PFC直接电流控制策略综述

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    PFC的控制策略按照输入电感电流是否连续,分为电流断续模式(DCM)和电流连续模式(CCM),以及介于两者之间的临界DCM(BCM)。有的电路还根据负载功率的大小,使得变换器在DCM和CCM之间转换,称为混连模式(Mixed Conduclion Mode一一MCM)。而CCM根据是否直接选取瞬态电感电流作为反馈量,又可分为直接电流控制和间接电流控制。直接电流控制检测整流器的输入电流作为反馈和被控量,具有系统动态响应快、限流容易、电流控制精度高等优点。本文总结了PFC技术的直接电流控制策略,对比分析了几种典型控制策略的优缺点,指出了这些控制技术的发展趋势。


    直接电流控制有峰值电流控制、滞环电流控制、平均电流控制,预测电流控制、无差拍控制、单周控制、状态反馈控制、滑模变结构控制、模糊控制等方式。


1 各种直接电流控制策略
1.1 峰值电流控制

    峰值电流控制的输入电流波形如图1所示,开关管在恒定的时钟周期导通,当输入电流上升到基准电流时,开关管关断。采样电流来自开关电流或电感电流。峰值电流控制的优点是实现容易,但其缺点较多:

    1)电流峰值和平均值之间存在误差,无法满足THD很小的要求;
    2)电流峰值对噪声敏感;
    3)占空比>0.5时系统产生次谐波振荡;
    4)需要在比较器输入端加斜坡补偿器。
    故在PFC中,这种控制方法趋于被淘汰。


1.2 滞环电流控制
    滞环电流控制的输入电流波形如图2所示,开关导通时电感电流上升,上升到上限阈值时,滞环比较器输出低电平,开关管关断,电感电流下降;下降到下限阈值时,滞环比较器输出高电平,开关管导通,电感电流上升,如此周而复始地工作,其中取样电流来自电感电流。

    滞环电流控制是一种简单的Bang-hang控制,它将电流控制与PWM调制合为一体。结构简单,实现容易,且具有很强的鲁棒性和快速动态响应能力。其缺点是开关频率不固定,滤波器设计困难。


    目前,关于滞环电流控制改进方案的研究还很活跃,目的在于实现恒频控制。将其他控制方法与滞环电流控制相结合是SPWM电流变换器电流控制策略的发展方向之一。