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        楊帥鍋
        認證:優質創作者
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        以COT控制方法簡化兩相交錯TCM PFC控制

        前言:大家都知道我一直有在跟蹤研究TCM PFC的控制實現,為了走出一條新路子,我提出了基于COT(恒定導通時間控制)方法的兩相位交錯TCM PFC控制方法。該方案無需電流內環,無需采集AC輸入電壓,即可實現PFC控制,而且稍微在過零點進行一點補償還能提升ithd效果。是一種非常簡單方便的控制方法,在下面的文章中我將簡單介紹這個控制方法的思路以及實現。需要說明的是,下文中出現的一些idea都在我以前的文章中出現過,如果不太明白,可以翻一翻以前推送的TCM控制文章。Constant on time控制是一種新穎的PFC控制方法,在無需采樣電感電流和AC波形的情況下可以實現PFC控制,它最關鍵的地方是通過固定斜率的積分器產生的斜坡與電壓環的輸出進行比較從而得到占空比,在穩態情況下,電壓環的輸出是固定值,它代表了系統的傳輸功率水平。而積分器上產生的ramp的斜率也是固定的,因此通過將兩者比較可以得到恒定的導通時間。

          根據CRM PFC的功率傳輸公式,可以得知TON固定并在系統穩態情況,流入電感的電流只和AC輸入電壓成關系,如果在一個正弦周期內恒定導通時間,則可以實現PFC控制,這里我不準備展開對COT進行介紹,有興趣可以搜索相關論文和資料。

          電壓環主要控制直流側電壓,其輸出與固定斜率可變長度的積分器產生的ramp進行比較:

          PWM周期控制由RS觸發器來實現,這里為了簡單考慮,關閉boost主開關管僅引入了峰值電流限制和COT控制的關閉信號。PWM周期的復位是由TCM控制中為了實現ZVS而設置的續流管延長的導通時間所產生的負向電流峰值所設置,考慮到AC的電壓極性變化,因此使用了可以調整輸入的邏輯器件,來解決在不同AC電壓極性時的電感負向電流比較值,同理PWM輸出側也基于這個思路。  但是TCM本質上是臨界模式CRM的衍生,他也需要變頻錯相控制,在前天我使用了基于LPF低通濾波器來進行閉環控制實現閉環鎖相的控制,但是測試中發現如果輸入上存在AC擾動,則相位鎖定電路會一直在調整,而且響應也比較慢。因此我開始回想到我在之前提出過一種基于LPF得到積分器的平均值的方法,可見:《TCM模式BUCK/BOOST在數字環境中控制實現與思考》。但是我進行又基于這個idea把變頻錯相的控制在一次簡化,我的出發點是:  基于COT的控制思路,它的PWM產生是由積分器的RAMP和電壓環的輸出比較,然后周期靠ZCD刷新,這樣可以產生完整的PFC控制。由于積分器的輸出是三角形的RAMP,對其做LPF取平均值后輸出約等于其峰值的一半,因此我把主路積分器的輸出經LPF后的輸出再與主路的RAMP比較,就能得到滯后0.5周期長度的同步點,這個點標志著滯后主路積分器輸出RAMP的半個周期,然后用這個同步信號復位輔路積分器。這樣就完美的實現了基于COT的交錯TCM PFC,可見:

        可見效果:上圖為主路積分器RAMP,下部分為輔路RAMP,效果完美!

        整體的控制邏輯:

        功率:

        運行測試:VAC 155V,50HZ,Pload = 2.2KW:

        (啟機)

        (穩態波形)

        (2phase TCM 一)

        (2phase TCM 二)小結:以COT的思路簡化了2phase TCM PFC的控制,其中基于LPF取主路ramp平均值的方法快速穩定的實現了相差控制,達到了設計目的,是一種簡單可行的方法。本人能力有限,如果錯誤懇請幫忙指正,謝謝觀看,感謝支持。  在實際應用中還需要考慮到電感量的偏移,ZCD監測的時間延遲,負向電流的峰值計算,在不同電壓情況下的ithd優化都非常需要極具耐心和細心的處理,總而言之要做好TCM PFC確實不容易!

        聲明:本內容為作者獨立觀點,不代表電子星球立場。未經允許不得轉載。授權事宜與稿件投訴,請聯系:editor@netbroad.com
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        • lishengsdx 2023-03-15 19:47
          楊帥你好,看了一些你的文章,感覺你很有創新性的想法,做的內容也比較高端,就是理論推導計算方面的內容太少了,很多讀者都看不太懂,能否增加點推導過程,讓大家更容易理解。
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