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基于前饋混合控制的BOOST型PFC控制器
作者：
時(shí)間：2012-03-11
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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從圖3可以看到,負載電流io對于整個(gè)控制系統來(lái)講是一個(gè)外部擾動(dòng)信號.當io發(fā)生變化時(shí),首先影響到直流輸出電壓Vc,使Vc偏離設定值,然后通過(guò)電壓調節器進(jìn)行調節,可以逐步減小直到消除Vc同設定值之間的差,系統重新進(jìn)入穩態(tài).由于電壓調節環(huán)的調節速度比較慢,在負載電流突然增大的開(kāi)始一段時(shí)間內,整流器還不能提供負載消耗的全部能量.此時(shí),直流側電容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(shí),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(jìn)行充電.正是由于這種在動(dòng)態(tài)過(guò)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(dòng).
根據控制理論知識,前饋控制可以消除擾動(dòng)對系統的影響,從而提高系統的動(dòng)態(tài)特性.負載電流的前饋控制如圖3中虛線(xiàn)部分所示,其中GI(s)為前饋補償器的傳遞函數.根據圖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為
此時(shí),可完全消除負載電流io的變化對系統直流輸出電壓Vc的影響.但前饋控制器GI(s)是否能夠完全補償io的擾動(dòng),取決于Gi(s)的結構和參數.由前面的分析可知,Gi(s)是一個(gè)小時(shí)間常數的一階慣性環(huán)節,當系統運行在穩態(tài)時(shí),Gi(s)相當于一個(gè)放大倍數為Ki的比例環(huán)節,此時(shí)可以精確地測定放大倍數Ki.實(shí)際上,由于系統中存在著(zhù)非線(xiàn)性特性,在整個(gè)負載變化范圍內,Ki并不是固定的.實(shí)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區間時(shí),整流器的放大倍數Ki基本上為一常數;在7～10A區間內,Ki略有增大. 可見(jiàn),由于系統的非線(xiàn)性特性,在整個(gè)負載范圍內,整流器的放大倍數是變化的.再加上整流器時(shí)間常數Ti也是隨電壓調節器輸出i的幅值變化而變化的,因此,從理論上講,設計一個(gè)能夠完全補償io擾動(dòng)的前饋補償器是不可能的.我們可以通過(guò)適當地設計前饋補償控制器GI(s),對io擾動(dòng)作近似補償或者作穩態(tài)補償,其余的部分再由反饋控制器作稍許調節,從而提高系統的動(dòng)態(tài)性能.
圖4 負載電流與輸出電壓關(guān)系
在控制系統中,忽略輸出電容C的充放電電流時(shí),i2只與負載吸收的功率相對應.加入前饋控制器GI(s)后,在穩態(tài)的理想情況下,GI(s)的輸出就與i2完全相等,也就是說(shuō),電壓調節器Gv(s)的輸出為0.
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