PFC直接電流控制策略綜述

PFC的控制策略按照輸入電感電流是否連續,分為電流斷續模式(DCM)和電流連續模式(CCM),以及介于兩者之間的臨界DCM(BCM)。有的電路還根據負載功率的大小,使得變換器在DCM和CCM之間轉換,稱為混連模式(Mixed Conduclion Mode一一MCM)。而CCM根據是否直接選取瞬態電感電流作為反饋量,又可分為直接電流控制和間接電流控制。直接電流控制檢測整流器的輸入電流作為反饋和被控量,具有系統動態響應快、限流容易、電流控制精度高等優點。本文總結了PFC技術的直接電流控制策略,對比分析了幾種典型控制策略的優缺點,指出了這些控制技術的發展趨勢。
直接電流控制有峰值電流控制、滯環電流控制、平均電流控制,預測電流控制、無差拍控制、單周控制、狀態反饋控制、滑模變結構控制、模糊控制等方式。

1 各種直接電流控制策略
1.1 峰值電流控制
峰值電流控制的輸入電流波形如圖1所示,開關管在恒定的時鐘周期導通,當輸入電流上升到基準電流時,開關管關斷。采樣電流來自開關電流或電感電流。峰值電流控制的優點是實現容易,但其缺點較多：

1)電流峰值和平均值之間存在誤差,無法滿足THD很小的要求;
2)電流峰值對噪聲敏感;
3)占空比>0.5時系統產生次諧波振蕩;
4)需要在比較器輸入端加斜坡補償器。
故在PFC中,這種控制方法趨于被淘汰。
1.2 滯環電流控制
滯環電流控制的輸入電流波形如圖2所示,開關導通時電感電流上升,上升到上限閾值時,滯環比較器輸出低電平,開關管關斷,電感電流下降;下降到下限閾值時,滯環比較器輸出高電平,開關管導通,電感電流上升,如此周而復始地工作,其中取樣電流來自電感電流。

滯環電流控制是一種簡單的Bang-hang控制,它將電流控制與PWM調制合為一體。結構簡單,實現容易,且具有很強的魯棒性和快速動態響應能力。其缺點是開關頻率不固定,濾波器設計困難。
目前,關于滯環電流控制改進方案的研究還很活躍,目的在于實現恒頻控制。將其他控制方法與滯環電流控制相結合是SPWM電流變換器電流控制策略的發展方向之一。