PFC直接电流控制策略综述

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1.6 无差拍控制
    无差拍控制的基本思想是将输出参数等间隔地划分为若干个取样周期。根据电路在每一取样周期的起始值,预测在关于取样周期对称的方波脉冲作用下某电路变量在取样周期末尾时的值。适当控制方波脉冲的极性与宽度,就能使输出波形与要求的参数波形重合。不断调整每一取样周期内方波脉冲的极性与宽度,就能获得波形失真小的输出。


    该方法是一种全数字化的控制技术。它利用前一时刻的指令电流值和实际补偿电流值,根据空间矢量理论计算出整流器下一时刻应满足的开关模式。其优点在于数学推导严密、跟踪无过冲、动态性能好,易于计算机执行等。缺点是计算量大,且对系统参数依赖性较大。但是,随着数字信号处理单片机(DSP)应用的不断普及,这是一种很有前途的控制方法。


    基于空间电压矢量PWM的电流无差拍控制方法,开关频率恒定,调节性能良好,代表了目前国际上PFC技术的先进水平。


1.7 滑模变结构控制
    上世纪50年代在前苏联发展起来的滑模变结构控制,用于控制电力电子变换器有其天然的合理性。因为构成多种变换器的电子开关所产生的不连续性,使各类电力电子变换器正好被描述为变结构系统,而在变结构系统中滑模变结构控制的滑动模态具有不变性,即对系统的变化和外部干扰不敏感,具有很强的鲁棒性。这样,滑模变结构控制就能很容易地应用于整流器、逆变器及由开关变换器驱动等相关领域的应用研究,并获得良好的控制效果。


    变流器的时变参数问题是人们一直努力解决的问题。考虑到开关变换器的开关切换动作与变结构系统的运动点沿切换面高频切换有动作上的对应关系,因而可以考虑用滑模变结构这种方法来控制变流器。


    在整流器的功率因数校正系统中,输入电流的稳态特性和输出电压暂态特性之间存在着矛盾的关系,应用滑模变结构控制方法.可以在输入电流的稳态特性和输出电压暂态特性之间进行协调,在使输入电流满足有关标准的前题下,尽可能地提高输出电压动态响应。


1.8 占空比控制
    这种控制方法不用电流传感器,由于是基于斜坡比较技术。因而开关频率固定;另外,以往的控制方法都是在理想的三相平衡状态下得出的数学模型。用占空比控制方法比传统的控制方法在分析三相不平衡系统中具有更大的优势,比如在建模、电压调节器参数调整等方面。


l.9 基于Lvapunov的非线性大信号方法控制
    传统控制方法的数学建模一般是基于系统的小信号线性化处理。这种方法的共同缺点是对系统的大信号扰动不能保证其稳定性。基于这种考虑,文献[16]提出了用大信号方法直接分析这种非线性系统,仿真和实验结果表明,系统对大信号扰动具有很强的鲁棒性。


    与现代控制理论相关的控制方法如状态反馈控制(极点配置),二次型最优控制,非线性状态反馈,模糊控制,神经网络控制等,都可以用在PFC电路中。但这些方法还不成熟,处于积极的探索之中。基于大功率电子设备的要求,目前多电平变换器和各种简单拓扑的串联、并联等拓扑相继提出,对于这些电路的控制,除采用现有的控制策略外,还尝试发展更有针对性的控制技术。

 


2 总结与展望
    CCM控制中,直接电流控制适用于对系统性能指标和快速性要求较高的大功率场合,应是发展的主流。中大功率的电力电子设备在电网中占有很大比重,因此,三相PFC应是PFC研究的重心。随着三相PFC整机成本的提高和开关频率的降低,依托高速的数字处理器,数字控制成为发展的主流。由于各种控制策略都有优缺点,将各种控制策略合理搭配,取长补短,可以收到理想的控制效果,这也是控制技术发展的一个方向。