0 引言

    pfc的控制策略按照輸入電感電流是否連續(xù)，分為電流斷續(xù)模式(dcm)和電流連續(xù)模式(ccm)，以及介于兩者之間的臨界dcm(bcm)。有的電路還根據(jù)負(fù)載功率的大小，使得變換器在dcm和ccm之間轉(zhuǎn)換，稱為混連模式(mixed conduclion mode一一mcm)。而ccm根據(jù)是否直接選取瞬態(tài)電感電流作為反饋量，又可分為直接電流控制和間接電流控制。直接電流控制檢測(cè)整流器的輸入電流作為反饋和被控量，具有系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、限流容易、電流控制精度高等優(yōu)點(diǎn)。本文總結(jié)了pfc技術(shù)的直接電流控制策略，對(duì)比分析了幾種典型控制策略的優(yōu)缺點(diǎn)，指出了這些控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

    直接電流控制有峰值電流控制、滯環(huán)電流控制、平均電流控制，預(yù)測(cè)電流控制、無差拍控制、單周控制、狀態(tài)反饋控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、模糊控制等方式。

    1 各種直接電流控制策略

    1.1 峰值電流控制

    峰值電流控制的輸入電流波形如圖1所示，開關(guān)管在恒定的時(shí)鐘周期導(dǎo)通，當(dāng)輸入電流上升到基準(zhǔn)電流時(shí)，開關(guān)管關(guān)斷。采樣電流來自開關(guān)電流或電感電流。峰值電流控制的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)容易，但其缺點(diǎn)較多：

    1)電流峰值和平均值之間存在誤差，無法滿足thd很小的要求；

    2)電流峰值對(duì)噪聲敏感；

    3)占空比>0.5時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)生次諧波振蕩；

    4)需要在比較器輸入端加斜坡補(bǔ)償器。

    故在pfc中，這種控制方法趨于被淘汰。

    1.2 滯環(huán)電流控制

    滯環(huán)電流控制的輸入電流波形如圖2所示，開關(guān)導(dǎo)通時(shí)電感電流上升，上升到上限閾值時(shí)，滯環(huán)比較器輸出低電平，開關(guān)管關(guān)斷，電感電流下降；下降到下限閾值時(shí)，滯環(huán)比較器輸出高電平，開關(guān)管導(dǎo)通，電感電流上升，如此周而復(fù)始地工作，其中取樣電流來自電感電流。

    滯環(huán)電流控制是一種簡(jiǎn)單的bang-hang控制，它將電流控制與pwm調(diào)制合為一體。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易，且具有很強(qiáng)的魯棒性和快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。其缺點(diǎn)是開關(guān)頻率不固定，濾波器設(shè)計(jì)困難。

    目前，關(guān)于滯環(huán)電流控制改進(jìn)方案的研究還很活躍，目的在于實(shí)現(xiàn)恒頻控制。將其他控制方法與滯環(huán)電流控制相結(jié)合是spwm電流變換器電流控制策略的發(fā)展方向之一。

    1.3 平均電流控制

    平均電流控制的輸入電流波形如圖3所示。平均電流控制將電感電流信號(hào)與鋸齒波信號(hào)相加。當(dāng)兩信號(hào)之和超過基準(zhǔn)電流時(shí)，開關(guān)管關(guān)斷，當(dāng)其和小于基準(zhǔn)電流時(shí)，開關(guān)管導(dǎo)通。取樣電流來自實(shí)際輸入電流而不是開關(guān)電流。由于電流環(huán)有較高的增益帶寬、跟蹤誤差小、瞬態(tài)特性較好。thd(<5％)和emi小、對(duì)噪聲不敏感、開關(guān)頻率固定、適用于大功率應(yīng)用場(chǎng)合，是目前pfc中應(yīng)用最多的一種控制方式。其缺點(diǎn)是參考電流與實(shí)際電流的誤差隨著占空比的變化而變化，能夠引起低次電流諧波。

    1．4 預(yù)測(cè)電流控制

    預(yù)測(cè)電流控制就是通過對(duì)輸入、輸出電壓和輸入電流的采樣，根據(jù)實(shí)際電流和參考電流的誤差，選擇優(yōu)化的電壓矢量(脈沖寬度)作用于下一個(gè)周期，使實(shí)際電流在一個(gè)周期內(nèi)跟蹤卜參考電流，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)無誤差。其優(yōu)點(diǎn)是開關(guān)頻率固定，動(dòng)態(tài)性能良好，電流諧波小，器件開關(guān)應(yīng)力小，數(shù)字化實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。其缺點(diǎn)是要求較高的采樣頻率和開關(guān)頻率，在低的采樣頻率下，會(huì)產(chǎn)生周期性的電流誤差。

    1．5 單周控制(積分復(fù)位控制)

    單周控制是一種非線性控制，同時(shí)具有調(diào)制和控制的雙重性。其原理如圖4所示。單周控制通過復(fù)位開關(guān)、積分器、觸發(fā)電路、比較器達(dá)到跟蹤指令信號(hào)的目的。

    這種方法的基本思想是通過控制開關(guān)占空比，在每個(gè)周期內(nèi)強(qiáng)迫開關(guān)變量的平均值與控制參考量相等