[發(fā)明專(zhuān)利]含有源儲(chǔ)能單元型Boost PFC的優(yōu)化控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611010904.8
• 申請(qǐng)日: 2016-11-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107257202B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任小永;白雷;惠琦;李坤奇;吳羽;郭哲輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02M7/217
• 分類(lèi)號(hào): H02M7/217;H02M1/14;H02M1/42
• 代理公司: 南京匯盛專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

本發(fā)明公開(kāi)了一種含有源儲(chǔ)能單元型Boost PFC的優(yōu)化控制方法，屬于AC?DC功率變換領(lǐng)域。針對(duì)傳統(tǒng)Boost PFC平均電流控制方法中整流橋輸出電壓作為正弦基準(zhǔn)造成的基準(zhǔn)畸變問(wèn)題；利用方波調(diào)理電路將輸入正弦電壓轉(zhuǎn)化為方波信號(hào)，數(shù)字控制器捕獲方波信號(hào)的上升與下降沿，再根據(jù)防誤捕獲鎖相算法生成純凈的正弦信號(hào)作為正弦基準(zhǔn)，以改善基準(zhǔn)畸變問(wèn)題。并在生成正弦基準(zhǔn)控制方法的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出輸入前饋與載前饋算法，以改善輸出電壓抗輸入與負(fù)載擾動(dòng)的能力和輕載切相算法的切相速度。所述方法，由生成的正弦信號(hào)與輸出電流，推導(dǎo)出有源儲(chǔ)能單元輸入電流參考基準(zhǔn)，節(jié)省采樣有源儲(chǔ)能單元輸入電流參考的帶通濾波器電路，且變換器功率密度與效率均得到改善。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功率變換技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及AC-DC功率變換技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電能是當(dāng)前社會(huì)最重要的能源之一，其中交流電網(wǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位。然而日常生活中直流電廣泛應(yīng)用于許多場(chǎng)合，如計(jì)算機(jī)電源、服務(wù)器電源、通信電源以及電動(dòng)汽車(chē)充電樁等場(chǎng)合。近年來(lái)，云計(jì)算、通信、電動(dòng)汽車(chē)等行業(yè)迅猛發(fā)展，人們對(duì)直流電的需求也與日俱增，對(duì)變換裝置的效率、功率密度、電能質(zhì)量也提出越來(lái)越高的要求。

單相AC-DC整流拓?fù)渲凶畛Ｓ玫木褪荁oost PFC。其交錯(cuò)并聯(lián)Boost PFC由于交錯(cuò)的多相可以將熱源的平均分配，提高變換器可靠性，這也有利于減小散熱器件的體積，提高功率密度。“輕載切相”技術(shù)根據(jù)輸出功率等級(jí)改變電路中實(shí)際的工作的相數(shù)使變換器系統(tǒng)始終工作于效率優(yōu)化點(diǎn)，從而達(dá)到提高輕載效率的目的。

然而單相整流器均是脈動(dòng)地傳遞能量，這將在輸出側(cè)引入二倍輸入電壓頻率的紋波電流，該電流對(duì)輸出電容周期性的充放電，輸出電壓會(huì)以跟隨紋波電流進(jìn)行周期性的變化，輸出電壓的變化量與輸出電容容值呈負(fù)相關(guān)。因此在超低輸出電壓紋波場(chǎng)合，需采用有源儲(chǔ)能單元對(duì)二次紋波電流進(jìn)行吸收以減小輸出電容容值，提高功率密度。其中Buck/Boost型有源儲(chǔ)能單元由于其正向降壓性質(zhì)使得開(kāi)關(guān)管耐壓和電容耐壓均不超過(guò)輸出母線(xiàn)電壓，這將對(duì)電容的體積和開(kāi)關(guān)管的效率有極大的改善。

Boost PFC控制方式有平均電流控制、峰值電流控制、滯環(huán)控制等方式。按電感電流波形，有可分為連續(xù)CCM、斷續(xù)DCM、臨界連續(xù)BCM。其中CCM型平均電流控制由于其優(yōu)異的EMI、THD性能在大功率場(chǎng)合被廣泛運(yùn)用。但傳統(tǒng)的CCM型平均電流控制需采樣整流橋輸出電壓作為電流波形基準(zhǔn)，這將帶來(lái)基準(zhǔn)含諧波和畸變問(wèn)題。同時(shí)由于傳統(tǒng)的電壓電流雙閉環(huán)控制中要求電壓環(huán)帶寬很低，這將使輸出電壓的調(diào)節(jié)速度被限制，在負(fù)載跳變和輸入跳變時(shí)將導(dǎo)致輸出電壓較大的振蕩。同時(shí)切相時(shí)為減小切相對(duì)輸出電壓的影響，通常需各相占空比配合緩慢變化，這將直接導(dǎo)致切相速度慢的問(wèn)題。

Buck/Boost型有源儲(chǔ)能單元工作于較低損耗的DCM模式，占空比則可根據(jù)母線(xiàn)電壓，有源儲(chǔ)能單元的儲(chǔ)能電容上電壓，有源儲(chǔ)能單元的電感量，開(kāi)關(guān)周期直接以輸入電流基準(zhǔn)由控制器計(jì)算得到，然而其輸入電流基準(zhǔn)需帶通濾波器對(duì)母線(xiàn)輸出電流進(jìn)行處理后得到，Buck/Boost型有源儲(chǔ)能單元的采樣調(diào)理電路極為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)目前Boost PFC控制方法中正弦基準(zhǔn)畸變；Boost PFC動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢，切相速度慢；以及Buck/Boost型有源儲(chǔ)能單元控制采樣調(diào)理電路復(fù)雜等問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)。

本發(fā)明通過(guò)以下方案進(jìn)行實(shí)施：

一種含有源儲(chǔ)能單元型Boost PFC的優(yōu)化控制方法，電路組成主要包括：EMI濾波器、有源整流橋、交錯(cuò)并聯(lián)Boost PFC變換器、方波信號(hào)調(diào)理電路、Buck/Boost型有源儲(chǔ)能單元和控制器，該控制方法主要步驟如下：

1).生成參考正弦信號(hào)|sin(wt)|與-cos(wt)；