[发明专利]含非线性电感PFC电路的模糊单周期控制方法

摘要

本发明涉及一种含非线性电感PFC电路的模糊单周期控制方法。单周期控制因其具有在每个开关周期内跟踪给定的特点而被广泛应用于PFC电路设计中；但由于单周期算法中的电感量是为固定值来计算，而电感其感量会随着电流改变而改变，造成单周期控制效果无法达到预期的要求，因此需要新的控制策略。针对于非线性电感，本发明提出了采用模糊单周期的控制算法，有效地解决了原单周期控制因电感量变化而导致系统性能恶化，并且简化了双向开关型PFC的数字控制结构，提高系统的控制效果。

主权项

一种含非线性电感PFC电路的模糊单周期控制方法，提供一含非线性电感双向开关型PFC电路，其特征在于：包括如下步骤，1)假设在第n个开关周期电感电流连续时，其与输入输出电压关系在开关导通和关断的表达式如下：LdiLdt=Vin(n),(tn<t<tn+Tsdn)---(1)]]>LdiLdt=Vin(n)-Vo,(tn+Tsdn<t<tn+1)---(2)]]>其中，Vin(n)为第n个开关周期的输入电压，Vo为输出参考电压；在第n个开关周期内电感电流可以表示为iL(n+1)＝iL(n)+Δi                                                     (3)其中，Δi为第n+1个开关周期相对于第n个开关周期的电感电流变化量；2)由(1)‑(3)表达式，得到连续模式下单周期控制占空比的表达式：d(n)=iL(n+1)-iL(n)LTsVo+Vo-Vin(n)Vo---(4)]]>其中，Ts为开关周期，Vo为输出参考电压；3)对于非线性电感而言，电感的感量与流过电感的电流之间的关系是非线性时变的，那么可以用非线性因子f(iL)表示L＝f(t)iL                                                              (5)显然，上式描述的是一个非线性对象，那么可以利用T‑S模糊模型的万有逼近能力对其进行模糊化处理；由于iL的变化即体现了电感量的变化，而且iL是可测也必须测量的，因为计算变换器输出功率大小，过载保护和短路保护等都需要iL，因此可以把电感电流iL作为前件变量；对于一个具体的逆变器而言其输出电流允许的最大值、最小值已知，即iL的论域可以事先确定，假设iL∈[ILmin ILmax]，并取隶属度函数如下所示：M1(iL(t))=ILmax-iL(t)ILmax-ILmin,M2(iL(t))=iL(t)-ILminILmax-ILmin---(6)]]>4)含非线性电感双向开关型PFC电路的模糊单周期控制可以用T‑S模糊模型表示如下：Rule1:ifiL=ILmin,thend(n)=1+K1×iL(n+1)-iL(n)Vo-Vin(n)VoRule2:ifiL=ILmax,then---(7)]]>d(n)=1+K2×iL(n+1)-iL(n)Vo-Vin(n)Vo---(8)]]>其中，K1为电感电流最大值时对应模糊单周期控制参数，K2为电感电流最小值时模糊单周期控制器参数；5)在电感感值最小的时候，调出一组电流内环模糊单周期控制的控制参数K1；在电感感值最大的时候，调出第二组电流内环模糊单周期控制的控制参数K2；从而利用电感电流的大小判断此时电感感值的取值，进而通过T‑S模糊控制，自动调整电感感值处于这两个值之间对应的模糊控制参数的表达式如下：K_random＝M1×K1+M2×K2                                              (9)此时，所对应的模糊单周期控制的占空比表达式如下：d(n)=1+K_random×iL(n+1)-iL(n)Vo-Vin(n)Vo---(10)]]>由此建立了含非线性电感PFC电路的T‑S模糊单周期控制的表达式。