基于GaN交错式临界导通模式图腾柱功率因数校正的新型数字控制策略

论文《A Novel Digital Control Strategy for GaN-based Interleaving CrM Totem-pole PFC》提出一种用于基于氮化镓（GaN）的临界导通模式（CrM）交错图腾柱功率因数校正（PFC）的新型数字控制策略，以满足数据中心电源的高效率需求。
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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 ：人工智能和云计算发展促使数据中心电源需具备高频、高效和高功率密度特性。GaN基图腾柱无桥PFC系统因优势被广泛应用，CrM图腾柱PFC因零电压开关特性受关注，但单相CrM PFC存在输入电流纹波大等问题，多相交错技术可改善。交错CrM图腾柱PFC现有电流控制和电压控制模式存在不足，如电流控制模式动态响应难实现，电压控制模式电流平衡性能差。
   
2. 双环数字控制策略
   • 数字电压 - 电流双环控制方法 ：提出混合电压 - 电流控制模式，通过采样和滤波获取相关电流、电压信息，利用内外双环控制和前馈过程，根据不同工作模式计算前馈系数，调整主开关导通时间，实现良好功率因数和低总谐波失真，还能提升动态性能。
   • 新型交错闭环控制 ：针对多相交错CrM PFC交错控制难题，提出新型闭环控制方法，通过捕获相位信息计算相位误差，采用PI补偿器调整，叠加额外前馈系数微调从相主开关导通时间，实现180度左右的相位交错。
   • 全周期ZVS控制策略及补偿 ：为实现全周期ZVS，设计补偿策略。考虑负电流检测延迟，计算补偿负电流，确保不同输入电压下都能实现ZVS，同时满足负电流小于峰值电感电流的约束，减少电感电流纹波和总谐波失真。
3. 实验验证 ：搭建3.2kW两相交错数字控制CrM图腾柱PFC原型，采用STM32G474微控制器和Navitas的NV6515 GaN ICs。实验结果表明，该控制策略电流不平衡度小于1%，能动态保持180°相位交错，降低负电感电流失真，动态响应快，输出电压调整率低，峰值效率达99.3%。
4. 研究结论 ：该新型数字控制方法相比传统模式，实现高精度均流、良好交错性能和快速动态响应，完成全范围ZVS和负电流检测延迟补偿，实验验证其有效性和高性能。
   
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   *附件：A-Novel-Digital-Control-Strategy-for-GaN-based-Interleaving-CrM-Totem-pole-PFC.pdf