基于GaN交錯(cuò)式臨界導(dǎo)通模式圖騰柱功率因數(shù)校正的新型數(shù)字控制策略

論文《A Novel Digital Control Strategy for GaN-based Interleaving CrM Totem-pole PFC》提出一種用于基于氮化鎵（GaN）的臨界導(dǎo)通模式（CrM）交錯(cuò)圖騰柱功率因數(shù)校正（PFC）的新型數(shù)字控制策略，以滿足數(shù)據(jù)中心電源的高效率需求。
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*附件：A-Novel-Digital-Control-Strategy-for-GaN-based-Interleaving-CrM-Totem-pole-PFC.pdf

1. 研究背景 ：人工智能和云計(jì)算發(fā)展促使數(shù)據(jù)中心電源需具備高頻、高效和高功率密度特性。GaN基圖騰柱無(wú)橋PFC系統(tǒng)因優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用，CrM圖騰柱PFC因零電壓開(kāi)關(guān)特性受關(guān)注，但單相CrM PFC存在輸入電流紋波大等問(wèn)題，多相交錯(cuò)技術(shù)可改善。交錯(cuò)CrM圖騰柱PFC現(xiàn)有電流控制和電壓控制模式存在不足，如電流控制模式動(dòng)態(tài)響應(yīng)難實(shí)現(xiàn)，電壓控制模式電流平衡性能差。
   
2. 雙環(huán)數(shù)字控制策略
   • 數(shù)字電壓 - 電流雙環(huán)控制方法 ：提出混合電壓 - 電流控制模式，通過(guò)采樣和濾波獲取相關(guān)電流、電壓信息，利用內(nèi)外雙環(huán)控制和前饋過(guò)程，根據(jù)不同工作模式計(jì)算前饋系數(shù)，調(diào)整主開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間，實(shí)現(xiàn)良好功率因數(shù)和低總諧波失真，還能提升動(dòng)態(tài)性能。
   • 新型交錯(cuò)閉環(huán)控制 ：針對(duì)多相交錯(cuò)CrM PFC交錯(cuò)控制難題，提出新型閉環(huán)控制方法，通過(guò)捕獲相位信息計(jì)算相位誤差，采用PI補(bǔ)償器調(diào)整，疊加額外前饋系數(shù)微調(diào)從相主開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間，實(shí)現(xiàn)180度左右的相位交錯(cuò)。
   • 全周期ZVS控制策略及補(bǔ)償 ：為實(shí)現(xiàn)全周期ZVS，設(shè)計(jì)補(bǔ)償策略。考慮負(fù)電流檢測(cè)延遲，計(jì)算補(bǔ)償負(fù)電流，確保不同輸入電壓下都能實(shí)現(xiàn)ZVS，同時(shí)滿足負(fù)電流小于峰值電感電流的約束，減少電感電流紋波和總諧波失真。
3. 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 ：搭建3.2kW兩相交錯(cuò)數(shù)字控制CrM圖騰柱PFC原型，采用STM32G474微控制器和Navitas的NV6515 GaN ICs。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該控制策略電流不平衡度小于1%，能動(dòng)態(tài)保持180°相位交錯(cuò)，降低負(fù)電感電流失真，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，輸出電壓調(diào)整率低，峰值效率達(dá)99.3%。
4. 研究結(jié)論 ：該新型數(shù)字控制方法相比傳統(tǒng)模式，實(shí)現(xiàn)高精度均流、良好交錯(cuò)性能和快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)，完成全范圍ZVS和負(fù)電流檢測(cè)延遲補(bǔ)償，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其有效性和高性能。
   
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