峰值电流控制单相BOOST PFC变换器工作原理分析.doc

,一一年二月十八日峰值电流控制的单相BOOSTPFC变换器工作原理分析徐小松南京信息工程大学滨江学院电气工程与自动化,南京210044摘要:传统的电压型控制是一种单环控制系统~是一种有条件的稳定系统。因而出现了双环控制系统即电流型控制系统。从原理、应用方面系统地论述了单相PFC变换器中电流型控制的发展~阐述了各种控制方法的优缺点。峰值和平均电流型控制是单相PFC中应用最频繁的两种电流控制方法。因而对这两种方法的讨论得出一些结论。关键词:BOOST变换器,功率因数PFC,峰值电流控制,平均电流控制1引言峰值电流模式控制简称电流模式控制。它的概念在60年代后期来源于具有原边电流保护功能的单端自激式反激开关电源。在70年代后期才从学术上作深入地建模研究。直至80年代初期,第一批电流模式控制PWM集成电路(UC3842、UC3846)的出现使得电流模式控制迅速推广应用,主要用于单端及推挽电路。近年来,由于大占空比时所必需的同步不失真斜坡补偿技术实现上的难度及抗噪声性能差,电流模式控制面临着改善性能后的电压模式控制的挑战。误差电压信号送至PWM比较器后,并不是象电压模式那样与振荡电路产生的固定三角波状电压斜坡比较,而是与一个变化的其峰值代表输出电感电流峰值的三角状波形或梯形尖角状合成波形信号U比较,然后得到PWM脉冲关断时刻。因此(峰值)电流模式控制不是用电压误Σ差信号直接控制PWM脉冲宽度,而是直接控制峰值输出侧的电感电流大小,然后间接地控制PWM脉冲宽度。2Boost变换器及其工作原理工程中常用的升压(Boost)变换器的原理图如图1所示[5][6],其中Vi为输入直流电源,Q为功率开关管,在外部脉冲信号的激励下工作于开关状态,Q导通,输入电流流经电感L和开关管Q,电感L储能;开关管Q截止时,二极管D导通,直流电源Vi和电感L同时向负载R供电,输入电流经电感L、二极管D流向负载R,同时给电容C充电,电感L释放能量,在理想情况下,该电路输出电压:1v,v,,outi1,dLDViQVoutCR图1BOOST变换器式中D为Boost变换器的占空比,因为占空比D<1,所以V(out)>Vi,故称升压式换器。M)和电感电流断续工作模式(DCM),所不同的是电流断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。ILLDLLILDCRRQCViQVoutVoutViViVoutCR(c)开关状态3(电感电流为零)(b)开关状态2(Q关断)(a)开关状态1(Q导通):功率因数(PF)是指交流输入有功功率(P)与输入视在功率(S)的比值。即,,VIIcoscosP111PS(1),,,,,cos,SVIIrmsrms1式中:I表示输入基波电流有效值1表示输入电流有效值IrmsI1表示输入电流失真系数,,Irmscos,表示基波电压与基波电流之间的相移因数所以功率因数可以定义为输入电流失真系数()与相移因数(