[发明专利]提高三态Boost变换器功率因数的可变占空比控制方法

说明书

本发明公开了一种提高三态Boost变换器功率因数的可变占空比控制方法，所述的可变占空比控制方法包括：平均输入电流公式的推导、电感参考电流选取、平均输入电流的正弦化、可变占空比公式的推导。本发明采用可变占空比控制方法对三态Boost变换器的功率因数进行改善，该方法能够在较宽的输入电压范围内改善三态Boost变换器的功率，同时减少输出电压的纹波以及电感电流的纹波，减小了器件应力。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是一种提高三态Boost变换器功率因数的可变占空比控制方法。

背景技术

Boost变换器作为开关电源最常见的升压拓扑，被广泛的应用于生活中各种电子设备中。但是传统的Boost变换器运行于CCM模式下时，由于系统传递函数中有右半平面零点的存在，Boost变换器的动态响应较差，在负载突然变化的情况下，负载电压调整速度太慢，可能需要几十个周期才能完成，输出电压在负载电流增大时，会先下降然后才会缓慢恢复到稳定值。

而三态Boost结构即在传统的Boost变换器的升压电感上并联一个开关，由于其独特的续流环节的存在，其系统的传递函数中不存在右半平面的零点，因此在负载突然变化时具有较好的动态响应能力。但是由于电感电流续流环节的存在，采用传统定占空比控制的三态Boost变换器其输入电流存在较高的谐波含量，功率因数较低，并且采用定占空比控制的三态Boost变换器，但是其功率因数与输入电压V_in和输出电压V_o的比值有关，两者比值越大，三态Boost变换器的功率因数越小，因此采用定占空比控制三态Boost变换器在宽电压输入范围内，其功率因数随着输入电压的增加而减小，并且采用定占空比控制的三态Boost变换器输出电压纹波也随着输入电压的增加而增加，因此采用传统定占空比控制三态Boost变换器不利于系统功率因数的提高以及纹波的输出电压纹波的减小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高三态Boost变换器功率因数的可变占空比控制方法，用以解决三态Boost变换器使用传统定占空比控制时功率因数较低以及输出电压纹波、电感电流纹波较高的问题。

实现本发明目的的技术方案为：一种提高三态Boost变换器功率因数的可变占空比控制方法，包括以下步骤：

步骤1，平均输入电流公式的推导，三态Boost变换器的平均输入电流I_in等于电感电流I_L上升时间T_b以及下降时间T_o时间内的平均值；

步骤2，根据平均输入电流I_in的表达式选取电感参考电流i_ref；

步骤3，平均输入电流的正弦化，利用步骤2选取的电感参考电流i_ref化简平均输入电流的表达式I_in，然后选取带有未确定常量的C的主开关S1的占空比表达式d_b，使平均输入电流呈现正弦变化；

步骤4，可变占空比公式的推导，利用步骤3选取的带有未确定常量C的主开关S1的占空比表达式d_b，根据电流的平均输入功率P_in等于平均输出功率P_o，计算主开关S1的占空比的中常量C的值，根据伏秒特性计算辅开关S2的占空比表达式d_f。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明的可变占空比控制方法产生的PWM控制信号能够在较宽的输入电压范围内改善三态Boost变换器的功率因数，同时减少输出电压的纹波以及电感电流的纹波，减小了器件应力。

附图说明

图1是本发明实施例中三态Boost变换器的原理图。

图2是本发明实施例可变占空比控制策略的流程图。

图3是三态Boost变换器稳态运行时输入电压和电感电流波形图。