则采样PWM方法产生开关指令。如图7和图8所示。对于输入信号u在平衡值附近的小偏移,顶点规则采样PWM的响应可以描述为gPWMjωcosωTo∠gPWMjω(2)(3)
式中:To是稳态时开关导通时间的一半。因为,期望的电流环的带宽在1kHz到10kHz之间(开关频率为50kHz),PWM的增益趋于统一。因此,顶点规则采样PWM的传输函数可以近似为gPWMs≈(4)
图7
顶点规则采样PWM的原理框图
f图8
顶点规则采样PWM的关键波形
*
注:从上至下分别是:模拟输入信号u,采样输入信号u,ZOH的输出信号uH,PWM载波uc,产生PWM波y24电流环和电压环的数字PI控制器电压环和电流环都包括PI控制器。参看图1,一个数字PI控制器可以表达为u
A0x
+A1x
-1+u
-1(5)或者gPIz(6)
等效模拟控制器的传输函数是gPIsKPI(7)
因为采样频率有限,当一个模拟转换函数采样生成离散时间函数时,如果模拟函数包含了频率高于12采样频率的分量,会发生重叠效应,如图9所示。
a图9
模拟连续
b
离散时间
从模拟函数到离散时间函数的重叠效应
为了消除高频分量(频率大于fs2)的影响,使用Tusti
规则s(8)
那么数字控制器的参数A0和A1和模拟等效参数KPI和τPI的关系为
(9)3结语
f在功率因数校正领域,模拟PFC控制是当前的工业选择,数字控制是今后的发展方向。将DSP控制应用到功率变换器中有很多优点,比如降低了元器件数量和成本,适应性好,产品升级方便,开发周期短等。而且随着数字控制器的广泛应用,成本有潜力变得更低。使用DSP实现数字控制,需要考虑处理器的选择,采样算法,PWM信号的产生,控制器的设计等多方面的因素。由于DSP刚刚开始应用于控制电源,对开关整流器件采用DSP控制的研究开展的还不多,使用DSP来控制电源也存在自身独特的问题。相对于专用的集成芯片,DSP的价格高昂,而且成熟的控制算法难以获得。有限的带宽和采样频率,离散效果和处理延迟,这些因素的存在使得实时控制系统的功能需要折衷考虑。
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