下载文档原格式
峰值电流控制模式中斜坡补偿的分析
电流控制模式的斜坡补偿是一种重要的电力系统电流控制策略。
其主要目的是在瞬时负载变化的情况下，在预定的稳定时间内将负载的瞬时变化转换为一个平滑的频率变化，从而稳定系统电流。
斜坡补偿的任务实际上是确定合适的斜坡值，以确保系统电流在预定的时间内达到稳定状态，使系统峰值电流控制变得更加有效。
斜坡补偿对峰值电流控制的重要性可以从两个方面划分：
1. 斜坡补偿可以有效地减少系统电流的瞬时峰值，从而减少过载。
当控制斜坡来减少有载负载的瞬时电流峰值时，这种技术将大大有助于防止过载严重影响电力系统的安全和可靠性。
2. 斜坡补偿可以有效地减少发电机之间的不对称负载，从而消除失控和谐波等其他问题，从而维持电力系统的正常运行。
另外，使用斜坡补偿的另一个优点是可以减少静态补偿器的成本和复杂度，而静态补偿器的成本大大超出了它所带来的控制有效性和额外的谐波抑制能力。
因此，斜坡补偿是电力系统峰值电流控制的一个重要组成部分，可以有效地消除系统的过载、失控及其他负载问题。
谐波治理与⽆功补偿1：什么是谐波：电⼒系统中有⾮线性（时变或时不变）负载时，即使电源都以⼯频50HZ供电，当⼯频电压或电流作⽤于⾮线性负载时，就会产⽣不同于⼯频的其它频率的正弦电压或电流，这些不同于⼯频频率的正弦电压或电流，⽤富⽒级数展开，就是⼈们称的电⼒谐波。
从⼴义上讲，由于交流电⽹有效分量为⼯频单⼀频率，因此任何与⼯频频率不同的成分都可以称之为谐波.在电⼒系统⽅⾯，谐波是指多少倍于⼯频频率的波形，简称“次”，是指从2次到30次范围，如5次谐波电压（电流）的频率是250赫兹，7次谐波电压（电流）的频率是350赫兹；3、5、、7、9、11、等叫做其次谐波，超过13次的谐波称⾼次谐波。
近三四⼗年来，各种电⼒电⼦装置的迅速发展使得公⽤电⽹的谐波污染⽇趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发⽣，谐波危害的严重性才引起⼈们⾼度的关注。
: 电⼒谐波对电⼒⽹（包括⽤户）危害是⼗分严重的，它是⼀种电⼒污染，随着经济展，⼤功率可控硅的⼴泛应⽤，⼤量⾮线性负荷增加，特别是电⼦技术、节能技术和控制技术的进步，在化⼯、冶⾦、钢铁、煤矿和交通等部门⼤量使⽤各种整流设备、交直流换流设备和电⼦电压调整设备，电熔炼设备、电化学设备、矿井起重设备、露天采掘设备、电⽓机车等与⽇俱增，同时种类繁多的照明器具、娱乐设施和家⽤电器等普及使⽤，使得电⼒系统波形严重变形。
2：:电⼒谐波的主要危害有：（1）引起串联谐振及并联谐振，放⼤谐波，造成危险的过电压或过电流；（2）产⽣谐波损耗，使发、变电和⽤电设备效率降低；（3）加速电⽓设备及电⼒变压器绝缘⽼化，使其容易击穿，从⽽缩短它们的使⽤寿命；（4）使设备（如电机、继电保护、⾃动装置、测量仪表、电⼒电⼦器件、计算机系统、精密仪器等）运转不正常或不能正确操作；（5）⼲扰通讯系统，降低信号的传输质量，破坏信号的正确传递，甚⾄损坏通信设备。
（6）使开关（断路器）过载，造成经常性跳闸。
由于谐波电流在导体表⾯流动，引起导体发热，降低了开关的实际容量所致。
pfc峰值电流控制斜坡补偿PFC（Power Factor Correction，功率因数校正）技术是一种用于改善电力系统功率因数的技术。
在电力系统中，功率因数是指有功功率与视在功率之间的比值，是衡量电流和电压之间相位关系的一个重要参数。
功率因数越接近1，说明电流和电压之间的相位差越小，电力系统的效率越高。
峰值电流控制斜坡补偿（Peak Current Control with Slope Compensation，简称PCCSC）是一种用于PFC控制的技术。
通过控制斜坡补偿电流，可以实现对峰值电流的精确控制，从而提高PFC的效率和稳定性。
在传统的PFC控制中，采用的是电流模式控制（Current Mode Control，简称CMC）。
CMC通过比较参考电流和实际电流，产生一个误差信号，然后根据误差信号控制开关管的导通时间，从而实现对电流的控制。
然而，CMC存在一个问题，即在电流模式控制下，当输入电压或负载发生变化时，峰值电流也会发生变化，从而导致系统的稳定性受到影响。
为了解决这个问题，PCCSC技术应运而生。
PCCSC技术在传统的CMC控制上增加了斜坡补偿电流的控制。
斜坡补偿电流是一个与输入电压或负载变化成正比的补偿电流，通过控制斜坡补偿电流的大小和斜率，可以实现对峰值电流的精确控制。
具体而言，PCCSC技术通过比较参考电流和实际电流，产生一个误差信号。
然后，根据误差信号控制开关管的导通时间，并根据斜坡补偿电流的控制策略，调整斜坡补偿电流的大小和斜率。
当输入电压或负载发生变化时，斜坡补偿电流会相应地调整，从而实现对峰值电流的控制。
PCCSC技术的优点是可以提高PFC系统的稳定性和响应速度。
由于斜坡补偿电流的控制，PFC系统能够更快地对输入电压或负载的变化做出响应，并能够在变化过程中保持峰值电流的稳定性。
此外，PCCSC技术还可以减小电流谐波含量，提高功率因数。
然而，PCCSC技术也存在一些问题。
峰值电流型PFC Boost变换器斜坡补偿方法研究作者：习璐陈文奎金金来源：《无线互联科技》2013年第12期摘要：PFC Boost电路中由于输入电压的时变性造成输入电流在过零附近产生分岔现象，本文针对该现象，以电流连续模式（CCM）下峰值电流型PFC Boost变换器的精确时变模型为基础，研究了抑制分岔的斜坡补偿方法，通过SIMULINK仿真验证，表明输入电流分岔现象得到消除，接近输入电压波形，改善了PFC Boost变换器的性能。
关键词：PFC Boost变换器；分岔；斜坡补偿1 引言电力电子装置的使用日益广泛，但其对电网带来的谐波污染影响了输电线路的经济性并带来了能量损耗。
解决这一问题的有效方法是对用电设备进行功率因数校正。
[1]功率因数校正（PFC）技术可以提高设备的功率因数，延长使用寿命。
按PFC控制电路是否含有电源元件可以分为有源功率因数校正和无源功率因数校正，其中有源PFC具有可以得到较高的功率因数、低输入电流谐波、工作电压和频率范围宽、体积小等优点。
其基本电路拓扑有：Boost （升压）、Buck（降压）、Buck–Boost（降升压）、flyback（反激式）等，其中Boost变换器因具有输入电流连续、输入电感可以减少对滤波器的要求、电流波形畸变小、EMI小、输出功率大、驱动电路简单等优点而被广泛使用。
常用的PFC Boost变换器的控制方法有峰值电流法、滞环电流法、平均电流法三种[2]本文采用峰值电流法对PFC Boost变换器进行斜坡补偿，研究该方法对功率因数的影响。
2 PFC Boost变换器时变模型峰值电流型PFC Boost变换器的电路结构如图1所示，控制电路由包括电压外环和电流内环组成双闭环控制模式。
如图（1）所示，输入交流信号经过二极管整流后，送入后级的Boost开关变换器，通过对开关管VT的通、断控制来实现网侧电流跟踪电压信号，实现高功率因数整流的目标。
当输出直流电压与参考电压进行比较后，得到了误差电压信号，该信号经过低通滤波器，滤掉噪声信号后送入比例积分控制环节，该控制器输出与整流桥输出电压相乘后得到参考电流信号，此时电感电流就跟踪参考电流信号，实现功率因数校正。
电流控制技术和斜坡补偿一、电流型控制原理及特点原理：电流型脉宽调制(PWM)控制器是在普通电压反馈PWM 控制环内部增加了电流反馈的控制环节,因而除了包含电压型PWM 控制器的功能外,还能检测开关电流或电感电流,实现电压电流的双环控制。
控制原理框图如下图（图1）所示。
图 1 双环电流型控制器原理图从图 1 可以看出,电流型控制器有两个控制闭合环路:一个是输出电压反馈误差放大器Ａ,用于与基准电压比较后产生误差电压;另一个是变压器初级(电感)中电流在Rs 上产生的电压与误差电压进行比较,产生调制脉冲的脉宽,使得误差信号对峰值电感电流起着实际控制作用。
系统工作过程如下:假定输入电压下降,整流后的直流电压下降,经电感延迟使输出电压下降,经误差放大器延迟Vca 上升,占空比变化,从而维持输出电压不变,在电流环中电感的峰值电流也随输入电压下降,电感电流的斜率di/dt 下降,导致斜坡电压推迟到达Vca,使PWM 占空比加大,起到调整输出电压的作用。
由于既对电压又对电流起控制作用,所以控制效果较好在实际中得到广泛应用。
特点：a)由于输入电压Vi 的变化立即反映为电感电流的变化,不经过误差放大器就能在比较器中改变输出脉冲宽度(电流控制环),因而使得系统的电压调整率非常好,可达到0.01%V, 能够与线性移压器相比。
b)由于双环控制系统内在的快速响应和高稳定性,反馈回路的增益较高,不会造成稳定性与增益的矛盾,使输出电压有很高的精度。
ｃ)由于Rs 上感应出峰值电感电流,只要Rs 上电平达到1V,PWM 控制器就立即关闭,形成逐个脉冲限流电路,使得在任何输入电压和负载瞬态变化时,功率开关管的峰值电流被控制在一定范围内,在过载和短路时对主开关管起到有效保护。
d)误差放大器用于控制,由于负载变化造成的输出电压变化,使得当负载减小时电压升高的幅度大大减小,明显改善了负载调整率。
e)由于系统的内环是一个良好的受控电流放大器,所以把电流取样信号转变成的电压信号和一个公共电压误差放大器的输出信号相比较,就可以实现并联均流,因而系统并联较易实现。
峰值电流模式次谐波
峰值电流模式次谐波是指在峰值电流控制模式下，电流波形存在次谐波成分。
峰值电流模式是一种电流控制模式，它通过控制电流波形的峰值，来实现对电流的控制。
在正常情况下，电流波形应该是纯正弦波形，但是在实际应用中，由于各种因素的影响，电流波形可能会出现一些不完全的正弦波成分，即次谐波。
次谐波是指频率低于基波频率但高于谐波频率的谐波成分。
在峰值电流模式下，次谐波可能会导致电流波形的畸变，从而影响系统的稳定性和性能。
为了减小次谐波的影响，可以采取以下措施：
1. 优化电源和电路设计，减少电流波形的畸变；
2. 使用合适的滤波器来滤除次谐波成分；
3. 调整控制参数，优化控制策略，降低次谐波的产生。
通过以上措施，可以有效降低峰值电流模式下次谐波的影响，提高系统的稳定性和性能。
峰值电流模式控制总结PWM (Peak Current-mode Control PWM)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。
如图1所示，误差电压信号 Ue 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UΣ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。
图1采用斜坡补偿的BUCK电流型控制1. 峰值电流模式控制PWM的优点:①暂态闭环响应较快，对输入电压的变化和输出负载的变化的瞬态响应均快；峰值电流模式控制PWM是双闭环控制系统，电压外环控制电流内环。
电流内环是瞬时快速按照逐个脉冲工作的。
功率级是由电流内环控制的电流源，而电压外环控制此功率级电流源。
在该双环控制中，电流内环只负责输出电感的动态变化，因而电压外环仅需控制输出电容，不必控制LC储能电路。
由于这些，峰值电流模式控制PWM具有比起电压模式控制大得多的带宽。
②虽然电源的L－C滤波电路为二阶电路，但增加了电流内环控制后，只有当误差电压发生变化时，才会导致电感电流发生变化。
即误差电压决定电感电流上升的程度，进而决定功率开关的占空比。
因此，可看作是一个电流源，电感电流与负载电流之间有了一定的约束关系，使电感电流不再是独立变量，整个反馈电路变成了一阶电路，由于反馈信号电路与电压型相比，减少了一阶，因此误差放大器的控制环补偿网络得以简化，稳定度得以提高并且改善了频响，具有更大的增益带宽乘积。
