一种PFC电路控制占空比前馈在不同负载情况下的自适应学习方法与流程

专利2025-03-28  7


本发明涉及一种在半导体装备上的感应加热电源装置技术,尤其涉及一种pfc电路控制占空比前馈在不同负载情况下的自适应学习方法。


背景技术:

1、随着半导体技术的不断发展,半导体装备在电子、信息、通信等领域得到了广泛应用。而半导体装备的运行离不开高质量的电源供应。传统的直流电源无法满足半导体装备对模块电源的快速负载动态调整。

2、现有技术:

3、(1)深圳点亮新能源技术有限公司的专利:基于负载电流前馈的pfc电路控制方法,公开一种基于负载电流前馈的pfc电路控制方法,步骤为:基于所述pfc电路获取输入电流、输入电压、负载电流和双母线电压;计算双母线电压和与双母线电压参考值的差值,该差值为电压环输入;电压环输入通过控制器得到电压环输出量,进行电压环的偏差控制;计算双母线电压差,所述差值为平衡环差值;基于平衡环差值进行平衡环的偏差控制,得到平衡环输出量;所述负载电流经由电流前馈控制器补偿控制后,输出前馈补偿值;计算平衡环输出量与所述前馈补偿值的差值,将电压环输出量与该差值之差作为电流环给定;所述电流环给定与输入电流比较进行电流环的偏差控制,得到电流环输出量;基于电流环输出量得到驱动该pfc电路的驱动信号。

4、(2)常州大学的专利:基于双前馈平均电流的图腾柱pfc电路控制方法和本申请的控制方法不同,属于开关电源功率因数校正领域,尤其涉及一种基于双前馈平均电流的图腾柱pfc电路控制方法,包括以下步骤:s1、交流电源经过图腾柱pfc后输出直流电压uo;s2、输出直流电压作为电压外环的反馈值与参考值uo_ref比较,通过pi控制器调节后与输入电压前馈相乘,乘积作为电流内环的给定值;s3、将给定值与输入电流il做差,得到误差值,误差值经pi控制器调节后与占空比前馈做加法输出,输出位电路的调制信波;s4、将调制信波与载波比较后得到高频开关的控制信号。

5、(3)珠海格力电器股份有限公司的dc-dc变换器的模型预测自适应控制方法、系统、设备及介质:属于dc-dc变换器控制技术领域,其公开了dc-dc变换器的模型预测自适应控制方法、系统、设备及介质,方法包括:实时获取dc-dc变换器当前采样时刻的输出电压,基于当前采样时刻的输出电压和输出参考电压预测量输出稳态误差;基于稳态误差和输出参考电压预测量进行自适应判断并生成虚拟参考电压,虚拟参考电压经滞环限幅后通过连续集模型预测控制输出占空比;占空比经脉宽调制后输出pwm脉冲波,进而控制dc-dc变换器中的功率开关。

6、现有技术的缺点:

7、pfc输出电压控制回路的缺点是:单纯依靠控制输出电压和输出电流环路的pi调节器进行控制调节,控制环路的带宽会比较窄。另外,由于调节速度不够快,也将影响整个系统的动态性能。在平均电流控制方式的基础上加入占空比前馈(v0-vin)/v0。设置占空比前馈控制,可以加快控制器的响应速度,减小控制超调,增加控制系统的稳定性。采用占空比前馈的自适应学习控制技术,降低了对控制环路参数的要求,提高了pfc输出电压面对各种负载动态的环路相应速度。

8、如果对输入电压实时采样然后通过计算来得到占空比前馈的数据,一方面占用了cpu的计算资源,另一方面输出电压的相应速度变慢了。

9、常规的占空比前馈的缺点是:

10、通过实时对输出电压和输出电流进行采样,然后通过cpu对(v0-vin)/v0进行运算,然后再通过输出电流值运算后,最后再通过cpu把对应的pwm信号给驱动电路,这样不仅占用了cpu的计算资源,通过在cpu内部运算除法后,再通过cpu把对应的pwm信号给驱动电路,输出电压这时候已经低于出目标值了。

11、有鉴于此,特提出本发明。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供了一种pfc电路控制占空比前馈在不同负载情况下的自适应学习方法,以解决现有技术中存在的上述技术问题。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的:

3、本发明的pfc电路控制占空比前馈在不同负载情况下的自适应学习方法,输出电压vbus和参考电压vref相比较后,经电压环计算后得到电压环的输出量vr,送入乘法器中与boost输入电压vdc相乘得到馒头波形状的电流参考值iref;

4、参考电流iref与开关电流is检测比较后经过电流环后,再与占空比前馈相加得到开关管的占空比信号d,经驱动电路后控制开关管的通断,从而使得输入电流(即电感电流il)的波形与整流后的电压波形vdc的波形基本一致;

5、当输出电压小于参考电压vref时,电压环输出vr增加,即经过乘法器后参考电流值iref增加,在电流环的作用下增加开关管占空比,使得输出电压往上调节;

6、上述过程中使用的控制策略为:

7、在平均电流控制方式的基础上加入占空比前馈(v0-vin)/v0控制,并采用占空比前馈的自适应学习控制技术,用于加快控制器的响应速度。

8、与现有技术相比,本发明所提供的pfc电路控制占空比前馈在不同负载情况下的自适应学习方法,由于在平均电流控制方式的基础上加入占空比前馈(v0-vin)/v0控制,并采用占空比前馈的自适应学习控制技术,能保持输出电源稳定输出,为半导体装备提供稳定可靠的电源供应,可以促进半导体产业的发展,保障半导体供应链稳定可靠。



技术特征:

1.一种pfc电路控制占空比前馈在不同负载情况下的自适应学习方法,其特征在于,输出电压vbus和参考电压vref相比较后,经电压环计算后得到电压环的输出量vr,送入乘法器中与boost输入电压vdc相乘得到馒头波形状的电流参考值iref;

2.根据权利要求1所述的pfc电路控制占空比前馈在不同负载情况下的自适应学习方法,其特征在于,所述采用占空比前馈的自适应学习控制技术包括:

3.根据权利要求2所述的pfc电路控制占空比前馈在不同负载情况下的自适应学习方法,其特征在于,pfc整体环路控制架构为:

4.根据权利要求3所述的pfc电路控制占空比前馈在不同负载情况下的自适应学习方法,其特征在于,pfc内环采用pi电流控制,其参考量为电压外环输出与相电压绝对值的乘积,并除以输入电压有效值平方,反馈量为mos电流;


技术总结
本发明公开了一种的PFC电路控制占空比前馈在不同负载情况下的自适应学习方法,通过在不同负载情况下,对占空比前馈中的输入电压和输出电压先进行运算,然后形成自适应学习的表格,最后电源系统在不同负载情况下直接调用自适应学习表格里面的数据,这样节省了实时采样,然后再进行运算的时间,这样大大提升电源输出电压环路的控制速度,使输出电压更加稳定,能保持输出电源稳定输出,为半导体装备提供稳定可靠的电源供应,保障半导体供应链稳定可靠。

技术研发人员:高涛,沈雪银
受保护的技术使用者:北京大华无线电仪器有限责任公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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