摘 要：PFC Boost電路中由于輸入電壓的時變性造成輸入電流在過零附近產(chǎn)生分岔現(xiàn)象，本文針對該現(xiàn)象，以電流連續(xù)模式（CCM）下峰值電流型PFC Boost變換器的精確時變模型為基礎，研究了抑制分岔的斜坡補償方法，通過SIMULINK仿真驗證，表明輸入電流分岔現(xiàn)象得到消除，接近輸入電壓波形，改善了PFC Boost變換器的性能。

關鍵詞：PFC Boost變換器；分岔；斜坡補償

1 引言

電力電子裝置的使用日益廣泛，但其對電網(wǎng)帶來的諧波污染影響了輸電線路的經(jīng)濟性并帶來了能量損耗。解決這一問題的有效方法是對用電設備進行功率因數(shù)校正。[1]功率因數(shù)校正（PFC）技術可以提高設備的功率因數(shù)，延長使用壽命。按PFC控制電路是否含有電源元件可以分為有源功率因數(shù)校正和無源功率因數(shù)校正，其中有源PFC具有可以得到較高的功率因數(shù)、低輸入電流諧波、工作電壓和頻率范圍寬、體積小等優(yōu)點。其基本電路拓撲有：Boost（升壓）、Buck（降壓）、Buck–Boost（降升壓）、flyback（反激式）等，其中Boost變換器因具有輸入電流連續(xù)、輸入電感可以減少對濾波器的要求、電流波形畸變小、EMI小、輸出功率大、驅動電路簡單等優(yōu)點而被廣泛使用。常用的PFC Boost變換器的控制方法有峰值電流法、滯環(huán)電流法、平均電流法三種[2]本文采用峰值電流法對PFC Boost變換器進行斜坡補償，研究該方法對功率因數(shù)的影響。

2 PFC Boost變換器時變模型

峰值電流型PFC Boost變換器的電路結構如圖1所示，控制電路由包括電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)組成雙閉環(huán)控制模式。

如圖（1）所示，輸入交流信號經(jīng)過二極管整流后，送入后級的Boost開關變換器，通過對開關管VT的通、斷控制來實現(xiàn)網(wǎng)側電流跟蹤電壓信號，實現(xiàn)高功率因數(shù)整流的目標。當輸出直流電壓與參考電壓進行比較后，得到了誤差電壓信號，該信號經(jīng)過低通濾波器，濾掉噪聲信號后送入比例積分控制環(huán)節(jié)，該控制器輸出與整流橋輸出電壓相乘后得到參考電流信號，此時電感電流就跟蹤參考電流信號，實現(xiàn)功率因數(shù)校正。

3 PFC Boost變換器中的分岔現(xiàn)象分析與研究

3.1 PFC Boost變換器中的分岔現(xiàn)象

對未補償?shù)腜FC Boost電路進行MATLAB/SIMULINK仿真，可得到圖2所示的無補償時電感電流的時域曲線。從圖中可以看出，電感電流出現(xiàn)了分岔現(xiàn)象，偏離了正弦波曲線。

由于PFC Boost變換器輸入電壓的正弦時變特性，其內(nèi)部蘊含著比傳統(tǒng)DC/DC boost變換器更復雜的非線性現(xiàn)象，這些現(xiàn)象的存在會嚴重影響變換器的性能，因此要對其進行抑制。

3.2 PFC Boost變換器中的分岔控制方法

通常的控制方法有OGY法、狀態(tài)反饋延遲法[3]等反饋控制法和通過一個小的三角函數(shù)信號、噪聲信號、斜坡信號以及系統(tǒng)參數(shù)的微小調(diào)制來控制分岔和混沌現(xiàn)象的非反饋控制法。非反饋控制法的設計非常簡單，傳統(tǒng)的控制方法是采用斜坡補償?shù)目刂剖侄?，給控制量增加一個負斜率的斜坡信號。通常選取容易控制，且效果明顯的參考電流I，ref作為參數(shù)擾動對象[4]，在其基礎上減去補償電流，即 。

其中，iref為固定斜率補償后的參考電流，A；I，ref為電壓誤差放大器的正弦調(diào)制輸出， ，A；msn為斜坡信號上升的斜率。T0為工頻周期，s；T為頻閃采樣周期，s；tn為第nT時刻的頻閃采樣點；Dn為第nT時刻內(nèi)的控制占空比，Dn∈[0，1]。

從仿真結果圖中可以看出，加入斜坡補償后，電路中輸入電流的分岔現(xiàn)象得到了消除，功率因數(shù)得到提高。

4 結論

對PFC Boost變換器中的分岔現(xiàn)象進行研究，采用非反饋控制的斜坡補償方法對該不穩(wěn)定現(xiàn)象進行控制，得到了穩(wěn)定的輸入電流波形，改善了PFC Boost變換器的性能，提高了功率因數(shù)，達到了控制分岔的效果。

[參考文獻]

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