一種應用于無橋式sepic-pfc電路的單周期控制方法
【技術領域】
[000U 本發(fā)明屬于控制領域，主要用于對一種新型的無橋式SEPIC(single-ended primary-inductor converter) PFC (power factor correction)電路進行控制。
【背景技術】
[000引我們?nèi)粘Ｊ褂玫暮芏嚯娏﹄娮悠骷紩玫介_關電源。目前，市場上的開關電源 結構大多是由整流橋和DC-DC電路構成的。由于整流橋的存在，使得開關電源向電網(wǎng)中注 入大量諧波和無功功率從而影響了電網(wǎng)電能質量。為了解決該個問題，國內(nèi)外很多學者致 力于無橋式功率因數(shù)校正電路的研究。近年來出現(xiàn)了多種新型的基于SEPIC電路的無橋式 PFC電路結構，是因為SEPIC電路具有很多優(yōu)點，比如：很容易實現(xiàn)變壓器隔離，在啟動和過 載的情況下它固有的限制入侵電流的能力，減少了電磁干擾。
[0003] 基于SEPIC電路的無橋式PFC電路工作原理是：通過高頻的開斷電路中的主開 關，使得在每個開關周期內(nèi)，電路的輸入電壓相當于是直流，該樣在分析電路的時候，可W 將宏觀的一個正弦周期的分析化簡成每個開關周期內(nèi)電路狀態(tài)的分析。通過控制電路產(chǎn)生 PWM(pulse wi化h mo化lation)脈沖序列對電路主開關進行控制，使得電路達到最佳的功 率因數(shù)校正效果。
[0004] 在控制電路的發(fā)展方面，1995年，美國學者Keyue M Smedley首次提出了單周期控 制（one-cycle control, 0CC)的概念。單周期控制的理念是基于實時控制開關的占空比，使 每個周期內(nèi)開關整流器二極管輸出的脈沖波形的平均值恰好等于或者正比于控制參考量， 平均輸入電流跟蹤參考電流且不受負載電流的約束，即使負載電流具有很大的諧波也不會 使輸入電流發(fā)生崎變。
[0005] 近些年來，涌現(xiàn)出了很多將單周期控制技術應用在單相功率因數(shù)校正電路中的文 獻。但大多數(shù)的文獻都是針對電流連續(xù)模式（continuous con化ction mode, CCM)的單相 功率因數(shù)校正電路。而在工作于電流斷續(xù)模式（discontinuous con化ction mode,DCM)的 無橋式SEPIC PFC電路中的應用幾乎沒有。因此研究單周期控制在無橋式SEPIC PFC電路 中的應用意義很大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是將單周期控制技術應用在一種新型的無橋式SEPIC PFC電路中， W期使得電路在實現(xiàn)功率因數(shù)校正目的的同時，輸出響應更快，輸出電壓更穩(wěn)定。
[0007] 一種應用于無橋式SEPIC PFC電路的單周期控制方法，步驟如下：
[000引 （1)計算無橋式SEPIC PFC電路主電路中輸入電流z'L,的平均值石；
[0009]
【主權項】
1. 一種應用于無橋式SEPIC-PFC電路的單周期控制方法，其特征在于，步驟如下： 1) 計算無橋式SEPIC PFC電路主電路中輸入電流k的平均值€
其中，ifw是一個開關周期結束時，電路中的輸入電流；T s為一個開關周期；Ud為輸入電 壓；U。為輸出電壓；D是一個開關周期內(nèi)的占空比；D 1是電路在一個開關周期內(nèi)第二個運行 狀態(tài)的持續(xù)時間與開關周期的比值； 2) 由[表達式，得到占空比D的平方D2的表達式 從式（3)得出，當占空比D為常數(shù)時，^與Ud不成比例關系，輸入電流有諧波畸變；功 率因數(shù)校正的目的是使輸入電流跟隨輸入電壓變化，即滿足：
其中Re是等效輸入電阻；將式⑷帶到式⑶中，得到：
由于輸出電壓在穩(wěn)態(tài)時不變化，輸出電壓是常數(shù)UMf，由（6)得到：
式（7)即占空比平方D2的表達式； 3) 搭建電路，構造占空比平方D2;根據(jù)D2的表達式，檢測主電路中輸入電流L1、輸入電 壓U d和輸出電壓U。 構造占空比平方D2,構造中使用兩個積分器，即為第一級積分器和第二級積分器；根據(jù) 單周期控制在DCM電路中應用的原理，假設第一級積分器的輸出為：，第二級積分 器的輸出為：，其中t為積分時間；Rp Q、馬和C 2是構成兩個積分器所使用 的電阻和電容；V。是輸出電壓和基準值之間的誤差經(jīng)PI調(diào)節(jié)后的輸出值； V。的計算過程如下：
式（11)是對V。大小進行確定的條件；在實際的仿真以及電路應用過程中，可以使得兩 個積分器的時間常數(shù)都等于電路中的開關周期Ts; 單周期控制在每個開關周期內(nèi)均需改變電路的占空比，為滿足這個條件，積分器在每 個開關周期的起始時刻都要復位為0,需要對控制電路添加復位開關，復位開關和積分器組 成復位積分器； 4)利用步驟（3)中檢測到的輸入電流iu、輸入電壓Ud和輸出電壓U。，通過加法器、乘法 器運算后實現(xiàn)占空比平方D2的表達；輸出電壓誤差通過PI調(diào)節(jié)器、復位積分器后得到U 2， 將〇2和U 2的值通過比較器，再經(jīng)過RS觸發(fā)器，輸出的是PWM脈沖序列，用以控制主電路中 開關的導通和關斷，PWM信號為高電平時，控制主電路中開關導通，PWM信號為低電平時，控 制主電路中的開關關斷。
【專利摘要】本發(fā)明屬于控制領域，一種應用于無橋式SEPIC-PFC電路的單周期控制方法。本發(fā)明的目的是將單周期控制技術應用在一種新型的無橋式SEPIC PFC電路中，使得電路在實現(xiàn)功率因數(shù)校正目的的同時，輸出響應更快，輸出電壓更穩(wěn)定。其中，單周期控制的實現(xiàn)過程是通過采樣輸入電流，輸入電壓，輸出電壓來構造占空比的平方，輸出電壓誤差通過PI調(diào)節(jié)器、復位積分器后與占空比的平方進行比較，比較后的輸出結果經(jīng)過RS觸發(fā)器輸出PWM脈沖序列，來控制主電路中開關的導通和關斷。本發(fā)明的有益效果是在于將單周控制方法應用在了一種實用性很高的DCM無橋式SEPIC PFC電路中，使得電路能達到功率因數(shù)校正的效果，輸出更加穩(wěn)定。
【IPC分類】H02M1-42
【公開號】CN104638900
【申請?zhí)枴緾N201510039824
【發(fā)明人】李冠林, 邱金燕, 牟憲民, 陳希有, 劉鳳春, 王喆, 孫恩澤
【申請人】大連理工大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月27日