دانلود ترجمه مقاله کنترل دیجیتال مبدل PFC بوست BCM با پاسخ گذرای سریع

1. مقدمه 2. مدل سیستم 3. طراحی جبرانساز ولتاژ 4. نتایج آزمایشی 5. نتیجه گیری

(BCM) ششصد وات (600 W) استفاده شده در منبع تغذیه PFC (تصحیح ضریب توان) ac/dc، را ارائه می دهد. ولتاژ خروجی یک یکسوساز PFC بوست متداول، یک ریپل هارمونیک دوم دارد. بنابراین، برای دستیابی به ضریب توان خوب، جبرانساز ولتاژ خروجی باید پهنای باند کم داشته باشد تا به میزان کافی این مولفه هارمونیک دوم را تضعیف کند. در نتیجه، ولتاژ خروجی ممکن است دچار پاسخ گذرای ضعیف، بخصوص در ولتاژ ورودی کم، شود. در این مقاله، یک مدل سیگنال کوچک از دینامیک ولتاژ خروجی استخراج می شود و در آن نشان داده می شود که بهره حلقه باز سیستم، با ولتاژ ورودی کم کاهش می یابد. در نتیجه، پاسخ گذرای ولتاژ خروجی نیز در سطوح کم ولتاژ ورودی تضعیف می شود. این می تواند باعث پاسخ گذرای ولتاژ ضعیف برای مبدل های PFC بوست که برای داشتن ولتاژ خط ورودی در محدوده 85 تا 265 ولت طراحی شده اند، می شود. داشتن پاسخ گذرای ولتآژ خروجی ضعیف، نامطلوب است زیرا می تواند باعث اضافه جهش (آورشوت) قله مرتفع بر خازن های خروجی یا حتی بدتر، باعث عدم توانایی ردیابی ولتاژ خروجی شود. برای رفع این رفتار، یک جبرانساز ولتاژ دیجیتال وفقی برای تغییر بهره در ولتاژ ورودی کم، طراحی می شود تا اطمینان حاصل شود که ولتاژ خروجی، پاسخ گذرای خوبی را حفظ می کند. در آخر، تحلیل سیگنال کوچک انجام می شود و عملکرد جبرانساز ولتاژ خروجی به صورت تجربی برروی یک مبدل BCM چندلایه 600 وات، تایید می شوند. نتیجه گیری: این مقاله، یک استراتژی کنترل دیجیتال، که ولتاژ خروجی را برای یک مبدل BCM PFC چندلایه ، با پاسخ گذرای سریع در ولتاژ ورودی کم کنترل می کند، را ارائه می دهد. تحلیل سیگنال کوچک انجام شد تا رابطه بین «زمان روشن بودن» و ولتاژ خروجی توصیف شود و در نتیجه یک مدل دقیق از سیستم حاصل شود. مدل سیستم به صورت تجربی و با اندازه گیری پلات های Bode حلقه باز سیستم در نقاط عملیاتی dc مختلف تایید می گردد. بر اساس این مدل سیستم، یک جبرانساز ولتاژی برای تنظیم ولتاژ خروجی مبدل ها طراحی شد. طراحی جبرانساز ولتاژ نیز با استفاده از یک بهره تطبیقی برای افزایش فرکانس متقابل سیستم حلقه باز در ولتاژ ورودی کم، بهبود یافت. عملکرد جبرانساز ولتاژ طراحی شده به طور تجربی با و بدون یک بهره تطبیقی با اندازه گیری پاسخ گذاری سیستم به اختلالات بار در سطوح مختلف ولتاژ ورودی تایید گردید.

This paper presents the design of a digital controller for a 600 W Boundary-Conduction-Mode (BCM) interleaved boost converter used in an ac-dc Power-Factor-Correction (PFC) power supply. The output voltage of a typical boost PFC rectifier contains a 2nd harmonic ripple. Therefore to achieve good power factor, the output voltage compensator must have a low bandwidth, in order to sufficiently attenuate this 2nd harmonic component. As a result, the output voltage can suffer from poor transient response, especially at low input voltage. In this paper, a small-signal model of the output voltage dynamics is derived, where it is shown the open-loop gain of the system decreases with low input voltage. As a result, the output voltage transient response also deteriorates at low levels of input voltage. This can lead to poor voltage transient response for boost PFC converters that are designed to have an operating input line voltage range from 85 to 265 V. Having poor output voltage transient response is undesirable as it can lead to high peak over shoot on the output capacitors, or even worse, lead to an output voltage tracking failure. To correct this behaviour, an adaptive digital voltage compensator is designed to change gain at low input voltage, to ensure the output voltage maintains good transient response. Finally, the derived small-signal analysis, and output voltage compensator performance are experimentally verified on a 600 W interleaved BCM converter. CONCLUSION: This paper presents a digital control strategy that controls the output voltage for an interleaved BCM PFC converter, with fast transient response at low input voltage. Small-signal analysis is carried out to describe the relationship between on-time and output voltage, in order to build an accurate model of the system. The system model is verified experimentally by measuring the system open-loop Bode plots at different dc operating points. Based on this system model a voltage compensator is designed to regulate the converters output voltage. The voltage compensator design is improved by using an adaptive gain to increase the open-loop system cross-over frequency at low input voltage. The performance of the designed voltage compensator is verified experimentally with and without an adaptive gain by measuring the systems transient response to load disturbances at different levels of input voltage.