[发明专利]一种基于PFC系统电流环平衡点的最少拍精确控制方法

说明书

本发明涉及一种基于PFC系统电流环平衡点的最少拍精确控制方法，包括以下步骤：1)基于BOOST电路精确数学模型，构建稳态下PFC系统电流环输入电流的精确状态方程，并计算得到电流环平衡点；2)通过将电流环平衡点的占空比加入电流环控制器中设计电流环最少拍控制器；3)进行基于PFC系统电流环平衡点的最少拍精确控制。与现有技术相比，本发明具有系统输出完全跟踪参考量、没有波形畸变等优点。

技术领域

本发明涉及PFC系统控制技术领域，尤其是涉及一种基于PFC系统电流环平衡点的最少拍精确控制方法。

背景技术

最少拍控制方法比较依赖系统模型的准确程度，如果模型不准确，控制系统会出现超调现象，在现有的功率因数校正(PFC)系统中，电流环采用最少拍控制方法时由于忽略电感的非线性特征、电感内阻、开关管和二极管导通损耗等因素导致建模不准确，会导致控制不精确，输入电流畸变率较高，因此需要一种基于PFC系统电流环平衡点的最少拍精确控制方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于PFC系统电流环平衡点的最少拍精确控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于PFC系统电流环平衡点的最少拍精确控制方法，包括以下步骤：

1)根据稳态下PFC系统电流环输入电流的状态方程计算得到电流环平衡点；

2)通过将电流环平衡点的占空比加入电流环控制器中设计电流环最少拍控制器；

3)进行基于PFC系统电流环平衡点的最少拍控制。

所述的步骤1)中，电流环输入电流的状态方程的表达式为：

其中，L为输入电感，i_L为输入电感电流，V₀为直流母线电压，V_gsinωt为市电电压，r_L、r_s、r_d分别为电感内阻、开关管Q的导通电阻、二极管D正向导通时等效电阻，d为占空比。

基于电流环输入电流的状态方程，当时，电流环处于平衡状态，则电流环平衡点记为(V_g,V₀,i_L0,D)，其中，i_L0为输入电流初始值，即电流环平衡点的电流，D为满足平衡点条件的占空比。

所述的步骤2)中，当电流环控制器加入平衡点占空比时，输入电流环状态方程变为一个时变的积分环节，则有：

其中，d_i为占空比控制量，其作用是根据输入电流参考量i_ref实时调整电流环平衡点电流i_L0，使之跟踪输入市电电压波形。

设计得到的电流环最少拍控制器的表达式为：

其中，i_ref为输入电流参考量，其幅值为电压环控制器的输出，T_s为系统采样周期，k和k+1表示当前时刻和下一时刻。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明基于PFC系统电流环平衡点设计的最少拍控制器使得系统输出完全跟踪参考量，在理想状态下输出电流波形与参考量完全一致，没有波形畸变，从电流环方程可以看出，系统模型参数中市电电压与直流母线电压均取实际测量值，影响模型准确性的参数是输入电感和切换控制误差，因此，通过实时调整等效电感值来进行补偿，从而满足系统稳定性要求。

附图说明

图1为现有的BOOST电路图。