準固定頻率滯環(huán)PWM電流模式控制方法的研究

2．3準固定頻率滯環(huán)PWM控制方法

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

準固定頻率滯環(huán)PWM控制系統(tǒng)的結(jié)構如圖5。

圖5準固定頻率滯環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構

其中FM為測頻電路，可以采用模擬或數(shù)字電路構成。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，可以有兩種實現(xiàn)方法：

（1）將誤差信號e與環(huán)寬給定信號h＊相乘，再進行比較，h＊越大，等效環(huán)寬越小，開關頻率越高。

（2）直接通過改變滯環(huán)比較器的輸出限幅值來改變環(huán)寬，h＊越大，環(huán)寬越大，開關頻率越低。

由于這兩種方法中h＊對開關頻率的控制作用方向相反，因此需要相應改變頻率調(diào)節(jié)器的極性。

為了不影響電流環(huán)的穩(wěn)定性和動態(tài)特性，頻率環(huán)的調(diào)節(jié)速度應比較慢。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準固定頻率滯環(huán)PWM控制方法的實驗研究

為了證實準固定頻率滯環(huán)PWM控制方法的可行性以及其快速性，進行了多種實驗。實驗電路采用調(diào)整比較器輸出限幅的辦法來調(diào)節(jié)頻率，測頻電路采用單穩(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開關頻率設定值約為70kHz.。

圖8和圖9為給定信號是大幅度變化的方波時，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；時間，50μs/格
圖8給定10kHz方波時的電感電流

1－電流給定，1A/格；2－電感電流，1A/格；時間，100μs/格
圖9給定1kHz方波時的電感電流

1－電流給定，1A/格；2－電感電流，1A/格；時間，250μs/格
圖10給定1kHz正弦波時的電感電流

可以看出，采用準固定頻率滯環(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，電流并沒有出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，這說明系統(tǒng)的穩(wěn)定性也是很好的。

圖11為圖9的局部放大，從中可以看出開關頻率是在變化的。

1－電流給定，1A/格；2－電感電流，1A/格；時間，25μs/格
圖11給定1kHz方波時的電感電流放大圖

4結(jié)論

　　本文針對現(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關頻率的矛盾，提出了一種新的準固定頻率滯環(huán)PWM電流控制方法，它通過適當放寬對開關頻率的嚴格要求，達到明顯提高控制快速性的目的。本文通過實驗證明，這種控制方式具有很高的快速性，同時保持了良好的穩(wěn)定性，適合于對控制速度要求很高的場合。