的反相輸入端,R5的一端連接至運(yùn)放2# 的反相輸入端,另一端連接至-IV基準(zhǔn),Mul3的一個(gè)輸入端連接至運(yùn)放2#的輸出端,另一個(gè) 輸入端連接至主功率電路中的輸出電壓采樣電路,輸出信號(hào)(實(shí)時(shí)計(jì)算得到的占空比)接 入乘法器Mul2的一個(gè)輸入端,Mul2的另一個(gè)輸入端連接至第一加法器中的R3,輸出基準(zhǔn)偏 置電壓irtals連接至第二加法器的電阻Rn。
[0017] 電壓調(diào)節(jié)器由運(yùn)放3#,電阻馬和R8以及電容Ci組成,其中R7的一端連接至運(yùn)放 3#的反相輸入端,另一端連接至主功率電路中的輸出電壓采樣電路,電阻R8和電容C1串聯(lián) 后并接于運(yùn)放3#的反相輸入端和輸出端之間,運(yùn)放3#的同相輸入端與控制電路中設(shè)定的 輸出電壓的基準(zhǔn)信號(hào)Lf相連,電壓調(diào)節(jié)器的輸出端連接至第二加法器的電阻R9。(控制電 路中設(shè)定的輸出電壓基準(zhǔn)信號(hào)Vraf為輸出電壓的平均值基準(zhǔn)信號(hào)或輸出電壓的最大值基準(zhǔn) 信號(hào))
[0018] 儲(chǔ)能電容采用薄膜電容,其兩端有較大的電壓脈動(dòng)。儲(chǔ)能電容的取值Ves與儲(chǔ)能電 容電壓的最大值Vesniax、儲(chǔ)能電容電壓的脈動(dòng)大小AVes、補(bǔ)償器所需吸收或提供的二次諧波 電流的頻率f2nd以及所需吸收或提供的脈動(dòng)功率PSHe有關(guān)(f2nd和PSHe預(yù)先給定),并滿足如 下關(guān)系式:
[0020]取定VesniaJPAVCs,再將給定的f2nd和PI代入上式,即可得到儲(chǔ)能電容的取值。 健、,Vi"-〉IPshc 丨KfllulCs0
[0021]濾波電感的設(shè)計(jì)與常規(guī)設(shè)計(jì)不同,除需限制電感電流的脈動(dòng)大小外,還需考慮二 次諧波電流的跟蹤能力。濾波電感的下限取值匕由濾波電感電流脈動(dòng)大小決定,其表達(dá)式 為
[0023]濾波電感的上限取值由二次諧波電流的跟蹤能力決定,其表達(dá)式為
[0025] 式中Vbus是補(bǔ)償器的輸入電壓,VCs是儲(chǔ)能電容電容,f3為補(bǔ)償器的開關(guān)頻率,PSHC 為補(bǔ)償器所需吸收或提供的脈動(dòng)功率,i^SHe是濾波電感中的二次諧波電流分量,i'm(t) 為ks_SHC⑴的導(dǎo)函數(shù)。
[0026] 所述同步整流Buck變換器工作于CCM模式,由主管、輔管、濾波電感和儲(chǔ)能電容 組成,其中,主管連接于補(bǔ)償器的輸入電壓正極和濾波電感Ls之間,輔管連接于主管的源極 和輸入電壓的負(fù)極之間,儲(chǔ)能電容Cs連接于濾波電感Ls和輸入電壓的負(fù)極之間;所述輸入 電壓采樣電路并聯(lián)于補(bǔ)償器的輸入正負(fù)極之間;所述輸出電壓采樣電路并聯(lián)于儲(chǔ)能電容兩 端;所述電流采樣電路串聯(lián)于主管電流回路中。
[0027] 所述的電壓調(diào)節(jié)器采用的是比例-積分調(diào)節(jié)器、雙極點(diǎn)雙零點(diǎn)型補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)或比 例-積分調(diào)節(jié)器級(jí)聯(lián)帶阻濾波器型補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。其作用是將補(bǔ)償器的輸出電壓采樣信號(hào)與 輸出電壓基準(zhǔn)相比較,并將比較產(chǎn)生的誤差信號(hào)放大,輸出至第二加法器。輸出電壓基準(zhǔn)既 可以是輸出電壓的平均值基準(zhǔn),亦可以是輸出電壓的最大值基準(zhǔn)。相比于控制輸出電壓的 平均值,控制輸出電壓的最大值能夠提高補(bǔ)償器輕載工作時(shí)輸入輸出側(cè)的直接能量傳遞比 重,可以減小補(bǔ)償器的輕載損耗,但此時(shí)需要在控制電路中加入峰值檢測(cè)電路。該峰值檢測(cè) 電路包括檢測(cè)電阻Rp、檢測(cè)電容Cp和二極管Dp,其中,Rp和Cp并聯(lián)連接,其一端連接至電阻 R7,另一端連接至地;二極管Dp的陽極連接至主功率電路中的輸出電壓采樣電路,陰極連接 至電阻R7。
[0028] 適用于二次諧波電流補(bǔ)償器的改進(jìn)型單周期控制方法,包括如下步驟:
[0029] a、響應(yīng)單周期控制器中時(shí)鐘的上升沿,同步整流Buck變換器中的主管開通,輔 管關(guān)斷;
[0030]b、主功率電路中的電流采樣電路采樣主管電流信號(hào),并配置一個(gè)恒定的采樣偏置 電壓,使二者之和在全負(fù)載范圍內(nèi)恒大于〇,并將二者之和作為單周期控制變量;
[0031] c、除法器實(shí)時(shí)計(jì)算補(bǔ)償器主管的占空比,將其通過乘法器與上述恒定的采樣偏置 電壓相乘,得到一個(gè)基準(zhǔn)偏置電壓;
[0032] d、利用第二加法器將補(bǔ)償器所需吸收或提供的二次諧波電流基準(zhǔn)、電壓調(diào)節(jié)器的 輸出以及所述的基準(zhǔn)偏置電壓相加,得到單周期控制變量的基準(zhǔn);
[0033] e、單周期控制器中的積分器對(duì)所述的單周期控制變量進(jìn)行積分,當(dāng)積分值與所述 的單周期控制變量的基準(zhǔn)相等時(shí),單周期控制器中比較器的輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn),觸發(fā)器復(fù)位,同 步整流Buck變換器的主管關(guān)斷,輔管開通,直到單周期控制器中下一個(gè)時(shí)鐘到來,補(bǔ)償器 重復(fù)上述步驟工作。
[0034] 由于上述采樣偏置電壓在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的積分值與基準(zhǔn)偏置電壓相等,而電壓 調(diào)節(jié)器的輸出近似為〇,故主管電流在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的積分值,即主管電流在一個(gè)開關(guān)周 期內(nèi)的平均值等于補(bǔ)償器所需吸收或提供的二次諧波電流。這樣,采用本發(fā)明所提出的改 進(jìn)型單周期控制方法,能夠使補(bǔ)償器具有較好的二次諧波電流補(bǔ)償效果。
[0035] 本發(fā)明設(shè)計(jì)的二次諧波電流補(bǔ)償器,可以并聯(lián)在直流負(fù)載側(cè)、直流輸入源側(cè)或中 間直流母線上,用來吸收PFC變換器輸出電流中的二次諧波電流或提供逆變器輸入電流中 的二次諧波電流。
[0036] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,其主要特點(diǎn)如下:
[0037] 1.本發(fā)明所提出的補(bǔ)償器工作于CCM模式,開關(guān)管中電流的峰值和有效值較低, 補(bǔ)償器的導(dǎo)通損耗較??;
[0038] 2.本發(fā)明設(shè)計(jì)的二次諧波電流補(bǔ)償器采用無電解電容設(shè)計(jì),該補(bǔ)償器具有很好的 二次諧波電流補(bǔ)償效果,而且工況對(duì)補(bǔ)償效果影響很小。
[0039] 3.本發(fā)明所提出的改進(jìn)型單周期控制方法可以克服現(xiàn)有基本單周期控制方法因 在補(bǔ)償器工作于放電模式時(shí)對(duì)電感電流擾動(dòng)不收斂而導(dǎo)致補(bǔ)償器無法穩(wěn)定工作的缺陷,使 得補(bǔ)償器可以在充電模式和放電模式下均穩(wěn)定可靠地工作。
【附圖說明】
[0040] 附圖1是本發(fā)明中同步整流Buck變換器的原理圖。
[0041] 附圖2分為附圖2-1、2-2、2-3和2-4,是同步整流Buck變換器在不同工作模式下 的等效電路圖。
[0042] 附圖2-1是同步整流Buck變換器工作于充電模式,主管開通、輔管關(guān)斷時(shí)的等效 電路圖;
[0043] 附圖2-2是同步整流Buck變換器工作于充電模式,主管關(guān)斷、輔管開通時(shí)的等效 電路圖;
[0044] 附圖2-3是同步整流Buck變換器工作于放電模式,主管開通、輔管關(guān)斷時(shí)的等效 電路圖;
[0045] 附圖2-4為同步整流Buck變換器工作于放電模式,主管關(guān)斷、輔管開通時(shí)的等效 電路圖。
[0046] 附圖2-1、2-2、2_3和2-4中的實(shí)線表示該工作模態(tài)下有電流流過,虛線表示該工 作模態(tài)下無電流流過。
[0047] 附圖3分為附圖3-1、3_2,是采用基本單周期控制方法進(jìn)行控制時(shí),二次諧波電流 補(bǔ)償器在不同工作模式下的主要工作波形。
[0048] 附圖3-1是采用基本單周期控制方法進(jìn)行控制時(shí),二次諧波電流補(bǔ)償器在充電模 式下的主要工作波形;
[0049] 附圖3-2是采用基本單周期控制方法進(jìn)行控制時(shí),二次諧波電流補(bǔ)償器在放電模 式下的主要工作波形。
[0050] 附圖3-U3-2中的實(shí)線是補(bǔ)償器的穩(wěn)態(tài)工作波形,虛線是在電感電流中加入擾動(dòng) 后的工作波形。
[0051] 附圖4分為附圖4-1、4_2,是采用本發(fā)明所提出的改進(jìn)型單周期控制方法進(jìn)行控 制時(shí),二次諧波電流補(bǔ)償器在不同工作模式下的主要工作波形。
[0052] 附圖4-1是采用改進(jìn)型單周期控制方法進(jìn)行控制時(shí),二次諧波電流補(bǔ)償器在充電 模式下的主要工作波形;
[0053] 附圖4-2是采用改進(jìn)型單周期控制方法進(jìn)行控制時(shí),二次諧波電流補(bǔ)償器在放電 模式下的主要工作波形。
[0054] 附圖4-U4-2中的實(shí)線是補(bǔ)償器的穩(wěn)態(tài)工作波形,虛線是在電感電流中加入擾動(dòng) 后的工作波形。
[0055] 附圖5是二次諧波電流補(bǔ)償器中控制電路的原理圖,其中儲(chǔ)能電容的輸出電壓采 用平均值控制。
[0056] 附圖6是輸出電壓采用平均值控制時(shí),儲(chǔ)能電容電壓在不同負(fù)載下的工作波形。
[0057] 附圖7是輸出電壓采用最大值控制時(shí),儲(chǔ)能電容電壓在不同負(fù)載下的工作波形。
[0058] 附圖8是本二次諧波電流補(bǔ)償器中控制電路的另一種原理圖,其中儲(chǔ)能電容的輸 出電壓采用最大值控制。
[0059] 附圖9是設(shè)計(jì)實(shí)例的電路原理圖。
[0060] 附圖10-1、10-2、10-3和10-4,是二次諧波電流補(bǔ)償器穩(wěn)態(tài)工作時(shí)的仿真波形,其 中