变频错相控制方法中的时序管理设计与思考

前言:这是最近的一些只言片语的思考,一些零散不成体系的想法。后面如果有新的想法,再继续更新。本人能力有限,如有错误恳请帮忙指正,谢谢。
在比如llc和crm的两相交错控制中,我们需要同时变化频率又需要保证相位以设定角度工作。我们简单的以两相llc交错90度的实现上来看,变化频率时,还需要保证角度正确,就需要事先知道频率变化后的周期长度,然后在去计算出滞后的时间,可见:
从上图来看,我们可以用时钟信号或者说是pwm ramp的长度标志为开周期的25%,这样利用d触发器分频后,可以很容易得到滞后90°这个位置,然后用这个位置去开启b相,即可实现llc的变频滞后90度的pwm输出。
在以这种方法的实现中,90度的位置基本上被固定,没用办法实现在滞后角度上的调整。同时pwm ramp的频率x4后,在变化开关频率时,至少需要4个pwm ramp才能稳定,理论上来说,动态时的频率和相位的误差会更大。
如果用两个pwm ramp,使用phase a的90度时间点去启动phase b的计数。这样的动态响应应该会更好,这个方法也更容易在dsp中实现,可见:
使用两个pwm ramp的0.5周期长度点做llc的50%占空比点,用phase a的周期25%点做phase b的复位点,实现为:
其实llc来说是要简单一些,因为作为频率控制变量可以事先在反馈中知道。crm pfc中实现zcd来做周期的复位信号时,就不同于llc了。它无法使用事先的预知的周期终点来做相位管理,因为crm的错相控制需要知道前一个开关周期长度,然后假设在相邻的两个周期的长度差异不大的情况,然后根据周期长度来计算出50%点的位置,再发出phase b的复位信号,可见:
使用zcd flag来做trigger源来抓到pwm ramp在zcd信号进来时的幅值,然后使用高频lpf来过滤噪音后衰减0.5倍后,再比较后输出作为phase的时序同步信号。运行如图:
但是crm控制中使用phase a 去同步phase b, 会因为交错crm的电感器的偏差会存在进入ccm区域工作的问题 。为了解决进入ccm的工作模式,不可直接使用copy phase a的周期来做,需用各个绕组的zcd flag来做复位信号,但是这样又很难去同步相位。
下图是ncp1631的交错crm的时序管理模块的示意图,下面简单的介绍一下on的实现方法。更多的细节可以参见ncp1631的规格书哈。
当phase a的off时间增大后,必须要等到zcd出现后才能开启新的pwm周期,这样做可以避免因为负载扰动时可能进入ccm的问题。当phase a的off时间增大时,pwm ramp的a阶段会更多时间的放电(下降沿), 使pwm ramp的下降到更低的电平 。因此当zcd a flag重置pwm ramp的计数方向时,当然也开启了新的pwm周期。那么pwm ramp需要从新的低端电压(计数值)开始上升,那么显然上升到复位电压点b阶段的时间也会同步变长。pwm ramp达到上升沿峰值后开始下降(c阶段)。 同时事先设置好使用pwm ramp下降沿作为phase a和b的切换选择, 就是a阶段是控制phase a,c阶段控制phase b。 在c阶段时需等待phase b的zcd flag出现,然后phase b的pwm 开启。pwm ramp转为d阶段开始上升沿充电,然后达到峰值后转为下降沿的e阶段,等待phase a的zcd flag。因此,phase b的周期长度也影响了c阶段pwm ramp下降沿的低端峰值,从而也影响到了phase a周期开通点,要让phase a的pwm开启,必须也要经历d和e这个过程。
因此通过上述的方法,可以把pwm off的扰动重新影响到另外一个phase的pwm开启点上,强迫另一个周期的off时间也必须延长,以此来避免进入ccm的情况。虽然相位可能会偏离180度,但是可以保证不会进入ccm。

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