有源功率因數(shù)校正控制方法綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u25965有源功率因數(shù)校正控制方法綜述 12021.1平均電流控制 1274151.2峰值電流控制 2232181.3滯環(huán)電流控制 354541.4恒頻控制 3190391.5變頻控制 4當(dāng)前比較常見的幾種有源功率因數(shù)校正技術(shù)的控制手段有常見的平均電流控制、峰值電流控制。此外，還有滯環(huán)電流控制（CCM模式），恒頻控制及變頻控制（DCM模式）。接下來會(huì)一一介紹這幾種控制方法。1.1平均電流控制傳統(tǒng)雙閉環(huán)PI控制就是平均電流控制。內(nèi)環(huán)控制是指電感電流的輸出值作為其輸入的反饋所構(gòu)成的電流內(nèi)環(huán)控制，外環(huán)控制是輸出電壓作為輸入電壓反饋所構(gòu)成的電壓外環(huán)控制。該控制方法的控制思想是把輸入電壓控制調(diào)節(jié)從而得到輸出電壓，將輸出電壓和系統(tǒng)期望電壓作差后得到差值信號(hào)，再經(jīng)過放大器和乘法器的調(diào)節(jié)終而得到一個(gè)半波信號(hào)，相位和頻率與輸入電壓的相位和頻率一樣。這個(gè)控制方法就是把電路的采樣電流經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)平均處理，通過驅(qū)動(dòng)模塊的作用是將PI調(diào)節(jié)器的產(chǎn)生的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)轵?qū)動(dòng)信號(hào)，進(jìn)而控制功率開關(guān)管的通斷。乘法器的作用是將信號(hào)的等級(jí)改變，例如當(dāng)輸出電流比平均電流值小時(shí)，可以通過增大乘法器的增益來調(diào)節(jié)占空比，此時(shí)隨著延長開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間增加，輸入電也會(huì)相應(yīng)變大。電感上的電流的平均值通過控制會(huì)出現(xiàn)半個(gè)正弦波波形，并且會(huì)隨著輸入電壓波形變化而變化。但是其存在一個(gè)缺點(diǎn)，就是傳統(tǒng)的電流感測電路以數(shù)字的方式感測功率開關(guān)管每個(gè)周期的電感電流的平均值，能實(shí)現(xiàn)更低的諧波失真和更高的功率因數(shù)，但是計(jì)算量非常大。平均電流控制方式的另一個(gè)缺點(diǎn)時(shí)負(fù)載變化的時(shí)候，響應(yīng)速度很慢。圖1.17平均電流控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.2峰值電流控制峰值電流控制與平均電流控制不同的是，平均電流控制需要計(jì)算平均值，但是峰值電流則不需要。它是對(duì)電感上的電流的峰值進(jìn)行測量控制的方法，通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)，使輸入的峰值能隨著輸出峰值變化而變化。這種控制方法的控制思想是通過采集到的開關(guān)管的電流，與基準(zhǔn)信號(hào)的電流峰值作差值，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器用來控制開關(guān)管的PWM信號(hào)，并且生成只用來控制功率開關(guān)管關(guān)斷的PWM信號(hào)，而功率開關(guān)管的開通則是由固定的時(shí)鐘信號(hào)來控制的。峰值電流控制的優(yōu)點(diǎn)是控制電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單、暫態(tài)響應(yīng)速度快以及能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)均流并聯(lián)的功能，但是該控制方法對(duì)噪聲影響很敏感，并且由于PWM信號(hào)的占空比大于50％之后會(huì)出現(xiàn)開環(huán)不穩(wěn)定的情況，所以需要對(duì)其進(jìn)行斜坡補(bǔ)償REF_Ref5265\r[7]。圖1.18峰值電流控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.3滯環(huán)電流控制相比于其他幾張功率因數(shù)控制方法來說，滯環(huán)電流控制是最簡單的。這種方法的控制思想是用電感電流的值和上限閾值及下限閾值作比較生成控制信號(hào)。在控制電路中，功率開關(guān)管開通時(shí)，電網(wǎng)電能涌入，電感電流會(huì)緩慢上升。在電流上升的過程中，會(huì)出現(xiàn)電流大于預(yù)先設(shè)定的上限閾值的情況，滯環(huán)模塊就會(huì)輸出低電平信號(hào)，這個(gè)低電平信號(hào)會(huì)控制開關(guān)管關(guān)斷，另外一條支路的電感開始作為電源放點(diǎn)，隨著電能的逐漸消耗，電感電流逐漸下降，此時(shí)的電感電流下降到下限閾值的時(shí)候，滯環(huán)比較模塊就會(huì)從輸出控制開關(guān)管的打開的高電平信號(hào)，驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通，此時(shí)恢復(fù)到第一個(gè)過程之前的狀態(tài)，并且電感不再放電，反而開始充電，電感電流開始上升，一直重復(fù)這種過程，從而對(duì)電路進(jìn)行控制。滯環(huán)電流控制的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)態(tài)性能好，不需要斜坡補(bǔ)償，但是缺點(diǎn)也很明顯，因?yàn)闄z測以及電感電流的控制需要整個(gè)周期的時(shí)間，開關(guān)的頻率受負(fù)載的影響會(huì)很大，沒有辦法去確定開關(guān)的頻率，因此只能按照最低頻率去設(shè)計(jì)濾波器。圖1.19滯環(huán)電流控制的電路圖1.4恒頻控制功率因數(shù)校正電路使用恒頻控制的時(shí)候，有著恒定的開關(guān)頻率。開關(guān)的頻率恒定之后，如果輸出功率恒定并且輸出電壓值也恒定不變的話，那么控制信號(hào)也會(huì)保持固定的占空比，進(jìn)行恒頻控制之后，能使得輸入電流能和輸入電壓變化一致，這里的一致不僅是幅度成正比，還包括相位，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。恒頻控制的優(yōu)點(diǎn)是控制簡單，輸出電壓大小和輸入電壓差的越多，輸入電流波形的畸變程度越小，校正的效果也越好。1.5變頻控制當(dāng)使用變頻控制方法控制功率因數(shù)校正電路時(shí)，由開關(guān)管的輸入脈沖的占空比確定平均輸入電流的大小，占空比指的是脈沖每個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間與周期的比值，并且在每個(gè)周期內(nèi)其占空比都不會(huì)發(fā)生變化。變頻控制里的電感電流必須始終是處于臨界導(dǎo)電狀態(tài)，這個(gè)控制過程比較復(fù)雜，但是只有在這種情況下才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制。目前業(yè)內(nèi)對(duì)這種控制方法的研究比較少。近些年，其他的一些新型控制方法出現(xiàn)在人們的視野之中，例如滑膜控制、預(yù)測控制、微分平坦控制和復(fù)雜邏輯控制?；？刂朴兄匀坏聂敯粜?，但是很少用到AC-DC；預(yù)測控制的效果比較理想，但是控制器的設(shè)計(jì)很復(fù)雜，處