一种新的准固定频率滞环PWM电流控制方法

图7阶跃函数的滑动周期平均

图8准固定频率滞环PWM电流控制系统

平均定义为

x(t)=x(τ)dτ

式中：T为滑动平均周期。滑动周期平均的特点是将x(t)信号中频率为1/T及其整数倍的交流成份完全滤除，对频率不等于1/T及其整数倍的交流成份表现出平滑作用，而直流成份被全部保留。对电感电流进行滑动周期平均可以完全滤除其开关频率的波动，使其平均值呈现出来。

图6中iL是电感电流iL的滑动周期平均值，从中可以归纳出以下几点：

1)电感电流iL对电流给定阶跃信号的响应不是逐渐趋近的，而是在不到1周期的时间内就能达到跟踪误差为0的效果。

2)过渡过程没有振荡。

3)电感电流iL对电流给定阶跃信号的响应有一定的延迟τd，该延迟时间取决于阶跃信号与电感电流间的相位，如图6中，给定阶跃信号出现于阴影部分对应的任意时刻，电感电流的响应都是一样的，而对应的延迟时间τd则不同。有0≤τd≤DT，而0≤D≤1，所以在最恶劣的情况下，延迟时间τd小于T。而从图7中可以看出，曲线的滑动周期平均与图6中电感电流的滑动周期平均相同，因此，可以认为代表了电感电流的对阶跃输入的响应。比较iR和有：=

从以上分析可以得知，滞环电流控制具有非常好的稳定性和动态性能，在任何情况下，均不存在次谐波振荡的可能，并且能够在1周期内实现对阶跃给定在平均意义上的无差跟踪，是一种性能优越的控制方式。

然而滞环电流模式控制的一个显著缺点是其开关频率不固定，当输入和输出电压变化时，M1和M2也发生变化，开关频率也随之变化，这给滤波电路的设计造成较大困难。通过对滞环电流控制方法的仔细分析可以发现，改变滞环宽度h，就可以改变开关周期T，从而改变开关频率。因此可以引入开关频率的反馈，通过控制使开关频率基本固定，从而解决滤波电路的设计问题。含有开关频率控制环的准固定频率滞环电流控制系统如图8所示。

滞环电流控制环节是2输入、2输出的非线性环节，必须建立其数学模型，然后进行合理的线性化，才能利用传统的频域法对其稳定性和动态特性进行分析。

根据式（6）、式（7）则有T=h(8)D=(9)

因此，改变滞环宽度h来调整开关周期T，不会影响占空比D。

4控制系统的实现与实验

为了能调频，必须采用环宽可调的滞环比较电路，可以有两种实现方法：

1)将误差信号e与频率调节器输出ufc相乘，作为用于比较的信号，ufc越大，开关频率越高。如图9(a)所示。

2)频率调节器输出ufc直接控制滞环比较器的输出限幅值来改变环宽h，ufc越大，h越大，开关频

(a)(b)

图9滞环宽度h的调节方法