采用输出脉动补偿改善PFC电路动态性能的研究.Stamped

ｆ　（电力电子技术）２ｏｏｏ年第１期２０００．２　采用输出脉动补偿改善ＰＦＣ电路动态性能的研究　Ｒｅ￥ｅｒｃｈ　Ｏｎ　Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　０ｆ　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ。ｆ　ＰＦＣ　Ｃｉｒｃｕｉｔｓ　Ｂａｓｅｄ　０ｉ２　Ｏｕｔｐｕｔ　Ｐｕｌｓｅ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　燕山大学邬伟扬孙建峰　刘彦民（秦皇岛０６６００４）－ｙ　＿ｉ卜］…　————　、　ｌ　’寸／　摘要：分析了影响ＰＦＣ电路动态性能的主要原因．提出了基于输出脉动补偿提高ＰＦＣ电路动态性能囟新方　法　仿真与实验结果证明了该方法的有效性。　Ａ￣ｔｒａｅｔ：Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ａｎ　ｖｚｅｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｉ－ｅ￣ｓｏｎ　ｆｏｒ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ　０ｆ　ＰＦＣ　ｃｉｒ—　ｃｕｉｔｓ，ｐｒｅｓｅｎｔｓ　ａ　ｎｅｗ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｐｅｄｏｒｍａｎｃｅ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　０ｌｔｐ　ｔ　ｐｕｌｓｅ　ｃｏｐｅｎｓａｔｉｏｎ　Ｔｈｅ　ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　０ｆ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｐｒｏｖｅｄ　ｂｙ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔ　Ｉ　叙词：功牢因数／校正动态性能脉动补偿　～ｅｌｂ￣ｌｒｌｉ￣ｔｅｒ：ｐ—￣ａｔｉ—Ｋｅｙ　ｒｄｓ：ＰＦ（｜＿ｄ”ａ　ｃｏｎ　ｃｏｍｐｅ　＿Ｈ　ｐ　ｒ　，　＼’　１前言　环的截止频率，从而使装置不能对输出的变化进行　目前，功率因数校正（ＰＦＣ）技术是电力电子技　术研究领域中的一个热点。在单相斩控式ＰＦＣ技　术方面．国外已进入应用阶段…，国内也进行了大　量研究，并逐步走向应用。在各种ＰＦＣ电路拓扑结　构中，升压型电路由于其电路结构简单．变换效率高　和易于实现电流控制等优点得到了广桎的关注。虽　然该拓扑结构已在实际中得到了应用，但电路的性　能并非尽善尽美，该电路存在的一个突出问题是动　态性能差。　快速调节。为了解决这个问题．人们提出了很多解　决方法　－　。本文提出了基于输出电压脉动补偿提　高电路动态性能的方法。　３脉动补偿的原理与实现　（１）脉动补偿的原理　采用脉动补偿的电路结构如图２所示，在原电　路结构中，输出滤波电容与负载之间加入了补偿器。　对于整个电路系统来说，由于补偿器所处理的功率　本文分析了影响电路动态性能的主要原因，提　出了一种基于对输出电压脉动补偿提高电路调节速　度的方法．并对此进行了仿真与实验研究．结果证明　了该方法的有效性。　是输出脉动功率，所以，补偿器对于系统的大信号瞬　态特性几乎无影响。　Ｌ　ＶＤ　２影响ＰＦＣ电路动态性能的主要原　因　图１为ＰＦＣ电路的控制原理图．电路的控制为　双环结椅，外环为电压环，内环为电流环。电感电流　畸变率是由参考电流信号决定的：　Ｊ　，＝ｋＶ　（　）Ａｖ（　）　（１）　Ｃｏ）　（ａ）带输出脉动补偿的电路原理图　（ｂ）昧动补偿原理图　图２　（２）补偿器的实现　图３为补偿器实现原理图。　图１电路控制原理图　同步电压Ｖ．　（　）为正弦信号，在ＰＦｃ电路调节　器设计中，一般在电压反馈中采用低通滤波器滤除　脉动成分，从而保证输入电流的参考信号与输入电　压信号一致。但是，由于滤波器的加入，降低了电压　一日３补偿器实现原理图　　维普资讯 http://www.cqvip.com

（电力电子技术＞２０００年第１期２００＇０　２　输出滤波电容上的电压脉动被取出，由放大级　输出推动补偿变压器实现对脉动补偿。　仿真电路参数为：Ｐ。＝５０Ｗ，Ｖ　＝４５ｓｉｒｔ（ｃ），Ｖ。　＝８０Ｖ。仿真条件为：在２００ｍｓ时，将负载减小一　半。图４ａ为未采用脉动补偿时电路的响应波形。　图４ｂ为采用脉动补偿后电路调节过程。　从波形上可以发现：采用同样的调节器，补偿后　４仿真与实验结果分析　的电路无论负载电压脉动还是输入电流的畸变率都　明显减小。　图５和图６为实验波形．实验条件与仿真相同。　图５为补偿后电路滤波电容与负载电压波形．补偿　后电压脉动由４Ｖ降至０．４Ｖ。　图６为电路对负载突变的响应波形。　彻　图４（ａ）输出无补偿时系统响应波形　（ｂ）输出有补偿时系统响应波形　图５补偿后滤波电容与负载电压　图６（ａ）采甩低通滤波器电路响应披形（ｂ）ｐｇ脉动补偿电路响应波形　‘ｃ）有脉动补偿电路响应波形　５结论　参考文献　１　Ｐｈｌｉｐｓ　Ｔ．Ｕ｛２３８５４　Ｃｏｎ￣ｏＵｅｄ　ＰＯａｖｅｒ　Ｆａｃｔｏｒ　Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　Ｃ　ｒ—　ｃｕｌｔ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｕｎｉｔｒｏｄｏ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｎｏｔｅ　１９９４：３０３～３２２　本文研究结果表明，该方法有以下几个优点：　（１）在保持输入电流低畸变情况下，提高了系统　快速性。　２　Ｗｉｌｌｉａｍｓ　Ｊ．Ｂ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｆｅｅｄｂａｃｋ　Ｌｏｏｐ　ｍ　Ｕｎｉｔｙ　Ｐｏｗｅｒ　Ｆａｃｔｏｒ　ＡＣ　ｔｏ　ＤＣ　Ｃ０ｎｖｅｎｅｒ　ＰＥＳＣ　１９８９：９５９～９６７　３　Ｅ　ｓｓａ　Ｍ．Ｏ　ｅｔ　．Ｆａｓｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｆｏｒ　ａ　Ｕｎｉｔｙ．ｐｏｗｅｒ—ｆａｃｔｏｒ　（２）减小了负载电压纹波系数。　（３）对于相同的性能指标要求，可　采用更小的　输出滤波电容。从而减小了装置体积，也降低了电　路滤波时间常数，有利于系统快速性的提高。　（４）方法筒单易行。　作者畸开　ＰＷＭ　Ｒｅｃｔｉｉｆｅｒ　ＩＥＥＥ　Ｔｔａｎｓ　ＰＥ　Ｊａｎｕａｒｙ　１９９６　收稿日期：ｌ　９９９—０６—０１　定稿日期：１９９９．１０－０１　邬伟撕　男，１９４０年６月生．教授。研究方向为高频ＡＣ／ＤＣ功卓变换．牵引调速系统的保护和故障毋断及电力传动与控