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上一次说到单相的PFC硬件功能已经实现THD3.15%满足了国标要求的范围还是有优化的空间目前系统设计的是6.6Kw220V交流输出400-800V直流输出。目前基本功能完成但是还有很多细节需要优化不只是THD启动空载运行等参数还有不同电压下电流环路的参数都需要优化。下面进行一个简单的总结。 电流环参数优化
从电流环的传递函数就可以看出来在设计电流环补偿器的时候输出的电压会有很大的影响只用一组控制参数是很难满足宽电压范围的需求的。 Vo600V的带宽 Vo800V的带宽 Vo400V的带宽 同样的补偿器和参数输出电压越高系统的带宽越大控制效果表现出来就是高电压的时候系统稳定性差低电压带宽不够。带宽不够THD也会变差。解决办法就是在稳态的时候根据输入电压动态调整补偿器的参数保证每个电压范围带宽一致。
电压环参数优化
电压环带宽一般5-10Hz左右电压环这个问题搞了挺久下面来分析一下。 其他没什么好说的电压环的带宽比较低变化在个位数。而且负载的大小对电压环的带宽影响也会很大。实际调试中遇到一个问题空载和满载的电压环控制效果不一样导致空载启动容易失控。空载电压波动大加一点负载就好了
同样的电压环补偿器参数满载的带宽是6Hz 空载的时候电压环不到1hz启动稳定后很容易失控。 最后解决的办法也是动态调整电压环参数
如下黄色给定电压蓝色反馈电压空载运行一会儿后加负载能稳定控制 软启动优化
软启动没什么好说的就是为了抑制过零点的尖峰电流下面这个图出场率很高 参考TI的时序判断过零点的时候开环增大占空比后再转到闭环控制就行了。这个时序给慢管Q1在过零点之前提前关了。 不过实测下来提前关和过零时刻关效果没什么区别保证开环的占空比从小到大就行了。实际测试下来200us的开环时间就差不多了。仿真效果如下如果时间太长THD是会受影响的太小也不好根据实际硬件情况调整即可。
AC电压电流相位不一致优化
仿真如下电感电流超前于电网电压相位相位不一致也会影响到系统的THD。原因是控制环路中输入导纳在低频处是存在90°超前正是这个原因导致了CCM的电感电流超前。参考文献里有推导的结果这里直接讲解决方法。 一种解决方法是加一阶低通滤波让电流环指令滞后别一种就是文献里面说的去掉Y(1)项具体参考文献就知道了。实际中通过添加一阶低通滤波器效果也很好仿真如下添加完低通滤波后电流环指令滞后这样电流相位就能更接近电压相位除低THD。 参考文献GENERALIZED AVERAGE-CURRENT-MODE CONTROL OF SINGLE -PHASE AC-DC BOOST CONVERTERS WITH POWER FACTOR CORRECTION
总结 经过各种手段的优化最后额定负责下THD从3.15%降到了2.5%。出于成本的考虑最后没有用均流控制而是用的总电流如果采用均流控制应该THD会更好。
