[雙語翻譯]---外文翻譯--級聯(lián)的buck-boost pfc變換器雙模式控制（譯文）

1、中文 中文 7500 字出處： 出處：Viswanathan K, Oruganti R, Srinivasan D. Dual-mode control of cascade buck-boost PFC converter[C]// Power Electronics Specialists Conference. IEEE, 2004:2178-2184 Vol.3.級聯(lián)的 級聯(lián)的 buck-boost PFC 變換器雙模式控制

2、變換器雙模式控制摘要 摘要本設(shè)計為基于 buck-boost 級聯(lián)變換器的 PFC 電路提出了一種簡單有效的控制方法。提出了“雙模式”的控制方法有效地利用 CBB 變換器提供的附加控制自由度，使輸入正弦電流時，實現(xiàn)輸出電壓的快速調(diào)節(jié)。此外，控制方法還使輸入?yún)⒖茧娏靼l(fā)生器與輸出電壓控制回路分離，得到了較好的輸出電壓動態(tài)響應(yīng)。設(shè)計包含了理論分析、電路元件的選擇、此方案適用的運行條件變化范圍。通過仿真和實驗結(jié)果展示了變換器良好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)響應(yīng)

3、特性。最后將其性能與傳統(tǒng)的 PFC 變換器進行了定性比較。1 引言 引言使用 buck-boost 級聯(lián)變換器控制的單相 PFC 電路輸出電壓大范圍變化，與傳統(tǒng)的Boost 控制 PFC 變換器不同，如有需要，CBB 控制 PFC 變換器可以輸出比交流輸入峰值電壓更低的電壓。此外，由于存在兩個開關(guān)管，CBB 變換器擁有了一個附加的控制自由度，可以用來有效地化解單相 PFC 多變量之間的矛盾，即給出一個正弦輸入電流，便得到一個緊緊跟隨給定

4、值的輸出電壓，并實現(xiàn)快速的動態(tài)響應(yīng)。在參考文獻[1]和[4]中，根據(jù)瞬時輸入和輸出電壓的相對大小得出 CBB 變換器分別工作在 Buck 或 Boost 模式的控制原理。這些方案主要集中在塑造輸入電流而沒有充分利用變換器提供的控制自由度（由于存在兩個開關(guān)管） ，以至于輸出電壓包含二次諧波紋波，且動態(tài)響應(yīng)很慢。參考文獻[2]采用一種基于滑模控制方案，它利用了由于存在兩個開關(guān)管帶來的自由度。然而，問題涉及到控制方案中電感電流參考值的選取和各

5、種負載和線路條件下電感電流大小，該設(shè)計中沒有解決電感尺寸和變換器效率之間的權(quán)衡問題。參考文獻[3]提出了一種轉(zhuǎn)化的雙管 buck-boost 控制 PFC 變換器和在理想條件下達到 PFC 變換器穩(wěn)態(tài)目標值的控制方案。但是，設(shè)計中沒有給出變換器/控制方案的動態(tài)行為。由于是通過控制電感電流來輸出電壓而不是直接控制，且在控制電感電流時沒有考慮電路的寄生現(xiàn)象，這有可能帶來很大的輸出電壓紋波。B PFC 整流器實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)目標 整流器實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)目標考

6、慮圖 2 所示的 PFC 整流器，輸入正弦電流，忽略開關(guān)紋波，假設(shè)由輸入帶來的所有二次諧波能量被電感和開關(guān)網(wǎng)絡(luò)本身所吸收，因此輸出電壓可免于受兩倍行掃描頻率紋波的影響。在這種條件下，利用功率平衡方程，可得到 PFC 整流器中電感伏安特性的瞬時值為：（1） 2) 2 cos( ) ( t I V t VA m m ? ? ?式中， 和 分別為交流峰值線電流和線電壓。因為電感電流 含有直流分量 m I m V ) (t I L ) ( d

7、I和交流分量 ，所以電感的伏安特性可表示為： ) (t iL（2） 2) 2 cos( ) ( )) ( ( t I Vdtt di L t i I m m LL d? ? ? ? ?解得到總的電感電流值為（3） ) 2 sin( 2 ) 2 sin( 2 ) ( 2 2 2 t LI V I t LI V I I t I m mkm mM d L ? ? ? ? ? ? ? ? ?式（3）中的電流分量 為積分常數(shù)， 可視為電感電流的有

8、效值。圖 3 畫出了各個 M I k I變量的波形。理想情況下，根據(jù)式（3）得到的電感電流，PFC 整流器可以在輸入正弦電流時提供良好的穩(wěn)定輸出電壓。需要注意的是，雖然 可由設(shè)計者任意給定，但是它不得低 k I于一個確定的最小值來滿足 PFC 目標，這將在第三部分詳細介紹。C CBB 變換器用于 變換器用于 PFC 的穩(wěn)定性 的穩(wěn)定性S1 和 S2 共有四種組合方式，相應(yīng)地，CBB 變換器（如圖 1 所示）可有四種運行狀態(tài)。在提出的 P

9、FC 方案中，CBB 變換器作為三態(tài)變換器運行時，與 Boost 變換器三態(tài)運行相似。當作為 DCDC 變換器運行時，周期穩(wěn)定的電感電流在一個周期里有三次間隔，稱作Boost 間隔（DbT） （S1、S2 均開通） 、自由間隔（S2 開通、S1 關(guān)斷） 、電容充電間隔（S1、S2 均關(guān)斷） 。第四種狀態(tài)（S1 開通、S2 關(guān)斷）是不正常的。同樣，在任何一個開關(guān)周期內(nèi)，（4） 1 ? ? ? o f b D D D附加的控制自由度是顯而易