PFC Boost变换器次谐波振荡抑制方法研究

1、PFC Boost变换器次谐波振荡抑制方法研究摘 要： 峰值电流型功率因数校正升压PFC Boost变换器运行时会产生次谐波振荡与混沌现象，影响电路的稳定运行，通常采用固定斜坡补偿或分段固定斜坡方法进展抑制，但是固定斜坡补偿方法来自于DC?DC Boost变换器，用于PFC Boost变换器具有不可抑制的缺陷。该文提出了一种可以彻底消除电路中次谐波振荡的动态斜坡补偿方法，并以110 V/200 W的PFC Boost变换器为研究对象，利用Matlab/Simulink进展了仿真和验证分析。结果说明，所提出的动态斜坡补偿方法可实现次谐波振荡抑制和单位功率因数校正的双重功能。关键词： PFC Bo

2、ost变换器； 次谐波振荡； 振荡抑制； 动态斜坡补偿中图分类号： TN710?34； TP273.1 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X202116?0143?04Abstract： The power factor correction boost PFC Boost converter of peak current mode can generate the subharmonic oscillation and chaos phenomenon in its running， which affects the stable operation of the circu

3、it. The constant slope compensation or segmentation constant slope method is usually used to suppress the subharmonic， but the constant slope compensation method for DC?DC Boost converter has the inevitable defects to PFC Boost converter. In this paper， a dynamic slope compensation method is propose

4、d to entirely eliminate the subharmonic oscillation in the circuit， and the PFC Boost converter of 110 V/200 W is taken as the research object. The simulation and validation analysis for the method was carried out with Matlab/Simulink. The results show that the proposed dynamic slope compensation me

5、thod can realize the dual functions of subharmonic oscillation suppression and unit power factor correction.Keywords： PFC Boost converter； subharmonics oscillation； oscillation suppression； dynamic slope compensation0 引 言PFC Boost变换器是有源功率因数校正电路最为广泛的拓扑构造之一1?3。内部包含有电感、电容、开关器件、乘法器等非线性器件4，在进步功率因数的同时，也给系

6、统带来了很强的非线性5?7。峰值电流型PFC Boost变换器具有良好的动态特性，故障状态下可防止系统过流8?9。其缺点是开关管电流和控制电流抗干扰才能较差，当占空比D>0.5时，会出现次谐波现象，引起系统的不稳定运行10?16。本文从分析无补偿和固定斜坡补偿的缺陷入手，采用逆向思维，以研究参考电流的准确时变表达式为目的，提出了一种可以同时消除电路中次谐波振荡现象和进步功率因数的动态斜坡补偿技术。1 PFC Boost变换器的次谐波振荡峰值电流型PFC Boost变换器采用双环反响控制，其拓扑构造如图1所示。电压环由PI环节、比例环节Pe和输入反响Pv单元构成，用来减少输出电压纹波和保证

7、输出电压的稳定，同时为电流内环提供参考电流iref，保证输入电流的峰值包络跟随正弦输入电压波形；电感电流通过PWM发生器与参考电流iref进展比较，产生对功率管VT的控制信号。峰值电流型Boost变换器在连续导电形式下的电感电流扰动波形如图2所示。in是电感电流在第n个开关周期时刻的扰动量，m1=vitL为电感电流的上升斜率，m2=Vo-vitL为电感电流的下降斜率。当占空比D>0.5时，假设电感电流在第n个周期起点受到一个扰动，in>0，该周期完毕后，扰动被放大为in+1=in， in+1>in，且>1，in+1与in反号。在第n+1个周期完毕时，扰动量为in+2=2

8、in>0。扰动量的变化频率为开关频率的一半，出现次谐波振荡现象。由于扰动量的不断增加，系统处于不稳定运行状态9?11。2 固定斜坡补偿次谐波抑制的缺陷分析传统设计在补偿环节引入固定或分段固定斜坡补偿信号消除次谐波振荡现象。即在电感电流上参加一个固定斜率为-m的斜坡电流信号，且m>0。固定补偿后的电感电流如图3所根据理想电路的平衡条件，可得电路离散方程：irn=in+vitLDnT=iref-mDnTin+1=irn-m21-DnTirn+1=in+1+m1Dn+1T=iref-mDn+1Tin+2=irn+1-m21-Dn+1T 1 式中：m=VmL，为固定补偿信号的斜率；Vm为斜坡补偿的电压，单位为V；irn为在第n个开关周期内电感电流与补偿后参考电流的交点。相邻开关