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数字控制PFC电路的模型与环路设计分析

发布时间:2020-07-01 01:21:37 阅读: 来源:防火管厂家

摘要:本文介绍了以 BOOST 为主拓扑的 PFC 电路的小信号模型建立,讨论并给出了在数字控制下电流环与电压环补偿环路的设计方法,采用 TI 公司的 TMS320LF2407A 控制芯片,对控制方案进行了验证。

本文引用地址:引言

在电力电子电路中,非线性开关电源的应用使得谐波电流对电网造成了污染和危害。为提高电网功率因数, 功率因数校正技术得到迅速发展和广泛的应用。近年来,随着数字信号处理技术的飞速发展,以 DSP为核心数字信号处理芯片开始广泛的应用于开关电源中。数字控制较之模拟控制有很多优点,比如控制减少成本,适应性好,开放周期短等,数字控制将是功率因数校正领域今后的发展方向。

C 电路模型建立

目前应用最广泛的电路是如图 1 所示以 Boost 为主拓扑的 PFC, Boost 电路具有电感电流连续、 可抑制EMI 噪声,电流波形失真小,在整个输入电压范围内能保持较高的功率因数。 PFC 电路通常采用双环控制,电流环是内环, 控制输入电流波形跟随输入电压波形;电压环是外环,调节输出电压保持稳定。

建立小信号数学模型,分析变换器的低频动态特性可以为我们更好的了解电路本质,为环路设计提供依据。就小信号而言,在静态工作点附近用线性关系近似代替变量间的非线性关系,使得各小信号分量之间用线性方程来描述,实现了非线性系统的线性化。

2.2 电流内环模型

电流环是 PFC 双环控制的核心,它控制输入电流跟踪输入电压波形,并与输入电压成比例。图 3 为电流环的框图

2.3 电压外环模型

电压环是 PFC 控制的外环,其作用是稳定输出电压并保持输出电压高于输入电压峰值的电压上。图 5为电压环控制框图

为使 PFC 电路有较好的稳定性和稳态性能,必须对电流环和电压环进行反馈补偿, 通过适当的补偿网络,合理配置零极点, 改善电路特性。在数字控制中,PI 补偿器因其在数字实现上较为简单,且有成熟的工业自动控制应用背景,在数字控制 PFC 电路中被广泛采用。

3.1 数字补偿器的模拟设计方法

数字补偿器最简单的设计方法是把模拟设计的 PI直接转换为数字控制,但在 s 域中零阶保持器和采样器设计比较难,因此常常忽略控制回路中所有的零阶保持器和采样器,然后在 s 域内按照连续控制系统进行设计,最终将模拟补偿器转换为数字补偿器。dc相关文章:dc是什么

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