单周期控制Boost PFC变换器

基于数字单周期控制Boost PFC变换器的设计与仿真

李少林;张景明;张维路;张卓夫

【摘 要】单周期控制技术(O ne-C ycle-C ontrol,O C C)是当前一种比较新型非线性大信号PW M控制技术,单周期就可以实现控制目标,广泛运用于功率因数校正(Power Factor Correction,PFC).在论述单周期控制原理的基础上,设计了一种基于单周期控制的Boost变换器并进行实验论证.实验结果证明,单周期Boost PFC变换器可以实现PFC所控制的目标.

【期刊名称】《装备制造技术》

【年(卷),期】2016(000)010

【总页数】3页(P66-67,78)

【关键词】单周期控制;变换器;功率因数校正

【作 者】李少林;张景明;张维路;张卓夫

【作者单位】桂林电子科技大学,广西 桂林 541004;桂林电子科技大学,广西 桂林

541004;桂林电子科技大学,广西 桂林 541004;桂林电子科技大学,广西 桂林

541004

【正文语种】中 文

【中图分类】TM46

近年来，随着电力电子的快速发展，大量非线性负载的电力电子设备应用于实际生活的各个方面。但这些非线性负载的设备在实际工作时产生了大量谐波，不仅影响设备自身的工作效率，也对电力系统的稳定性产生影响。功率因数校正（PFC）是处理谐波的一种有效方法。因此，功率因数校正成为了当前电力电子领域的一个研究热点。

单周期控制是一种新型非线性大信号PWM控制技术。在输入电压或负载出现快速变化的情况下，能在单周期内实现控制目标。与传统的功率因数校正方式对比，少了乘法器，具有调制和控制的双重功能。其最显著的特点就是不论稳定或扰动状态都能使受控量的平均值与控制参考基值成正比关系。单周期控制具有动态响应快、开关频率恒定、抗干扰性强和易于实现的优点，近年来在PFC技术上得到广泛的应用。

本文以单周期控制的基本理论为基础，引入Boost PFC变换器以实现功率因数校正。首先，分析单周期控制Boost PFC变换器的工作原理；然后根据原理计算并设置基本参数；最后运用Saber软件进行仿真，验证单周期控制的Boost变换器实现PFC的控制目标的可行性。

山西电子技术　

２０１４年第６期　应用实践　

文章编号：１６７４－４５７８（２０１４）０６—０００７—０２　

Ｂｏｏｓｔ变换器的ＰＦＣ控制电路设计　

王志娟　

（德州学院机电系，山东德州２５３０２３）　

摘要：平均电流控制是较常见的一种控制方法，它可以工作于ＣＣＭ和ＤＣＭ工作方式下，可以在输入电压、　

负载变化范围比较大的场合得到质量很高的电流波形。本文对平均电流控制电路的电流环和电压环的控制参数　

进行了选择设计，并用改进后的遗传算法对其进行进一步优化设计。最后通过仿真实验证明，优化后，电流环和电　

压环的相位裕量及稳定性优于优化设计前。　

关键词：电流控制；功率补偿；优化控制　

中图分类号：ＴＭ４６；ＴＮ７１０　文献标识码：Ａ　

目前，开关电源向高频率，高效率，数字化，集成化方向　

发展，这是ＤＣ／ＤＣ转换器的控制系统委员会提出的更高的　

稳态和瞬态性能　。信号和大信号瞬态分析和ＤＣ／ＤＣ开关　

稳压器系统的稳定分析和反馈控制电路的设计一直是一个　

电力电子领域有待解决的问题。加强这方面的研究，并结合　

高频开关电源的基本理论和实际应用的持续发展具有显著　

意义。本文在控制电路小信号模型的基础上，分析电流、电　

压控制环的主要作用，选择合适的适应度函数，利用改进的遗　

传算法对控制参数进行优化，并对优化结果进行了仿真分析。　

１　ＰＦＣ控制电路结构　

图１所示，平均电流控制电路结构包括电压控制环和电　

流环两环　。　

电流环调节输入电流平均值，使其波形与输入电压波形　

相同　。输出电压经电压误差放大器放大后，与全桥整流输　

出电压的采样在乘法器相乘后送到电流运算放大器作为基　

准电流。　

电压环通过控制电流基准、改变电感电流，来调节输出　

电压的稳定。ＰＷＭ调制器的误差放大器的输出电流直接控　

制电感电流的占空比，控制改变平均电感电流。　

Ｌｏｗ－ｂａｎｄｗｉｄｔｈ　ｅｎｅｒｇｙ－ｓｔｏｒａｇｅ　ｃａｐａｃｉｔｏｒ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　

Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ　ａｎｄ　ｎｎｏ『０ｇｙ电脑知识与技术　

单周期控制Ｂｏｏｓｔ　ＰＦＣ变换器参数设计与仿真验证　

宋久旭，高小龙，杨志龙　

（西安石油大学电子工程学院，陕西西安７１００６５）　第１１卷第１０期（２０１５年４月）　

摘要：基于单周期控制技术的功率系数校正电路具有结构简单、响应速度快等优点，已成为－ｆ－＃￣电源的研究热点。论文在　

分析单周期控制Ｂｏｏｓｔ　ＰＦＣ变换器工作原理的基础上，完成了基于１ＲＪ１５５５控制器的单周期ＰＦＣ变换器设计，并使用Ｓａｂｅｒ　软件进行了仿真验证。结果表明单周期控制技术能有效降低ＰＦＣ变换器的复杂程度，同时获得良好的功率系数校正效　

果。在单相大功率电源中具有良好的应用前景。　

关键词：单周期控制；功率系数校正；参数设计；仿真验证　

中图分类号：ＴＰ３０１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９－３０４４（２０１５）１０－０２２８－０３　

Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂｏｏｓｔ　Ｐｏｗｅｒ　Ｆａｃｔｏｒ　Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｗｉｔｈ　Ｏｎｅ—－ｃｙｃｌｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　

Ｍｅｔｈｏｄ　

ＳＯＮＧ　Ｊｉｕ—Ｘｕ，ＧＡＯ　Ｘｉａｏ—Ｌｏｎｇ，ＹＡＮＧ　Ｚｈｉ—Ｌｏｎｇ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎ　Ｓｈｉｙｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ　７　１００６５，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｗｅｒ　ｆａｃｔｏｒ　ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ（ＰＦＣ）ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｏｎｅ—ｃｙｃｌｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｈａｖｅ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｓｉｍｐｌｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ａｎｄ　

ｈｉｇｈ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｓｐｅｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｈａｖｅ　ｂｅｃｏｍｅ　ａ　ｈｏｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｔｏｐｉｃ　ｉｎ　ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｉｅｓ．Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｎｅ—　ｃｙｃｌｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｂｏｏｓｔ　ＰＦＣ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｎ．ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｂｏｏｓｔ　ＰＦＣ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＩＲ　１　１５５Ｓ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　

第39

卷第11

期

⑩ 2019

年11

月电力自幼化议备

Electric Power Automation EquipmentVol.39 No. 11

Nov. 2019

DCM-CRM

Boost-Flyback

单级 PFC

变换器

阎铁生〃，李明洪1，陶权保

U2，周国华3，曹太强h2，王军

(1.西华大学电气与电子信息学院，四川成都

610039;

2.西华大学流体及动力机械教育部重点实验室，四川成都

610039;

3.西南交通大学电气工程学院，四川成都

610031)

摘要：为

了实现功率因数校正(PFC)功能，单级Boost-Flyback变换器的前级Boost变换器通常工作在断续导电

模式（

DCM),

为了实现高效率，通过控制使后级Flyback变换器工作在临界连续导电模式（

CRM)。

详细分析

了变换器的工作原理和功率因数、中间储能电容电压、开关频率等相关工作特性，并搭建了 60

W的实验样

机，验证了此变换器能够仅使用1

个开关管和1

个峰值电流模控制器，同时实现PFC功能和恒定输出电压，且

相比DCM-

DCM,

DCM-CRM

Boost-Flyback单级PFC变换器在保持相同功率因数的前提下，提高了变换器的

效率。

关键词：

Boost-Fly

back;功率因数校正；单级；断续导电模式；临界连续导电模式;峰值电流模式

中图分类号:

TM 46 文献标志码:

A

D0

I： 10.16081 /

i.

epae.201911025

〇引言

为了减少电力电子变换器输人电流谐波含量，

使其满足国际谐波标准

IEC61000-3-2的相关规

定，所以电力电子装置的功率因数校正

PFC(

P〇wer

Factor

Correction )功能是设计者必须考虑的因素

之」M]〇

Buck、

Boost、Flyback 和

Sepic 等拓扑用作

PFC 变

换器时，具有成本低、效率高等优点，但由于存在瞬

态的输入功率与恒定的输出功率之间不平衡的问