[发明专利]一种双向反馈控制消除PFC纹波的控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种双向反馈控制消除PFC纹波的控制系统及控制方法。控制系统包括电网、PFC转换器、电压外环调节器、电流内环调节器、PWM波形发生器、负载、电感电流、负载电压和前馈控制器；负载电压与给定做差值后，通过电压外环调节器输出电压电流反馈量；前馈量与电压反馈量加权，将电感电流补偿并输入电流内环调节器，电流内环调节器输出电压电流反馈量至PWM波形发生器，将PWM波形发生器输出波形图调制到与给定状态下参数相同，输出PWM波形。本发明将电网输入电压电流、PFC输出电压电流和负载电压电流作为前馈补偿因子，将前馈量和电压外环反馈量加权补偿传递给电流内环，调制PWM波形，使输出与当前给定状态相同的波形，以消除PFC纹波对逆变电源的影响。

技术领域

本发明涉及逆变电源技术领域，特别是涉及一种双向反馈控制消除PFC纹波的控制系统及控制方法。

背景技术

随着对高速开关器件和逆变控制策略的研究不断深入，逆变电源经历了第一代基于半控型器件的自激推挽式方案，第二代基于全控型器件的他激式方案，第三代基于实时反馈控制的新型式方案。该实时反馈控制方案能较好的克服第二代逆变电源对非线性负载的适应性差和动态调整弱的缺点。该方案在提高逆变电源稳定性的同时，还可以进一步体现逆变电源的轻量化和便携化等优点。

PFC(Power-Factor-Correction，功率因素校正电路)电路常常用作两级式AC/DC变换器结构中的前级，通过整流为后级母线提供稳定的电压，能有效提高网侧电流的功率因数，减小后级逆变器对电网的谐波及无功污染。其作为一种整流型拓扑，有着多种电路形式和调制策略。根据PFC电路构成是否含有源器件可分为：无源PFC变换器和有源PFC变换器，无源PFC变换器采用电感电容等无源器件构成，能有效减少功率器件开关损耗，但电感电容等无源器件的存在，导致体积重量大、输出不稳定、功率因素低等缺陷。有源PFC变换器在提高功率因数、稳定输出电压、减小谐波电流有绝对优势，但控制相对复杂。根据PFC调制模式可分为：连续导通模式(Continuous-Conduction-Mode，CCM)、临界导通模式(Critical-Conduction-Mode，CRM)和断续导通模式(Discontinuous-Conduction-Mode，DCM)。CCM在变压器磁能尚未完全释放时再次导通开关管，PFC的输出纹波小但转换效率较低；DCM在变压器磁能释放完毕后，延时导通开关管，PFC的转换效率虽能有所提高但输出谐波较大；CRM模式可以实现开关管的零电压开通和关断，因此开关损耗很小，CRM模式虽能很好兼容两者优势，具有较小的开关损耗和更小的总谐波失真，功率等级也比较高。但电网电能质量、后级逆变电源负载突变以及PFC功率器件的高频振荡对PFC纹波的影响仍在所难免。PFC输出的纹波，一方面会造成高噪声，对通信系统造成较强的干扰，另一方面会增加谐波分量对电网的冲击，增加电网的负担。除此之外，逆变电源系统由于时滞元件电感电容等的存在，导致电压的调节会出现一定的滞后，输出电压波动较大。传统的控制策略采用电流内环电压外环的控制策略，输出电压的变化时会引起输出电流的变化，此时电流内环会先进行调节抑制电压的变化，从而使输出电压的波动减小，双闭环的控制方式虽然可以缩短电压调节时间，抑制电压调节的滞后性，使系统响应速度加快。但双环调节无法完全消除前级PFC纹波对逆变电源的影响。

鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何解决PFC纹波对逆变电源造成输出不稳定，以及时滞性严重的问题。

本发明采用如下技术方案：

第一方面，一种双向反馈控制消除PFC纹波的控制系统，包括电网、PFC转换器、电压外环调节器、电流内环调节器、PWM波形发生器、负载、电感电流、负载电压和前馈控制器；

所述前馈控制器包括电网电压电流检测单元、PFC输出电压电流检测单元、负载电压电流检测单元和处理单元；