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功率因數(shù)校正(PFC)的數(shù)字控制方法

作者: 時間:2011-02-22 來源:網絡 收藏

本文引用地址:http://www.2s4d.com/article/179686.htm

|gPWM(jω)|=cos(ωTo) (2)

gPWM(jω)= (3)

式中:To是穩(wěn)態(tài)時開關導通時間的一半。

因為,期望的電流環(huán)的帶寬在1kHz到10kHz之間(開關頻率為50kHz),PWM的增益趨于統(tǒng)一。因此,頂點規(guī)則采樣PWM的傳輸函數(shù)可以近似為

gPWM(s)≈ (4)

圖7 頂點規(guī)則采樣PWM的原理框圖

圖8 頂點規(guī)則采樣PWM的關鍵波形

注:從上至下分別是:模擬輸入信號u,采樣輸入信號u,

ZOH的輸出信號uH,PWM載波uc,產生PWM波y

2.4 電流環(huán)和電壓環(huán)的數(shù)字PI控制器

電壓環(huán)和電流環(huán)都包括PI控制器。參看圖1,一個數(shù)字PI控制器可以表達為

un=A0xnA1xn-1un-1 (5)

或者

gPI(z)= (6)

等效模擬控制器的傳輸函數(shù)是

gPI(s)==KPI (7)

因為采樣頻率有限,當一個模擬轉換函數(shù)采樣生成離散時間函數(shù)時,如果模擬函數(shù)包含了頻率高于1/2采樣頻率的分量,會發(fā)生重疊效應,如圖9所示。

(a) 模擬連續(xù) (b) 離散時間

圖9 從模擬函數(shù)到離散時間函數(shù)的重疊效應

為了消除高頻分量(頻率大于fs/2)的影響,使用Tustin規(guī)則

s= (8)

那么數(shù)字控制器的參數(shù)A0A1和模擬等效參數(shù)KPIτPI的關系為

(9)

3 結語

在功率因數(shù)校正領域,模擬PFC控制是當前的工業(yè)選擇,數(shù)字控制是今后的發(fā)展方向。將DSP控制應用到功率變換器中有很多優(yōu)點,比如降低了元器件數(shù)量和成本,適應性好,產品升級方便,開發(fā)周期短等。而且隨著數(shù)字控制器的廣泛應用,成本有潛力變得更低。使用DSP實現(xiàn)數(shù)字控制,需要考慮處理器的選擇,采樣算法,PWM信號的產生,控制器的設計等多方面的因素。

由于DSP剛剛開始應用于控制電源,對開關整流器件采用DSP控制的研究開展的還不多,使用DSP來控制電源也存在自身獨特的問題。相對于專用的集成芯片,DSP的價格高昂,而且成熟的控制算法難以獲得。有限的帶寬和采樣頻率,離散效果和處理延遲,這些因素的存在使得實時控制系統(tǒng)的功能需要折衷考慮。


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