一种应用于无桥式sepic-pfc电路的单周期控制方法
【技术领域】
[000U 本发明属于控制领域，主要用于对一种新型的无桥式SEPIC(single-ended primary-inductor converter) PFC (power factor correction)电路进行控制。
【背景技术】
[000引我们日常使用的很多电力电子器件都会用到开关电源。目前，市场上的开关电源 结构大多是由整流桥和DC-DC电路构成的。由于整流桥的存在，使得开关电源向电网中注 入大量谐波和无功功率从而影响了电网电能质量。为了解决该个问题，国内外很多学者致 力于无桥式功率因数校正电路的研究。近年来出现了多种新型的基于SEPIC电路的无桥式 PFC电路结构，是因为SEPIC电路具有很多优点，比如：很容易实现变压器隔离，在启动和过 载的情况下它固有的限制入侵电流的能力，减少了电磁干扰。
[0003] 基于SEPIC电路的无桥式PFC电路工作原理是：通过高频的开断电路中的主开 关，使得在每个开关周期内，电路的输入电压相当于是直流，该样在分析电路的时候，可W 将宏观的一个正弦周期的分析化简成每个开关周期内电路状态的分析。通过控制电路产生 PWM(pulse wi化h mo化lation)脉冲序列对电路主开关进行控制，使得电路达到最佳的功 率因数校正效果。
[0004] 在控制电路的发展方面，1995年，美国学者Keyue M Smedley首次提出了单周期控 制（one-cycle control, 0CC)的概念。单周期控制的理念是基于实时控制开关的占空比，使 每个周期内开关整流器二极管输出的脉冲波形的平均值恰好等于或者正比于控制参考量， 平均输入电流跟踪参考电流且不受负载电流的约束，即使负载电流具有很大的谐波也不会 使输入电流发生崎变。
[0005] 近些年来，涌现出了很多将单周期控制技术应用在单相功率因数校正电路中的文 献。但大多数的文献都是针对电流连续模式（continuous con化ction mode, CCM)的单相 功率因数校正电路。而在工作于电流断续模式（discontinuous con化ction mode,DCM)的 无桥式SEPIC PFC电路中的应用几乎没有。因此研究单周期控制在无桥式SEPIC PFC电路 中的应用意义很大。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是将单周期控制技术应用在一种新型的无桥式SEPIC PFC电路中， W期使得电路在实现功率因数校正目的的同时，输出响应更快，输出电压更稳定。
[0007] 一种应用于无桥式SEPIC PFC电路的单周期控制方法，步骤如下：
[000引 （1)计算无桥式SEPIC PFC电路主电路中输入电流z'L,的平均值石；
[0009]
【主权项】
1. 一种应用于无桥式SEPIC-PFC电路的单周期控制方法，其特征在于，步骤如下： 1) 计算无桥式SEPIC PFC电路主电路中输入电流k的平均值€
其中，ifw是一个开关周期结束时，电路中的输入电流；T s为一个开关周期；Ud为输入电 压；U。为输出电压；D是一个开关周期内的占空比；D 1是电路在一个开关周期内第二个运行 状态的持续时间与开关周期的比值； 2) 由[表达式，得到占空比D的平方D2的表达式 从式（3)得出，当占空比D为常数时，^与Ud不成比例关系，输入电流有谐波畸变；功 率因数校正的目的是使输入电流跟随输入电压变化，即满足：
其中Re是等效输入电阻；将式⑷带到式⑶中，得到：
由于输出电压在稳态时不变化，输出电压是常数UMf，由（6)得到：
式（7)即占空比平方D2的表达式； 3) 搭建电路，构造占空比平方D2;根据D2的表达式，检测主电路中输入电流L1、输入电 压U d和输出电压U。 构造占空比平方D2,构造中使用两个积分器，即为第一级积分器和第二级积分器；根据 单周期控制在DCM电路中应用的原理，假设第一级积分器的输出为：，第二级积分 器的输出为：，其中t为积分时间；Rp Q、馬和C 2是构成两个积分器所使用 的电阻和电容；V。是输出电压和基准值之间的误差经PI调节后的输出值； V。的计算过程如下：
式（11)是对V。大小进行确定的条件；在实际的仿真以及电路应用过程中，可以使得两 个积分器的时间常数都等于电路中的开关周期Ts; 单周期控制在每个开关周期内均需改变电路的占空比，为满足这个条件，积分器在每 个开关周期的起始时刻都要复位为0,需要对控制电路添加复位开关，复位开关和积分器组 成复位积分器； 4)利用步骤（3)中检测到的输入电流iu、输入电压Ud和输出电压U。，通过加法器、乘法 器运算后实现占空比平方D2的表达；输出电压误差通过PI调节器、复位积分器后得到U 2， 将〇2和U 2的值通过比较器，再经过RS触发器，输出的是PWM脉冲序列，用以控制主电路中 开关的导通和关断，PWM信号为高电平时，控制主电路中开关导通，PWM信号为低电平时，控 制主电路中的开关关断。
【专利摘要】本发明属于控制领域，一种应用于无桥式SEPIC-PFC电路的单周期控制方法。本发明的目的是将单周期控制技术应用在一种新型的无桥式SEPIC PFC电路中，使得电路在实现功率因数校正目的的同时，输出响应更快，输出电压更稳定。其中，单周期控制的实现过程是通过采样输入电流，输入电压，输出电压来构造占空比的平方，输出电压误差通过PI调节器、复位积分器后与占空比的平方进行比较，比较后的输出结果经过RS触发器输出PWM脉冲序列，来控制主电路中开关的导通和关断。本发明的有益效果是在于将单周控制方法应用在了一种实用性很高的DCM无桥式SEPIC PFC电路中，使得电路能达到功率因数校正的效果，输出更加稳定。
【IPC分类】H02M1-42
【公开号】CN104638900
【申请号】CN201510039824
【发明人】李冠林, 邱金燕, 牟宪民, 陈希有, 刘凤春, 王喆, 孙恩泽
【申请人】大连理工大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月27日