[發(fā)明專利]一種基于優(yōu)化調(diào)制波的輸出無波動DCM Buck PFC變換器

在審

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• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112217388A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉樂;姚凱;劉勁滔;楊堅;高陽;李家鎮(zhèn);王澤松
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M7/217;H02M1/08
• 代理公司: 北京艾皮專利代理有限公司 11777
• 代理人: 馮鐵惠

本發(fā)明公開了一種基于優(yōu)化調(diào)制波的輸出無波動DCMBuckPFC(斷續(xù)導(dǎo)通模式降壓型功率因數(shù)校正)變換器。通過輸入電壓峰值采樣電路和輸出電流采樣電路檢測得到輸入電壓峰值信號和輸出功率信號，根據(jù)輸入電壓變化和輸出功率變化給輸出電壓誤差信號v_ea乘上函數(shù)v_{p_fit}(P_o2,V_m2)，優(yōu)化后的調(diào)制波與鋸齒波進(jìn)行交截，能夠快速的得到新狀態(tài)下的占空比，變換器進(jìn)入新的穩(wěn)態(tài)工作。本發(fā)明的控制思想在于，輸入電壓變化或者輸出功率發(fā)生變化時，控制系統(tǒng)可以根據(jù)輸入電壓峰值采樣信號和輸出電流采樣信號快速的改變調(diào)制波信號，而不讓補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)節(jié)以反映輸入電壓的變化或者輸出功率的變化，從而達(dá)到快速動態(tài)響應(yīng)、輸出電壓無波動的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電能變換裝置的交流-直流變換器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于優(yōu)化調(diào)制波的輸出無波動DCMBuckPFC變換器。

背景技術(shù)

開關(guān)電源廣泛地應(yīng)用在各行各業(yè)，如電子、通信、電力系統(tǒng)、國防、新能源、航空航天等領(lǐng)域。隨著社會的不斷發(fā)展和進(jìn)步，人們對自然環(huán)境的保護(hù)意識日益加強(qiáng)，對開關(guān)電源技術(shù)的要求也越來越高，功率因數(shù)校正(PowerFactor Correction,PFC)技術(shù)可以提高開關(guān)電源性能。

AC-DC單相橋式整流濾波電路，當(dāng)輸入正弦電壓信號時，輸入電流不再是正弦形式，含有大量的諧波，電路的功率因數(shù)較低，功率因數(shù)校正技術(shù)可以改善負(fù)載的非線性特性，使得輸入電流為正弦形式，從而提高電路的功率因數(shù)、減小輸入電流的諧波。該技術(shù)既有效地治理了電網(wǎng)的諧波污染，又提高了電源的效率。傳統(tǒng)PFC變換器由于輸出電壓含有較大的二倍工頻紋波，為了提高變換器的功率因數(shù)，需要設(shè)置較低的電壓環(huán)穿越頻率(一般僅為10～20Hz)，嚴(yán)重制約了變換器的動態(tài)性能，對于負(fù)載瞬變的情況，開關(guān)變換器受到帶寬的限制而有較長的調(diào)節(jié)時間并伴有輸出電壓波動。

現(xiàn)有技術(shù)中，提高PFC變換器主要有三類控制方法：第一類通過負(fù)載電流前饋和輸入電壓前饋給負(fù)載和輸入電壓提供快速補(bǔ)償，以降低輸出電壓在動態(tài)情況下的過沖；第二類是滑模控制，將放大后的誤差信號加入到電流內(nèi)環(huán)形成一個滑模函數(shù)，來控制開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，改善了負(fù)載跳變時的輸出電壓過沖；第三類是根據(jù)變換器的參數(shù)估計輸出電壓紋波分量，在輸出電壓進(jìn)入輸出電壓誤差放大器之前去除紋波部分，輸出電壓誤差放大器處理無紋波的電壓量，同時可以提高帶寬，從而改善變換器的動態(tài)響應(yīng)性能。

因此本技術(shù)領(lǐng)域中，高動態(tài)性能的變換器也是PFC變換器發(fā)展的必然趨勢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于優(yōu)化調(diào)制波的輸出無波動DCMBuckPFC變換器。在發(fā)生動態(tài)變化時，變換器可以根據(jù)輸入電壓變化和輸出功率變化給輸出電壓誤差信號v_ea乘上函數(shù)v_{p_fit}(P_o2,V_m2)，優(yōu)化后的調(diào)制波與鋸齒波進(jìn)行交截，能夠快速的得到新狀態(tài)下的占空比，變換器進(jìn)入新的穩(wěn)態(tài)工作可以實現(xiàn)快速動態(tài)響應(yīng)、輸出電壓無波動。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于優(yōu)化調(diào)制波的輸出無波動DCM BuckPFC變換器，包括主功率電路和控制電路，其中控制電路包括輸出電壓采樣電路、輸出電流采樣電路、輸入電壓峰值采樣電路、輸出電壓誤差放大器、第一乘法器、PWM信號生成電路；一種基于優(yōu)化調(diào)制波的輸出無波動DCM Buck PFC變換器的輸出電壓誤差放大器產(chǎn)生的誤差放大信號v_ea經(jīng)過優(yōu)化后與鋸齒波交截，產(chǎn)生PWM波，控制開關(guān)管的開通與關(guān)斷。