原创 PFC变换器的无模型预测电流控制

随着电网谐波污染问题的日益加剧，谐波抑制标准如IEC61000-3-2对相关设备注入电网的谐波电流规范不断加强。

为了减少设备对电网的谐波污染，满足谐波抑制要求，功率因数校正PFC变换器获得研究重视。PFC变换器主电路包含升压型、降压型、升-降压型等。

基于平均电流控制ACC的Boost变换器由于具有动态响应速度快、结构简单的优点，并且可以满足高功率密度和高效率的设计需求，在PFC变换器电路中获得广泛应用。

根据电感电流在一个开关周期中的导通状态，变换器存在连续导通模式CCM和断续导通模式DCM。

此外，当变换器运行于中轻载工况时，输入电流过零点附近电感电流断续，输入电流峰值处电感电流连续，这种在一个工频周期中同时出现CCM和DCM的模式，称之为混合导通模式MCM。

传统的PFC控制主要是基于变换器的CCM数学模型设计比例-积分电流控制器，最终实现PFC。但是基于变换器数学模型的PI控制，存在对变换器参数变化及内、外部扰动敏感的不足。此外，在中轻载运行工况中，由于存在DCM，基于PI控制的PFC变换器交流输入电流存在畸变现象。究其原因，一是当变换器运行于CCM时，其平均电感电流与占空比呈线性关系，而变换器运行于DCM时，其平均电感电流与占空比的平方成正比，呈非线性关系，导致输入电流不能完全正弦化；二是因PI控制器欠缺足够的带宽，难以控制平均电感电流对正弦参考电流的准确跟踪，导致PFC变换器出现输入电流畸变。

有关方法采用了电流内环控制和电压外环控制相结合的控制方案，针对电流内环控制，提出Boost PFC变换器的无模型预测电流控制MFPCC。基于MFC思想建立变换器的占空比和平均电感电流之间统一的超局部模型，结合预测控制设计Boost PFC变换器的无模型预测电流控制器，旨在实现对变换器在不同导通模式下的平均电感电流控制，降低中轻载运行工况时输入电流的总谐波畸变率THD，并有效提升其功率因数。Boost PFC变换器的无模型预测电流控制策略可以有效控制变换器的输入电流，提高变换器输入电流的质量。