应用模拟和数字控制电路的一种软开关功率因数校正Boost变换研究（外文翻译）.doc

附录3 附录 4 应用模拟和数字控制电路的一种软开关功率因数校正Boost变换研究。 摘要——这篇论文提供了应用在无源缓冲 Boost变换器的模拟和数字控制方式的比较。这两种控制方式都用滞后电流波峰控制技术来达到近似完美的功率因数。应用的模拟控制提供了高功率因数（0.998），高效（92.87%），和低谐波畸变[电流的总谐波畸变（THDI）等于2.84%，电压总谐波畸变（THDV）等于2.83%]数字控制提供了高功率因数（0.990），高效率（92.46%），和低谐波畸变（THDI为5.09%，THDV为2.84%）。 关键词——AC-DC功率转换，谐波畸变，功率因数 1.说明 对电力电子领域的研究者最具吸引力的一个方面是用微处理芯片代替现在应用在变换器中的模拟电路。 归功于微处理芯片的发展，已经出现了完美适用于变换器控制的有效高科技因素。这些技术因素的应用减少了电子设备的数量，预示着高开关频率和根据设计需要扩大变换器工作。 由实用和电能质量委员会制定的对于带有一个或多个开关的设备要考虑的相关要求的其中一个是：当电力系统中某设备产生高谐波时，该设备应当符合现存的与功率因数和谐波畸变相关的标准。 为了符合国际标准，世界范围内的一些学者作出了许多与控制策略应用相关的著作。一些应用模拟控制，另外一些应用数字控制。 另一个应当注意的重要因素是电磁干扰的减少。解决这一问题的简单方法是零电流和（或）零电压开关技术的应用。零电流和零电压技术提高了变换器的效率和开关的有效寿命。 这篇论文提出了一种应用模拟和数字控制方式、采用电流相位滞后砰砰控制策略的无损耗转换的脉冲宽度调制的升压斩波变换器。归功于与变换器控制中微处理器应用相关的工作的发展，这篇论文提出了模拟控制方式和数字控制方式之间的一种简单的比较。 2.升压变换器中的预调节器 图1显示了无损耗缓冲升压变换器的简化功能电路图。这个变换器工作时没有转换损耗。 开关S1和S2柔软地转换。开关S1以零电压转换方式开关，开关S2以零电流方式开关。 3.工作原理 图1方法的一个完整的理论分析如下。既然两种变换器是相同的工作原理，我们以一个简单的升压斩波变换器为例进行分析。 以对描述一个完整开关周期的七个工作状态的分析开始： 第一阶段（t0～t1）：当开关S2以零电流方式开通时刻，这一阶段开始。在该阶段中，谐振电流Ilr线性上升。当Ilr等于输入电流Iin时该阶段结束。 第二阶段（t1～t2）：当Ilr等于输入电流Iin时，该阶段开始。这是第一个谐振阶段，这里两个谐振电容（Cr1和Cr2）和Lr产生谐振。在该阶段中，电容Cr1放电，电容Cr2充电，当Cr1放电完毕时该阶段结束，这样开关S1可以以零电压方式开通。 第三阶段（t2～t3）这是第二个谐振阶段。在该阶段中，Cr2和Lr产生谐振，当谐振电流Ilr达到零时该阶段结束。在该阶段中，开关S1以零电压方式开通。 第四阶段（t3～t4）当电流Ilr达到零的时刻，该阶段开始。在该阶段中，通过输入电流，谐振电容Cr2被线性完全放电。在该阶段中，开关S2以零电流转换方式关断。 第五阶段（t4～t5）当电容Cr2被线性完全放电完毕时刻，该阶段开始。在该阶段中，输入电压把能量传递给主电感Lb。当开关S1以零电压转换方式关断时刻，该阶段结束。 第六阶段（t5～t6）当开关S1关断，电容Cr1被输入电流Iin线性充电至输出电压Vo时，该阶段结束。 第七阶段（t6～t7）在该阶段中，储存在升压变换器主电感 Lb中的能量被传递给负载。当一个新的开关周期开始时表示着该阶段的结束。 通过以上工作阶段的分析，我们可以得到图2中的波形。输入电压Vin和输出电压Vo之间的传递函数如式子1（见附录A） （1） 开关频率 谐振频率 工作周期 （2） （3） 4.控制策略 模拟控制电路的框图如图3所示，数字控制电路的框图如图4所示。采用砰砰电流控制策略，这种变换器以恒定频率工作，有较高的功率因数。 输入电流和线电压采样分别是通过检测电阻Rs和电阻分压传感器Rt1/Rt2得到的。电压采样在校正器中被校正。 信号调节电路是个滤波器。控制器被用来提供控制信号Vc，Vc和Vref相乘，然后相乘结果和锯齿波（由发生器模块产生）相加产生基准电流信号。比较器模块产生脉冲来控制开关。通过比较由电阻分压传感器产生的回馈电流信号和基准电流信号来产生驱动信号。 从比较器模块的输出得到的信号直接驱动辅助开关S2。当S1上的电压转换条件满足时，同样的信号将驱动开关S1。 为了建立模拟控制和数字控制之间更加准确的比较，建立了带有上述特点的模型，然