準(zhǔn)固定頻率滯環(huán)PWM電流模式控制方法的研究

2．3準(zhǔn)固定頻率滯環(huán)PWM控制方法

　　根據(jù)式（1），在電路參數(shù)不變的條件下，開(kāi)關(guān)頻率是同滯環(huán)寬度△iL相關(guān)的，因此，只要引入頻率負(fù)反饋，動(dòng)態(tài)地調(diào)整滯環(huán)比較器的滯環(huán)寬度，就可以調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)頻率，將開(kāi)關(guān)頻率限制在一定的范圍內(nèi)。

準(zhǔn)固定頻率滯環(huán)PWM控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖5。

圖5準(zhǔn)固定頻率滯環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

其中FM為測(cè)頻電路，可以采用模擬或數(shù)字電路構(gòu)成。FR為頻率調(diào)節(jié)器，一般可采用PI調(diào)節(jié)器。

為了能調(diào)頻，必須采用環(huán)寬可調(diào)的滯環(huán)比較電路，可以有兩種實(shí)現(xiàn)方法：

（1）將誤差信號(hào)e與環(huán)寬給定信號(hào)h＊相乘，再進(jìn)行比較，h＊越大，等效環(huán)寬越小，開(kāi)關(guān)頻率越高。

（2）直接通過(guò)改變滯環(huán)比較器的輸出限幅值來(lái)改變環(huán)寬，h＊越大，環(huán)寬越大，開(kāi)關(guān)頻率越低。

由于這兩種方法中h＊對(duì)開(kāi)關(guān)頻率的控制作用方向相反，因此需要相應(yīng)改變頻率調(diào)節(jié)器的極性。

為了不影響電流環(huán)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)特性，頻率環(huán)的調(diào)節(jié)速度應(yīng)比較慢。這樣，增加了頻率控制環(huán)后的系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性同傳統(tǒng)的滯環(huán)PWM控制系統(tǒng)基本上是一樣的。

3準(zhǔn)固定頻率滯環(huán)PWM控制方法的實(shí)驗(yàn)研究

為了證實(shí)準(zhǔn)固定頻率滯環(huán)PWM控制方法的可行性以及其快速性，進(jìn)行了多種實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)電路采用調(diào)整比較器輸出限幅的辦法來(lái)調(diào)節(jié)頻率，測(cè)頻電路采用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，頻率調(diào)節(jié)器采用比例—積分調(diào)節(jié)器。PWM開(kāi)關(guān)頻率設(shè)定值約為70kHz.。

圖8和圖9為給定信號(hào)是大幅度變化的方波時(shí)，電感電流跟隨變化的情況。圖8中給定為10kHz方波，圖9中給定為1kHz方波，幅值都是0～2A。

圖10中給定為正弦波，頻率1kHz，幅度約為1～3A。

1－電流給定，1A/格；2－電感電流，1A/格；時(shí)間，50μs/格
圖8給定10kHz方波時(shí)的電感電流

1－電流給定，1A/格；2－電感電流，1A/格；時(shí)間，100μs/格
圖9給定1kHz方波時(shí)的電感電流

1－電流給定，1A/格；2－電感電流，1A/格；時(shí)間，250μs/格
圖10給定1kHz正弦波時(shí)的電感電流

可以看出，采用準(zhǔn)固定頻率滯環(huán)PWM控制方法的電流控制系統(tǒng)的跟隨特性非常好，跟蹤速度很快。

而且，跟隨階躍給定時(shí)，電流并沒(méi)有出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，這說(shuō)明系統(tǒng)的穩(wěn)定性也是很好的。

圖11為圖9的局部放大，從中可以看出開(kāi)關(guān)頻率是在變化的。

1－電流給定，1A/格；2－電感電流，1A/格；時(shí)間，25μs/格
圖11給定1kHz方波時(shí)的電感電流放大圖

4結(jié)論

　　本文針對(duì)現(xiàn)有的固定頻率電流模式控制方法的控制快速性與固定開(kāi)關(guān)頻率的矛盾，提出了一種新的準(zhǔn)固定頻率滯環(huán)PWM電流控制方法，它通過(guò)適當(dāng)放寬對(duì)開(kāi)關(guān)頻率的嚴(yán)格要求，達(dá)到明顯提高控制快速性的目的。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，這種控制方式具有很高的快速性，同時(shí)保持了良好的穩(wěn)定性，適合于對(duì)控制速度要求很高的場(chǎng)合。