式的峰值电流控制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤S1：将交流市电整流后接至一Boost电路，并确定所述Boost电路的开关周期T、电感L以及输出参考电压Uref，并将所述开关周期T、电感L以及输出参考电压Uref输入至一控制器中；步骤S2：采样所述Boost电路的输入电压Uin、输出电压Uo以及电感电流IL，并将所述输入电压Uin、输出电压Uo以及电感电流IL输入所述控制器中；步骤S3：所述控制器根据误差Uref-Uo得到电导信号G；步骤S4：所述控制器计算得到当前开关周期对应的电流峰值Ipeak，其中步骤S4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王武，闫凯歌，林琼斌，蔡逢煌，柴勤勤，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35