1 数字控制PFC动态策略-德赢Vwin官网 网
0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

数字控制PFC动态策略

CHANBAEK 来源:头条号艾伊电源 作者:头条号艾伊电源 2023-03-30 14:42 次阅读

当模块突加载时,输入功率来不及变化仍然是原来的功率,因而输入功率小于输出功率,从而使得PFC母线电压下跌。根据能量守恒可知,

poYBAGQlL1WAEZZdAAA2yQ1P1gU046.jpg

式(1)

式中,Vpfc1和Vpfc0分别为PFC母线电压在突加载下跌过程的终值和初始值,p等于突加载下跌过程中输出功率减输入功率(在此过程中p是不断变化的),t为突加载下跌的时间(也即从动态开始到Ipfc达到输入功率等于输出功率时的值),C为母线电容

从式(1)可以看出,Vpfc下跌值在Vpfc0一定时,取决于电容C、p和下跌时间t,要想减小Vpfc的下跌值可以增大电容C,或者减小功率p,或者减小下跌时间t。但是,在主电路确定以后电容C是一定的;功率p主要取决于突加载增加的功率,这又取决于实际的应用情况,在设计时需要考虑最恶劣的情况(即从空载到满载),这在确定模块的功率后一般也是一定的;下跌时间t主要取决于环路控制,是可以通过控制策略来减小的。所以,在突加载情况下,对于改善PFC动态来说,动态控制策略实际上就是想办法加快环路响应,减小下跌时间t。

举个例子,设Vpfc0=405V,电容C=780us,突然从空载加到满载2000W,那么假如电压下跌15V到390V的话,时间t应该:

pYYBAGQlL1aAMLE-AAAWQDuYHHE663.jpg

式(2)

PFC控制环路采用的是电压外环和电流内环组成的双闭环结构,如图1所示,下跌时间t可以看成有以下4部分组成:

t = t1 + t2 + t3 + t4 (3)

其中:

t1——从突加载到DSP第一次电压环计算的时间,可能从0到DSP电压环计算周期时间不等,如果电压环是16拍计算一次,那么最大就是177.8us(90kHz计算频率),如果每拍计算,最大就是11.11us。

t2——Vpfc的采样和滤波时间,电压环中有一个30Hz的电压滤波器,此滤波器的延时是t2的主要组成部分,由于采样频率高于计算频率,所以采样时间基本可以不考虑。

t3——表征电压环PI参数的时间,当Kp和Ki越大时,t3就越小。比如说,突加载后期望的电流环给定为Ipfcref,那么t3就是Vpfc下跌产生的电压偏差Err通过电压环PI参数累积,使得电流环给定达到Ipfcref的时间。

t4——电流环响应时间。

当然,上述时间的定义只是为了更清楚的分析和设计PFC控制策略,也可以从其他角度来看,实际上也可以将t1 + t2 + t3统称为电压环的响应时间。

从构成下跌时间t的几部分来看,t1取决于电压环的计算频率和动态的发生时刻,是不确定的,要减小t1需要提高电压环的计算频率,受限于DSP的时间资源提高计算频率比较困难,而且t1也较小(16拍最大为177.8us,每拍最大为11.11us),可减少的时间有限,所以设计PFC动态控制策略时可以忽略;t4电流环响应时间,一般电流环带宽为2~3kHz,大概估算应该小于200us,想进一步提高带宽也比较困难,而且t4本身也较小,再怎么提高带宽时间减少也很小,所以一般也不太考虑;剩下的t2和t3是下跌时间的主要部分,其中t2的30Hz滤波的延时就有十几ms,所以PFC动态控制策略主要就是基于减小t2和t3来设计的。

PFC动态控制新算法在源跳变或负载跳变时快速的将期望值赋给电流环给定来改善PFC动态特性,实际上也是通过减小t2和t3来加快电压环改善动态特性。

PFC电流环给定为:

poYBAGQlL1aALtyiAAAVC3oVDU4918.jpg

式(4)

式中,

pYYBAGQlL1iAcxxdAAAO6wuS7SY944.jpg

是电压环PI调节器输出。

源跳变控制实现

采用原来的动态控制方案时,在输入交流电压跳变时,

不能及时的更新,使得Ipfcset不能及时更新,从而造成输入功率和输出功率不平衡,使得Vpfc产生上冲或下跌。只有在Vpfc已上冲或下跌了18V后才进入动态处理程序,所以Vpfc会有较大的上冲或下跌。

新控制算法实时计算Vac有效值,快速的更新Ipfcset到期望值,从而减小Vpfc的波动。

负载跳变控制实现

采用原来的动态控制方案时,当发生负载跳变时,由于电压环很慢,不能及时更新

pYYBAGQlL1iAcxxdAAAO6wuS7SY944.jpg

,导致功率不平衡,从而造成Vpfc的上冲或下跌。

采用新算法后,根据PFC输出功率迅速更新

pYYBAGQlL1iAcxxdAAAO6wuS7SY944.jpg

到稳定值,减少功率不平衡的时间,从而减小Vpfc的上冲或下跌。

poYBAGQlL1mAIJ3oAAGkKJPJXS0867.jpg

旧策略,输入电压180---260V跳变,60Hz,满载(37.5A),Vpfc和Vac

pYYBAGQlL1mAYScgAAGUHVYNd_A565.jpg

新策略,输入电压180---260V跳变,60Hz,满载(37.5A),Vpfc和Vac

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表德赢Vwin官网 网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • dsp
    dsp
    +关注

    关注

    553

    文章

    7987

    浏览量

    348745
  • 滤波器
    +关注

    关注

    161

    文章

    7795

    浏览量

    177993
  • PFC
    PFC
    +关注

    关注

    47

    文章

    969

    浏览量

    106035
  • 输入功率
    +关注

    关注

    0

    文章

    11

    浏览量

    7788
  • 母线
    +关注

    关注

    0

    文章

    171

    浏览量

    16618
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    数字控制提高了无桥接PFC性能

    的概念已经提出了许多年,但因其实施的难度和控制的复杂程度,阻碍了其成为一种主流。一些专为电源而设计的低成本、高性能数字控制器上市以后,越来越多的电源公司开始为 PFC 设计选择使用这些新型
    发表于 09-26 10:52

    数字控制电源中高效调节动态电压的案例

    的。特别是在数字控制电源中,DVS 很常见,也很容易实现。稳压器一般用于生成恒定的输出电压。利用控制环路,可通过未经调节的输入电压生成稳定、精准的输出电压。动态电压调节(DVS)有什么作用?
    发表于 01-20 07:00

    数字控制电源中如何调节动态电压

    数字控制电源中如何调节动态电压
    发表于 03-11 06:45

    数字控制真的会取代模拟控制,而成为PFC中的主流控制方式吗?

    本文重点介绍模拟控制器和数字控制器在Boost单相功率因数校正变换电路中的应用,并论证了数字控制方式将逐步取代模拟控制方式,在不远的将来成为PFC
    发表于 04-07 06:10

    功率因数校正(PFC)的数字控制方法

    功率因数校正(PFC)的数字控制方法   摘要:控制技术的数字化是开关电源的发展趋势。相对于传统的模拟控制
    发表于 07-11 13:51 4506次阅读
    功率因数校正(<b class='flag-5'>PFC</b>)的<b class='flag-5'>数字控制</b>方法

    数字控制提高无桥PFC性能

    随着一些专为电源设计的低成本、高性能数字控制器上市,越来越多的电源公司开始为PFC设计选用这些新型数字控制器。相比传统的模拟控制器,数字控制
    发表于 01-13 10:58 6359次阅读
    用<b class='flag-5'>数字控制</b>提高无桥<b class='flag-5'>PFC</b>性能

    ADL5202: 宽动态范围、高速、数字控制VGA

    ADL5202: 宽动态范围、高速、数字控制VGA
    发表于 03-22 08:37 5次下载
    ADL5202: 宽<b class='flag-5'>动态</b>范围、高速、<b class='flag-5'>数字控制</b>VGA

    基于TMS320LF2407的全数字PFC控制技术

    ;建立了单相 Boost型数字PFC的小信号动态模型,并分析了基于该模型的数字控制设计方法,给出了设计软件流程;最后搭建了一台样机,在实际电路中实现了
    发表于 05-11 10:00 48次下载

    单相Boost功率因数校正器的PFC数字控制策略

    提出了一种改良的PFC数字控制策略,通过简化控制提高了工作效率。数字控制的主要问题就是开关频率与速度之间的矛盾,改进算法避免了常规平均
    发表于 05-18 10:59 9次下载

    基于Zin控制策略数字单相PFC实际控制

    前不久我研究NCP1654的控制方法,并在此基础上提出了数字控制实现该控制方法的策略,并在仿真环境中实现。
    的头像 发表于 02-08 15:17 1201次阅读
    基于Zin<b class='flag-5'>控制</b><b class='flag-5'>策略</b><b class='flag-5'>数字</b>单相<b class='flag-5'>PFC</b>实际<b class='flag-5'>控制</b>

    基于Zin控制策略数字单相PFC实际控制

    前不久我研究NCP1654的控制方法,并在此基础上提出了数字控制实现该控制方法的策略,并在仿真环境中实现。最近我与朋友合作进行了1.6KW的单相PF
    的头像 发表于 05-02 14:20 1102次阅读
    基于Zin<b class='flag-5'>控制</b><b class='flag-5'>策略</b>的<b class='flag-5'>数字</b>单相<b class='flag-5'>PFC</b>实际<b class='flag-5'>控制</b>

    基于STM32G4的数字控制15kW双向PFC

    德赢Vwin官网 网站提供《基于STM32G4的数字控制15kW双向PFC.pdf》资料免费下载
    发表于 07-29 10:21 18次下载
    基于STM32G4的<b class='flag-5'>数字控制</b>15kW双向<b class='flag-5'>PFC</b>

    数字控制器的图腾柱PFC优化控制方案

    德赢Vwin官网 网站提供《带数字控制器的图腾柱PFC优化控制方案.pdf》资料免费下载
    发表于 08-29 11:53 2次下载
    带<b class='flag-5'>数字控制</b>器的图腾柱<b class='flag-5'>PFC</b>优化<b class='flag-5'>控制</b>方案

    使用C2000 MCU的数字控制无桥式功率因数校正(BL PFC)

    德赢Vwin官网 网站提供《使用C2000 MCU的数字控制无桥式功率因数校正(BL PFC).pdf》资料免费下载
    发表于 09-23 11:51 1次下载
    使用C2000 MCU的<b class='flag-5'>数字控制</b>无桥式功率因数校正(BL <b class='flag-5'>PFC</b>)

    PFC模拟和数字控制的比较 PFC对电网稳定性的贡献

    PFC模拟和数字控制的比较 功率因数校正(PFC)技术是提高用电设备功率因数的关键手段,而模拟控制数字控制则是实现
    的头像 发表于 12-16 15:55 132次阅读