2004年---外文翻译--级联的buck-boost PFC变换器双模式控制（译文）

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1、中文 7500 字 出处： Viswanathan K, Oruganti R, Srinivasan D. Dual-mode control of cascade buck-boost PFC converterC/ Power Electronics Specialists Conference. IEEE, 2004:2178-2184 Vol.3. 级联的 buck-boost PFC变换器双模式控制 摘要 本设计为基于 buck-boost 级联变换器的 PFC 电路提出了一种简单有效的控制方法。提出了“ 双模式”的控制方法有效地利用 CBB变换器提供的 附加 控制自由度， 使 输

2、入正弦电流时， 实现 输出电压 的 快速 调节。 此外，控制方法 还 使输入参考电流发生器与输出电压控制回路 分离 ， 得到了较好 的输出电压动态响应 。设计包含了理论分析、电路元件的选择、此方案适用的运行 条件变化范围。通过仿真和实验结果展示了变换器良好的稳态 和 动态响应特性。最后将其性能与传统 的 PFC变换器进行了定性比较。 1引言 使用 buck-boost 级联变换器控制的单相 PFC 电路输出电压大范围变化，与传统的 Boost控制 PFC变换器不同，如有需要， CBB控制 PFC 变换器可以输出比交流输入峰值电压 更 低的电压。此外，由于存在两个开关管， CBB 变换器拥有了一

3、个附加的控制自由度，可以 用来 有效地 化解 单相 PFC 多变量之间的矛盾 ，即 给出 一个正弦输入电流， 便得到一个紧紧跟随给定值的输出电压 ，并 实现 快速的动态响应 。 在参考文献 1和 4中，根据瞬时输入和输出电压的相对大小得出 CBB变换器 分别 工作在 Buck 或 Boost 模式的控制原理。 这些方案主要集中在塑造输入电流而没有充分利用变换器提供的控制自由度（由于存在两个开关管），以至于输出电压包含二次谐波纹波，且动态响应很慢。参考文献 2采用一种 基于 滑模控制 方案 ，它利用了由 于 存在两个开关管带来的自由度 。 然而，问题 涉及到 控制方案中电感电流 参考值 的选取

4、和各种负载和线路条件下电感电流大小，该设计中没有解决电感尺寸和变换器效率之间的权衡问题。参考文献 3提出了一种转化的双管 buck-boost 控制 PFC变换器和在理想条件下达到 PFC变换器稳态目标值的控制方案。但是，设计中没有给出变换器 /控制方案的动态行为 。由于是通过控制电感电流来输出电压而不是直接控制，且在控制电感电流时没有考虑电路的寄生现象，这 有可能带来很大的输出电压纹波 。 图 1 级联 的 buck-boost-PFC（ CBB-PFC）变换器 本设计中对应用于 PFC 中的 CBB 变换器提出了一种新颖的控制方法。 双模态 控制（ DMC）方法是参考文献 6中 讨论的 针

5、对三态 Boost 直流变换器 DC/DC 非 直接双环控制方法的 改良型。控制方法 简单易行，满足 PFC 的 目标。输入功率的二次谐波分量被变换器自己吸收，阻止其到达输出端，使得电压纹波小。与 3中的方案不同的是，此方案单独控制输出电压与输入电流。从输入 电流控制中分离 出来，输出电压控制 由于 限制了负载 的 突变 范围使变换器快速动态响应成为了可能。 但是，对于负载 的大范围变化，变换器动态响应 将 变得缓慢，本设计中将会展示这方面。 本文的重要讨论包括 CBB变换器在三态模式下运行的简要回顾、所提控制方案的描述及其限制、电感尺寸和效率之间的权衡、电感和输出电容的选择。本文同时也通过仿

6、真 实验结果 验证了 期望的稳态和动态性能，还将其与普通的单相 PFC 变换器的性能进行了质量比较。 第二部分讲述了 CBB变换器应用于 PFC时的稳定性 。第三部分讲述了为 CBB-PFC提出的双模控制方案。 第四部分讲述了功率级设计和控制元件。第五部分呈现了表示变换器稳态和动态响应特性的仿真和实验结果。第六部分 给出了基于 CBB-PFC的 DMC 与传统的单相 PFC矫正器的定性比较。第七部分为设计总结。 2CBB-控制自由度 这部分描述了 CBB变换器及其附加的控制自由度，它将有助于满足 PFC整流器的目标值。在此之前，描述了有二次谐波能量储存的 PFC整流器满足其稳态值目标的条件。 B PFC整流器实现稳态目标 考虑图 2 所示的 PFC 整流器，输入正弦电流，忽略开关纹波，假设 由输入带来的所有二次谐波能量 被电感和开关网络本身所吸收，因此输出电压可免于受两倍行扫描频率纹波的影响。在这种条件下，利用功率平衡方程，可得到 PFC整流器中电感伏安特性的瞬时值为： 2 )2c o s ()( tIVt