峰值电流控制单相BOOST_PFC变换器工作原理.pdf

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峰值电流控制单相BOOST_PFC变换器工作原理pdf,是一篇有关只电流控制的Boost PFC变换器的文章,里面介绍了有关电路原理和工作情况,很值得一看!
Yout R 图1B0ST变换器 式中D为Bost变挨器的占空比,因为占空比1,所以!(out)>Vi,故称升压式换器。Bost变换 器的工作模式分为电感电流连续工作模式(CCM)和电感电流断续工作模式(DCM),所不同的是电流新 续模式比电流连续模式多出一个电感电流为零的工作状态。 Boost变换器的工作状态如图2所示。 D YY→ rrn D C R ⅥNa= RLIYout-_Vi Your a)廾关状态1(Q导通)b )开关状念2(Q关断)(c)开天状态3(电感电流为零) 图2BOST变换器的工作状态 3PFG变换器的工作原理及实现方法 3.1PFC变换器工作原理分析 首先给出相关术语的基本定义: 功奉囚数(PF)是指交流输入有功功率(P)与输入视在功率(S)的比值。即 P VII, COsA 1, COS 日 Ps =cos 8 1) s v frIs 式口:1表示输入基波电流有效值 表示输入电流有效值 表示输入电流失真系数 Pms cos e 表小基波电压与基波电流之问的相移囚数 所以功率因数可以定义为输入电流失真系数(y)与相移因数(cos6)的乘积。 可见功率因数(PF)由流失真系数(γ)和基波电与基波电流之间的相移因数(cos6)。cos日低 贝表示用电电器设备的无功功率大,设备和用率低,导线、变压器绕组损耗大。同时,电流失真系数γ值 任,则表示输入电流谐波分量大,将造成输入电流波形失真,刈电网造成污染2。 功率因数与总谐波失真系数(TID)的关系: COS COS 由PF= (2) 及 THD= 2 yn2√1+TDH2 即PF= 5 I+TDh 因此,提咼功夲因数可以大大减少输入线路的谐波失真,提苘电源的利用犖。 32功率因数校正的实现方法 功率因素的定义,PF=ycos可知,要提高功率因素有两个途径 1使输入电压、输入三流同相位。此时cos6=1,PF=y。 2使输入电流正弦化。即Im-1(谐波为零),有1Im-1即PF- rcos 8-1 从而实现功奉囚数校正ε利用功夲囚数校正技术可以使交流输入电流波形完全眼踪输入电压 波形,使输入电流波形成正弦波,并且和输入电压同相位 4.峰值电流控制的PFGB00sT变换器的工作原理 基于峰值电流控制的 PFC BOOST变换器的电路棰图如图3所示。 yIn viFx cp 乘法器 图3基于峰值电流控制的 BOOST PFO变换器原理陉 为实现PFC功能与输出电压的稳定调节,图中u.为正弦交流输入电,其幅值为l灬,周期为T,角频率为 ,i为流过电感L的电流,为电容C内端电压;i为i的参考电流;ua为析式整流输出电压:aa 为的参考电压;卩,和P分别为输入屯压前馈增益和输出电压反馈误差增益;开关管s的占空比为d时 钟脉冲周期为T。。控制电路由2个闭环组成,在电流内环,电感电流i和参考电流i比较后作为开关管S 约控制信号。在稳态时,输出电压是脉动很小的直流电压,而参考电流由输入电压采样信号和输出电压误 差信号的乘积提供,因此參考信号是正向半波正弦信号。当电流内环控制电感电流跟踪參考电流变化时, 就可以使系统达到近似单位功率因薮。电压外环的主要作用是减少输出电压纹波,保持输出电压稳定。根 据开关管S与二极管D的工作状态,得到变换器的3中工作模式为 工作模式1,当S导通与D关断,此时有 n dt L RC 工作模式2,当S关与D导道,此时有 U+- sin ar du i u dt C RC 工作模式3,当S关析与D关断,此时电感电流为零,所以有 RC 中,0=2丌,t是电源角频率,为了简化表达式,令x=[a丁为系统的状态变量,那么可以重写上 面的等式为 x=Ax+B x=Ax+B2 Uin (t) tdust tn+ 上式中 L RC C RC B=L 0 系统输入电压Um(t)= Um lin ck,因此峂值电流控制下的PC变换器是一个周期性分段平滑非线性系统。 5峰值电流检测与平均电流检测 在电流型变换器中由平均电感电流产生一个误差电压,这个平均电感电流可用一个电流源代替,并可 以降低系统的个阶次。诚小峂值电感电流与平均电流约误差电流模式控制是种固定吋钟开启,峰值电 流关断的控制方法。因为峰值电流在实际电路中容易采样,而且在逻辑上与平均电感电流大小变化相一致 但是,电感电流与输出平均电流之间存在一定的误差,峰值电感电流的人小一一刺应,因为在占空上不同 约情況下,相同的峰值电感电流可以对应不同的平均电感电流。 而平均电感电流是唯一决定输出电压大小的因素。与消除诣波振荡的方法类似,利用谐波补偿可以去 除不同占空比对平均电感电流大小的影响,使得所控制约峰值电感电流最后收敛与平均电感电流。在数学 上可以证明,将电感电流`谐波斜率的至少一半以上斜率加在实际检测电流的上斜波上,可以去除不同占 空比对平均电感电流大小的扰动作用,使得所控制的峰值电感电流最后收敛与平均电感电流。因而合成波 形信号要有斜波补偿信号与实际电感电流信号两部分合成构成。当外加补偿斜波信号的斜率增加到定程 庋,峰值电流模式控制就会转化为电压模式控制 6结论 木文详细分析了 BOOST变换器的基本原理和功率因数PFC的概念,知道峰值电流模忒控制的系统稳 定性好,响应速度快,实现也很容易,并且能够限制电路中的峰值电流,从而保护器作。知道了电感电流 连续⊥作模式控制的峰值电沇控制的BGPC电路,它主要应用于电源功率较高的场合 参考文献 (1)雷涛,林辉,张哓斌,峰值电流控制下PFCB00ST变换器的工笮原理,西北工业大学自动化学院。 (2)《基于 PSpice软件的单相3UsT变换器的访真分析》,来源:电源世界。 (3) Rajesh Chosh, G Narayanan. A Simple Analog Controller for Single-pha se Half-bridge Rectifier[jl. IEEe Trans, on Power Electronics, 2007, 22(1): 186-198 (4)丁道宏.力电子技术[M].北京:航空工业出版社,1992 (5) A roudiA Ll, Debba tM, Giral R. Bifurcaticns in DC-DC Switching Converters: Review of Methods and Applications Interna tional Journal of Bifurcation and Chaos, 2005, 15(50,1549-1578 Analysis of Peak current of single phase BOOSTPFC converter operating principle XuXiaose Nanjing information engineering university electrical engineering and automation, nanjing 210044 Abstract Conventional voltage mode control is a single-loop control system is a systen of conditional stability Has led to a double-loop control system that the current contrcl system. In principle, the application of systematic analysis of single-Phase PFC converters current-mode control of development, described the advantages and disadvantages of various control methods. Peak and average current mode single phase PFC control is the most frequent in the two current control methods. Thus the discussion of these two methods to draw some conclusions Key word: BOOST converter, PFC power factor, Peak current control, Average current control

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    2019-09-13
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