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

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

準固定頻率滯環(huán)PWM控制系統的結構如圖5。

圖5準固定頻率滯環(huán)控制系統結構

其中FM為測頻電路，可以采用模擬或數字電路構成。FR為頻率調節器，一般可采用PI調節器。

為了能調頻，必須采用環(huán)寬可調的滯環(huán)比較電路，可以有兩種實(shí)現方法：

（1）將誤差信號e與環(huán)寬給定信號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＊對開(kāi)關(guān)頻率的控制作用方向相反，因此需要相應改變頻率調節器的極性。

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

3準固定頻率滯環(huán)PWM控制方法的實(shí)驗研究

為了證實(shí)準固定頻率滯環(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。實(shí)驗電路采用調整比較器輸出限幅的辦法來(lái)調節頻率，測頻電路采用單穩態(tài)觸發(fā)器，頻率調節器采用比例—積分調節器。PWM開(kāi)關(guān)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(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，采用準固定頻率滯環(huán)PWM控制方法的電流控制系統的跟隨特性非常好，跟蹤速度很快。

而且，跟隨階躍給定時(shí)，電流并沒(méi)有出現振蕩現象，這說(shuō)明系統的穩定性也是很好的。

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結論

　　本文針對現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，提出了一種新的準固定頻率滯環(huán)PWM電流控制方法，它通過(guò)適當放寬對開(kāi)關(guān)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(guò)實(shí)驗證明，這種控制方式具有很高的快速性，同時(shí)保持了良好的穩定性，適合于對控制速度要求很高的場(chǎng)合。