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基于前饋混合控制的BOOST型PFC控制器

作者： 時間：2012-03-11 來源：網(wǎng)絡(luò) 收藏
　　從圖3可以看到,負載電流io對于整個控制系統(tǒng)來講是一個外部擾動信號.當io發(fā)生變化時,首先影響到直流輸出電壓Vc,使Vc偏離設(shè)定值,然后通過電壓調(diào)節(jié)器進行調(diào)節(jié),可以逐步減小直到消除Vc同設(shè)定值之間的差,系統(tǒng)重新進入穩(wěn)態(tài).由于電壓調(diào)節(jié)環(huán)的調(diào)節(jié)速度比較慢,在負載電流突然增大的開始一段時間內(nèi),整流器還不能提供負載消耗的全部能量.此時,直流側(cè)電容C釋放出所儲存的能量和整流器一起向負載提供能量.當負載電流突然減小時,由于整流器提供的能量超出負載所消耗的能量,則多余的能量流向電容C,對其進行充電.正是由于這種在動態(tài)過程中輸入與輸出能量的不平衡,造成了直流輸出電壓的波動.

　　根據(jù)控制理論知識,前饋控制可以消除擾動對系統(tǒng)的影響,從而提高系統(tǒng)的動態(tài)特性.負載電流的前饋控制如圖3中虛線部分所示,其中GI(s)為前饋補償器的傳遞函數(shù).根據(jù)圖3,可以得到直流輸出電壓
　 (1)


　　若選取前饋控制器的傳遞函數(shù)為

　　此時,可完全消除負載電流io的變化對系統(tǒng)直流輸出電壓Vc的影響.但前饋控制器GI(s)是否能夠完全補償io的擾動,取決于Gi(s)的結(jié)構(gòu)和參數(shù).由前面的分析可知,Gi(s)是一個小時間常數(shù)的一階慣性環(huán)節(jié),當系統(tǒng)運行在穩(wěn)態(tài)時,Gi(s)相當于一個放大倍數(shù)為Ki的比例環(huán)節(jié),此時可以精確地測定放大倍數(shù)Ki.實際上,由于系統(tǒng)中存在著非線性特性,在整個負載變化范圍內(nèi),Ki并不是固定的.實驗中測得的Ki與負載電流io的關(guān)系如圖4所示.從圖中可以看到:負載電流在1～7A區(qū)間時,整流器的放大倍數(shù)Ki基本上為一常數(shù);在7～10A區(qū)間內(nèi),Ki略有增大.　 可見,由于系統(tǒng)的非線性特性,在整個負載范圍內(nèi),整流器的放大倍數(shù)是變化的.再加上整流器時間常數(shù)Ti也是隨電壓調(diào)節(jié)器輸出i的幅值變化而變化的,因此,從理論上講,設(shè)計一個能夠完全補償io擾動的前饋補償器是不可能的.我們可以通過適當?shù)卦O(shè)計前饋補償控制器GI(s),對io擾動作近似補償或者作穩(wěn)態(tài)補償,其余的部分再由反饋控制器作稍許調(diào)節(jié),從而提高系統(tǒng)的動態(tài)性能.

圖4　 負載電流與輸出電壓關(guān)系


　　在控制系統(tǒng)中,忽略輸出電容C的充放電電流時,i2只與負載吸收的功率相對應(yīng).加入前饋控制器GI(s)后,在穩(wěn)態(tài)的理想情況下,GI(s)的輸出就與i2完全相等,也就是說,電壓調(diào)節(jié)器Gv(s)的輸出為0.

　

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