准固定频率滞环PWM电流模式控制方法的研究

2．3准固定频率滞环PWM控制方法

　　根据式（1），在电路参数不变的条件下，开关频率是同滞环宽度△iL相关的，因此，只要引入频率负反馈，动态地调整滞环比较器的滞环宽度，就可以调节开关频率，将开关频率限制在一定的范围内。

准固定频率滞环PWM控制系统的结构如图5。

图5准固定频率滞环控制系统结构

其中FM为测频电路，可以采用模拟或数字电路构成。FR为频率调节器，一般可采用PI调节器。

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与环宽给定信号h＊相乘，再进行比较，h＊越大，等效环宽越小，开关频率越高。

（2）直接通过改变滞环比较器的输出限幅值来改变环宽，h＊越大，环宽越大，开关频率越低。

由于这两种方法中h＊对开关频率的控制作用方向相反，因此需要相应改变频率调节器的极性。

为了不影响电流环的稳定性和动态特性，频率环的调节速度应比较慢。这样，增加了频率控制环后的系统的稳定性和快速性同传统的滞环PWM控制系统基本上是一样的。

3准固定频率滞环PWM控制方法的实验研究

为了证实准固定频率滞环PWM控制方法的可行性以及其快速性，进行了多种实验。实验电路采用调整比较器输出限幅的办法来调节频率，测频电路采用单稳态触发器，频率调节器采用比例—积分调节器。PWM开关频率设定值约为70kHz.。

图8和图9为给定信号是大幅度变化的方波时，电感电流跟随变化的情况。图8中给定为10kHz方波，图9中给定为1kHz方波，幅值都是0～2A。

图10中给定为正弦波，频率1kHz，幅度约为1～3A。

1－电流给定，1A/格；2－电感电流，1A/格；时间，50μs/格
图8给定10kHz方波时的电感电流

1－电流给定，1A/格；2－电感电流，1A/格；时间，100μs/格
图9给定1kHz方波时的电感电流

1－电流给定，1A/格；2－电感电流，1A/格；时间，250μs/格
图10给定1kHz正弦波时的电感电流

可以看出，采用准固定频率滞环PWM控制方法的电流控制系统的跟随特性非常好，跟踪速度很快。

而且，跟随阶跃给定时，电流并没有出现振荡现象，这说明系统的稳定性也是很好的。

图11为图9的局部放大，从中可以看出开关频率是在变化的。

1－电流给定，1A/格；2－电感电流，1A/格；时间，25μs/格
图11给定1kHz方波时的电感电流放大图

4结论

　　本文针对现有的固定频率电流模式控制方法的控制快速性与固定开关频率的矛盾，提出了一种新的准固定频率滞环PWM电流控制方法，它通过适当放宽对开关频率的严格要求，达到明显提高控制快速性的目的。本文通过实验证明，这种控制方式具有很高的快速性，同时保持了良好的稳定性，适合于对控制速度要求很高的场合。