PFC直接電流控制策略綜述

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。直接電流控制檢測整流器的輸入電流作為反饋和被控量,具有系統(tǒng)動態(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。
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)管在恒定的時鐘周期導(dǎo)通,當(dāng)輸入電流上升到基準(zhǔn)電流時,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)電流峰值對噪聲敏感;
3)占空比>0.5時系統(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)通時電感電流上升,上升到上限閾值時,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,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)簡單,實(shí)現(xiàn)容易,且具有很強(qiáng)的魯棒性和快速動態(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。