前言:大約2年前我研究了NCP1399的電流模式控制方法,并建立了仿真模型。在沒(méi)有更多的資料前提下,我分析該控制器內(nèi)部存在的斜率補(bǔ)償是為了系統(tǒng)穩(wěn)定性。在時(shí)隔兩年后,我還是在想這個(gè)問(wèn)題,并做了一些仿真的測(cè)試。
可見(jiàn)早期關(guān)于NCP1399的文章:
1、VMC和CMC的LLC控制器仿真對(duì)比 第一節(jié)
2、VMC和CMC的LLC控制器仿真對(duì)比 第二節(jié)
現(xiàn)在再看此種控制,完全可以當(dāng)作峰值電流模式的控制思想來(lái)分析,可見(jiàn)下圖:
當(dāng)諧振電容電壓碰到VCRH的限值時(shí),關(guān)閉HG。我們事實(shí)上控制的是諧振電容的電壓的上升斜坡,我們把這個(gè)對(duì)象看作是流入諧振腔的電流大小。這種控制方法完全可以與PWM拓?fù)渲械姆逯惦娏髂J綄?duì)應(yīng)起來(lái),PWM中反饋電壓限制流入電感的電流峰值,這里反饋限制住流入諧振電容的電流(通過(guò)電壓的形式表現(xiàn))。如果以對(duì)偶的方法分析,那么諧振變換器的峰值電壓(電容)控制方法必然也會(huì)遇到不穩(wěn)定的情況。雖說(shuō)諧振變換器就是50%占空比工作,不會(huì)存在大于50%的問(wèn)題,但是從PWM變換器在峰值電流模式控制上進(jìn)入不穩(wěn)定的情況時(shí)候是電感的放電電流和充電電流之間的矛盾所引起。類似的情況,是在諧振變換器在低于諧振頻率運(yùn)行時(shí)。故障的表現(xiàn)當(dāng)然不能說(shuō)是大于50%的占空比引起,可能是由于系統(tǒng)上其它的某個(gè)擾動(dòng)所導(dǎo)致,目前我還沒(méi)有找到相關(guān)的文獻(xiàn)說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。
下面僅從仿真的角度來(lái)看這個(gè)問(wèn)題,在第一次測(cè)試:系統(tǒng)工作在低于諧振頻率,不加斜率補(bǔ)償,掃描電壓電壓設(shè)置到輸出電壓的頻率響應(yīng)分析:
(峰值電壓控制方法的開(kāi)環(huán)測(cè)試)
運(yùn)行,可見(jiàn)在27.5KHZ處存在明顯的相位提升,可能會(huì)影響到系統(tǒng)穩(wěn)定性。
增加0.08v/us的斜坡補(bǔ)償減去諧振電容峰值采樣電壓,可見(jiàn):
斜坡補(bǔ)償:
如果考慮把系統(tǒng)的工作點(diǎn)移動(dòng)到SRC區(qū)域,即使是DFC也會(huì)使被控對(duì)象降為一階系統(tǒng)。所以電流模式控制更應(yīng)該是一階,此時(shí)沒(méi)有加入斜坡補(bǔ)償:
增加0.08v/us的諧波補(bǔ)償后,增益和相位都變得更加單調(diào),更容易控制和穩(wěn)定。
從仿真的測(cè)試結(jié)果來(lái)看,在峰值諧振電容電壓控制的方法中,增加斜坡補(bǔ)償后在系統(tǒng)低于諧振頻率工作時(shí)能抑制高頻處相位移,有助于提升增益余量,能提升控制的魯棒性。當(dāng)系統(tǒng)工作在高于諧振頻率時(shí),增加的斜坡補(bǔ)償能讓被控對(duì)象的變得的更容易控制,也能提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在增加斜率補(bǔ)償后,有助于閉環(huán)的穩(wěn)定性,因此在NCP13992和HR1211等控制器中存在這個(gè)功能。