功率因数校正方法、装置、设备和存储介质与流程

本申请涉及电力电子技术领域，特别涉及一种功率因数校正方法、装置、设备和存储介质。

背景技术：

为了提高用电设备的效率，常常需要为用电设备提供电能的电源进行功率因数校正(powerfactorcorrection，pfc)。其中，功率因数是衡量用电设备用电效率的参数，通常是指有效功率除以视在功率的比值。功率因数值越大，则用电设备用电效率越高。提高用电设备的功率因数的技术就称为功率因数校正。

传统方法中，采用有源功率因数校正电路boost进行功率因数校正。由于boost中不包括隔离电路，不能实现电源与用电设备之间的隔离。基于用电的安全要求，电源和用电设备之间必须隔离，以保证电源的安全，因此需要在boost之后增加直流转换dc/dc电路，实现电源和用电设备之间的隔离。由于boost和dc/dc电路为级联，因此，两者承载的最大功率均较大，对应使用的器件的成本较高，导致通过boost和dc/dc电路进行功率因数校正的成本较高。

技术实现要素：

本申请提供一种功率因数校正方法、装置、设备和存储介质，能够降低功率因数校正的成本。

第一方面，本申请实施例提供一种功率因数校正方法，该方法包括：

对电源的当前输出电压进行采样，得到采样电压；

通过降压型隔离变换器对电源的第一输出电流信号进行功率因数校正，得到校正后的输出信号；电源的第一输出电流信号为上一次通过降压型隔离变换器进行功率因数校正后的输出信号；降压型隔离变换器在其工作电压大于预设电压阈值时工作，包括用于隔离用电设备的变压器；

根据采样电压与预设电压阈值，通过反激变换器对电源的第二输出电流信号进行功率因数校正，得到校正后的输出信号；电源的第二输出电流信号为上一次通过反激变换器进行功率因数校正后的输出信号；降压型隔离变换器和反激变换器并联，反激变换器的平均功率低于预设功率阈值，包括用于隔离用电设备的变压器。

在一个实施例中，上述根据采样电压与预设电压阈值，通过反激变换器对电源的第二输出电流信号进行功率因数校正，包括：

当采样电压小于预设电压阈值时，通过反激变换器对电源的第二输出电流信号进行功率因数校正。

在一个实施例中，上述通过反激变换器对电源的第二输出电流信号进行功率因数校正之前，该方法还包括：

根据用电设备中的辅助模块的输入信号获取第一给定信号，第一给定信号为直流电压信号；

将第一给定信号和第一三角载波信号输入第一带宽调制单元，得到反激输入信号；

相应的，通过反激变换器对电源的第二输出电流信号进行功率因数校正，包括：

将反激输入信号作为反激变换器进行功率因数校正的控制信号，对电源的第二输出电流信号进行功率因数校正。

在一个实施例中，上述根据用电设备中的辅助模块的输入信号获取第一给定信号，包括：

将辅助模块的输入信号和第一预设电压信号输入第一电压环，得到第一给定信号。

在一个实施例中，上述通过降压型隔离变换器对电源的第一输出电流信号进行功率因数校正之前，该方法还包括：

根据用电设备的输入信号获取第二给定信号，第二给定信号为与电源的第一输出电流信号的波形相同的信号；

将第二给定信号和降压型隔离变换器在上一次进行功率因数校正后输出的电流信号输入电流环，得到调节信号；

将调节信号和第二三角载波信号输入第二带宽调制单元，得到降压型输入信号；

相应的，通过降压型隔离变换器对电源的第一输出电流信号进行功率因数校正，包括：

将降压型输入信号作为降压型隔离变换器进行功率因数校正的控制信号，对电源的第一输出电流信号进行功率因数校正。

在一个实施例中，上述根据用电设备的输入信号获取第二给定信号，包括：

将用电设备的输入信号和第二预设电压信号输入第二电压环，得到电压跟踪信号；

将电压跟踪信号和电源的当前输出电压信号相乘，获取第二给定信号。

在一个实施例中，上述降压型隔离变换器为正激变换器。

第二方面，一种功率因数校正装置，该装置包括：

采样模块，用于对电源的当前输出电压进行采样，得到采样电压；

第一校正模块，用于通过降压型隔离变换器对电源的第一输出电流信号进行功率因数校正，得到校正后的输出信号；电源的第一输出电流信号为上一次通过降压型隔离变换器进行功率因数校正后的输出信号；降压型隔离变换器在其工作电压大于预设电压阈值时工作，包括用于隔离用电设备的变压器；

第二校正模块，用于根据采样电压与预设电压阈值，通过反激变换器对电源的第二输出电流信号进行功率因数校正，得到校正后的输出信号；电源的第二输出电流信号为上一次通过反激变换器进行功率因数校正后的输出信号；降压型隔离变换器和反激变换器并联，反激变换器的平均功率低于预设功率阈值，包括用于隔离用电设备的变压器。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括存储器和处理器，上述存储器存储有计算机程序，上述处理器执行上述计算机程序时实现如第一方面上述的方法的步骤。

第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面上述的方法的步骤。

上述功率因数校正方法、装置、设备和存储介质，通过对电源的当前输出电压进行采样，得到采样电压，并通过降压型隔离变换器对电源的第一输出电流信号进行功率因数校正，得到校正后的输出信号，同时根据采样电压与预设电压阈值，通过反激变换器对电源的第二输出电流信号进行功率因数校正，得到校正后的输出信号；其中，降压型隔离变换器和反激变换器并联，电源的第一输出电流信号为上一次通过降压型隔离变换器进行功率因数校正后的输出信号，降压型隔离变换器在其工作电压大于预设电压阈值时工作，包括用于隔离用电设备的变压器，电源的第二输出电流信号为上一次通过反激变换器进行功率因数校正后的输出信号，反激变换器的平均功率低于预设功率阈值，包括用于隔离用电设备的变压器，使得在进行功率因数校正时，采用了一个大功率的降压型隔离变换器和一个小功率的反激变换器并联，避免了同时采用一个大功率的boost和一个大功率dc/dc串联组成级联电路的情况，进而降低了功率因数校正的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一个实施例中提供的功率因数校正方法的应用环境示意图；

图2为本申请一个实施例中提供的功率因数校正方法的流程示意图；

图3为本申请另一个实施例中提供的功率因数校正方法的流程示意图；

图4为本申请另一个实施例中提供的功率因数校正方法的流程示意图；

图5为本申请另一个实施例中提供的功率因数校正方法的流程示意图；

图6为本申请一个实施例中提供的功率因数校正装置的结构示意图；

图7为本申请一个实施例中电子设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

可以理解，本申请实施例中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本实施例所提供的功率因数校正方法，可以适用于如图1所示的应用环境中。其中，电源100通过降压型隔离变换器200向用电设备(图中未示出)提供进行功率因数校正后的输入信号，并通过反激变换器300向用电设备中的辅助模块(图中未示出)提供进行功率因数校正后的输入信号。其中，电源100可以通过滤波器和整流器向降压型隔离变换器200或反激变换器300提供电源的输出信号，通过降压型隔离变换器200或反激变换器300进行功率因数校正，得到校正后的输出信号。在降压型隔离变换器200与用电设备之间，可以设置如图1所示的电容c2和电阻r1，电感l1可单独设置，也可包含在降压型隔离变换器200中。在反激变换器300与用电设备之间，可以设置如图1所示的晶体管d1和电容c3，其中，晶体管d1可单独设置，也可包含在反激变换器300中。

需要说明的是，下述方法实施例的执行主体也可以是功率因数校正装置，该装置可以通过软件、硬件或者软硬件结合的方式实现成为上述电子设备的部分或者全部。下述方法实施例以执行主体为电子设备为例进行说明。

图2为本申请一个实施例中提供的功率因数校正方法的流程示意图。本实施例涉及的是如何降低功率因数校正的成本的具体过程。如图2所示，该方法包括以下步骤：

s101、对电源的当前输出电压进行采样，得到采样电压。

电源的当前输出电压可以是如图1中所示的电源通过滤波器进行滤波，再通过整流器进行整流后得到的电压信号。通常向用电设备供电的电源输出正弦波形的交流电压信号，该电压信号会存在电压尖峰的情况，需要通过滤波器将该电压信号的电压尖峰滤除掉，再通过整流器将正弦波形的交流电压信号整流成馒头型的直流电压信号，以供用电设备使用。在具体的采样过程中，采样频率可以是用户根据经验确定的，也可以是根据功率因数校正的结果实时调整的，本申请实施例对此不作限制。

s102、通过降压型隔离变换器对电源的第一输出电流信号进行功率因数校正，得到校正后的输出信号。

其中，电源的第一输出电流信号为上一次通过降压型隔离变换器进行功率因数校正后的输出信号，降压型隔离变换器可以是正激变换器、推挽隔离变换器或全桥类隔离变换器，本申请实施例对此不作限制。降压型隔离变换器在其工作电压大于预设电压阈值时工作，包括用于隔离用电设备的变压器，其中，预设电压阈值可以是降压型隔离变换器的最低工作电压。需要说明的是，当工作电压小于预设电压阈值时，降压型隔离变换器不能进行功率因数校正。其中，在进行功率因数校正时，通常是降压型隔离变换器对上一次进行功率因数校正后输出的电流信号进行的，也即是说，将上一次进行功率因数校正后输出的电流信号作为本次进行功率因数校正的反馈信号。需要说明的是，采用降压型隔离变换器进行功率因数校正时，该降压型隔离变换器原副边变比小于预设原副边变比值，降压型隔离变换器通常工作在接近临界电流状态crm的恒频率电流断续模式dcm状态。

s103、根据采样电压与预设电压阈值，通过反激变换器对电源的第二输出电流信号进行功率因数校正，得到校正后的输出信号。

其中，上述降压型隔离变换器和反激变换器并联。用电设备中还可以包括辅助模块，辅助模块可以是用电设备中的风扇等辅助设备，可以通过反激变换器向输入用电设备中辅助模块的电源的第二输出电流信号进行功率因数校正，反激变换器的平均功率低于预设功率阈值，包括用于隔离用电设备的变压器。根据采样电压与预设电压阈值之间的大小关系，确定是否采用反激变换器对电源的第二输出电流信号进行功率因数校正，得到校正后的输出信号。其中，在进行功率因数校正时，通常是反激变换器对上一次进行功率因数校正后输出的电流信号进行的，也即是说，将上一次进行功率因数校正后输出的电流信号作为本次进行功率因数校正的反馈信号。需要说明的是，当通过反激变换器向用电设备中辅助模块提供电能时，可以通过图1中所示的电容c3来提供，可以通过调整c3的容值来存储更多的电能，以向用电设备中的辅助模块提供电能，通常c3的容值较大。

上述功率因数校正方法，通过对电源的当前输出电压进行采样，得到采样电压，并通过降压型隔离变换器对电源的第一输出电流信号进行功率因数校正，得到校正后的输出信号，同时根据采样电压与预设电压阈值，通过反激变换器对电源的第二输出电流信号进行功率因数校正，得到校正后的输出信号；其中，降压型隔离变换器和反激变换器并联，电源的第一输出电流信号为上一次通过降压型隔离变换器进行功率因数校正后的输出信号，降压型隔离变换器在其工作电压大于预设电压阈值时工作，包括用于隔离用电设备的变压器，电源的第二输出电流信号为上一次通过反激变换器进行功率因数校正后的输出信号，反激变换器的平均功率低于预设功率阈值，包括用于隔离用电设备的变压器，使得在进行功率因数校正时，采用了一个大功率的降压型隔离变换器和一个小功率的反激变换器并联，避免了同时采用一个大功率的boost和一个大功率dc/dc串联组成级联电路的情况，进而降低了功率因数校正的成本。

在一个实施例中，上述s103“根据采样电压与预设电压阈值，通过反激变换器对电源的第二输出电流信号进行功率因数校正”一种可能的实现方法，包括：当采样电压小于预设电压阈值时，通过反激变换器对电源的第二输出电流信号进行功率因数校正。

其中，当采样电压小于预设电压阈值时，降压型隔离变换器不能进行功率因数校正，此时，通常用电设备的工作功率较小，其中的辅助模块所消耗的功率占用电设备消耗的总功率的比值较大。

上述功率因数校正方法，当采样电压小于预设电压阈值时，通过反激变换器对电源的第二输出电流信号进行功率因数校正，同时由于降压型隔离变换器在采样电压大于预设电压阈值时，才能进行功率因数校正，而无法在采样电压小于预设电压阈值时进行功率因数校正，此时，用电设备中的辅助模块所消耗的功率占用电设备消耗的总功率的比值较大，也即是说通过反激变换器可以对用电设备中占比较大的输入信号，也即是电源的第二输出电流信号进行功率因数校正，提高了用电设备的输入信号的功率因数。

图3为本申请另一个实施例中提供的功率因数校正方法的流程示意图，本实施例涉及的是对反激变换器输入的信号进行处理的具体过程，如图3所示，上述s103“通过反激变换器对电源的第二输出电流信号进行功率因数校正”之前，该方法还包括：

s201、根据用电设备中的辅助模块的输入信号获取第一给定信号，第一给定信号为直流电压信号。

其中，第一给定信号为直流电压信号，其可以是通过对用电设备的辅助模块的输入信号进行波形跟踪得到的。例如，第一给定信号可以通过根据用电设备中的辅助模块的输入信号和第一预设电压信号得到的。

可选的，将用电设备中辅助模块的输入信号和第一预设电压信号输入第一电压环，得到第一给定信号。

其中，第一电压环可以是通过数字程序模拟的电压环的功能得到的，也即是模拟电压环用于稳定输出的电压的功能，第一电压环也可以是实际的电压环电路，本申请实施例对此不做限制。将用电设备中辅助模块的输入信号和第一预设电压信号输入第一电压环，得到上述第一给定信号。其中第一电压环可以是慢速电压环，通过第一电压环路使得用电设备的辅助设备的输入电压平稳。为了提高功率因数，反激变换器的输入功率实际上是波动的，因此通过速度远低于100hz(通常为10hz)的慢速电压环，导致输出电压会有100hz的波动，需通过电容抑制电压波动。

s202、将第一给定信号和第一三角载波信号输入第一带宽调制单元，得到反激输入信号。

s203、将反激输入信号作为反激变换器进行功率因数校正的控制信号，对电源的第二输出电流信号进行功率因数校正。

上述实施例重点描述了在通过反激变换器进行功率因数校正之前，如何对用电设备中辅助设备的输入信号进行处理的具体过程，下面通过图4所示实施例来详细描述，在通过降压型隔离变换器进行功率因数校正之前，如何对用电设备的输入信号进行处理的具体过程。

图4为本申请另一个实施例中提供的功率因数校正方法的流程示意图，如图4所示，上述s102“通过降压型隔离变换器对电源的第一输出电流信号进行功率因数校正”之前，该方法还包括：

s301、根据用电设备的输入信号获取第二给定信号，第二给定信号为与电源的第一输出电流信号的波形相同的信号。

在具体的根据用电设备的输入信号获取第二给定信号，可以通过图5所示实施例来获取。

图5为本申请另一个实施例中提供的功率因数校正方法的流程示意图，涉及的是如何根据用电设备的输入信号获取第二给定信号的具体过程，如图5所示，上述s301“根据用电设备的输入信号获取第二给定信号”一种可能的实现方法包括：

s401、将用电设备的输入信号和第二预设电压信号输入第二电压环，得到电压跟踪信号。

其中，第二电压环可以与第一电压环是相同的电压环，也可以是不同的电压环，本申请实施例对此不作限制。可以先将用电设备的输入信号和第二预设电压信号相减，然后对相减得到的结果进行积分或者比例积分调节，得到上述电压跟踪信号。

s402、将电压跟踪信号和电源的当前输出电压信号相乘，获取第二给定信号。

将上述电压跟踪信号和电源的当前输出电压信号相乘，即可得到上述第二给定信号。其中，在将电压跟踪信号和电源的当前输出电压信号相乘之前，还可以先对电源的当前输出电压信号进行加权，并将加权后的电源的当前输出电压信号与上述电压跟踪信号相乘，得到第二给定信号。

s302、将第二给定信号和降压型隔离变换器在上一次进行功率因数校正后输出的电流信号输入电流环，得到调节信号。

其中，可以将第二给定信号和降压型隔离变换器在上一次进行功率因数校正后输出的电流信号输入电流环，得到调节信号，可以是通过数字程序模拟电流环的功能，将第二给定信号和降压型隔离变换器在上一次进行功率因数校正后输出的电流信号作为该数字程序的输入，得到调节信号；也可以直接将第二给定信号和降压型隔离变换器在上一次进行功率因数校正后输出的电流信号输入实际的电流环电路，得到调节信号；本申请实施例对此不作限制。可选的，上述降压型隔离变换器为正激变换器。

s303、将调节信号和第二三角载波信号输入第二带宽调制单元，得到降压型输入信号。

需要说明的是，第二三角载波信号可以是与第一三角载波信号相同的信号，也可以是不同的信号，本申请实施例对此不作限制。

s304、将降压型输入信号作为降压型隔离变换器进行功率因数校正的控制信号，对电源的第一输出电流信号进行功率因数校正。

应该理解的是，虽然上述实施例中的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

图6为本申请一个实施例中提供的功率因数校正装置的结构示意图，如图6所示，该功率因数校正装置包括：采样模块10、第一校正模块20和第二校正模块30，其中：

采样模块10，用于对电源的当前输出电压进行采样，得到采样电压；

第一校正模块20，用于通过降压型隔离变换器对电源的第一输出电流信号进行功率因数校正，得到校正后的输出信号；电源的第一输出电流信号为上一次通过降压型隔离变换器进行功率因数校正后的输出信号；降压型隔离变换器在其工作电压大于预设电压阈值时工作，包括用于隔离用电设备的变压器；

第二校正模块30，用于根据采样电压与预设电压阈值，通过反激变换器对电源的第二输出电流信号进行功率因数校正，得到校正后的输出信号；电源的第二输出电流信号为上一次通过反激变换器进行功率因数校正后的输出信号；降压型隔离变换器和反激变换器并联，反激变换器的平均功率低于预设功率阈值，包括用于隔离用电设备的变压器。

在一个实施例中，上述第二校正模块30具体用于当采样电压小于预设电压阈值时，通过反激变换器对电源的第二输出电流信号进行功率因数校正。

在一个实施例中，该功率因数校正装置还包括获取模块40，其中，获取模块40具体用于根据用电设备中的辅助模块的输入信号获取第一给定信号，第一给定信号为直流电压信号；将第一给定信号和第一三角载波信号输入第一带宽调制单元，得到反激输入信号；将反激输入信号作为反激变换器进行功率因数校正的控制信号，对电源的第二输出电流信号进行功率因数校正。

在一个实施例中，上述获取模块40具体用于将用电设备中辅助模块的输入信号和第一预设电压信号输入第一电压环，得到第一给定信号。

在一个实施例中，上述获取模块40还用于根据用电设备的输入信号获取第二给定信号，第二给定信号为与电源的第一输出电流信号的波形相同的信号；将第二给定信号和降压型隔离变换器在上一次进行功率因数校正后输出的电流信号输入电流环，得到调节信号；将调节信号和第二三角载波信号输入第二带宽调制单元，得到降压型输入信号；将降压型输入信号作为降压型隔离变换器进行功率因数校正的控制信号，对电源的第一输出电流信号进行功率因数校正。

在一个实施例中，获取模块40具体用于将用电设备的输入信号和第二预设电压信号输入第二电压环，得到电压跟踪信号；将电压跟踪信号和电源的当前输出电压信号相乘，获取第二给定信号。

在一个实施例中，上述降压型隔离变换器为正激变换器。

本申请实施例提供的功率因数校正装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

关于一种功率因数校正装置的具体限定可以参见上文中对功率因数校正方法的限定，在此不再赘述。上述功率因数校正装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于电子设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于电子设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种电子设备，其内部结构图可以如图7所示。该电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和输入装置。其中，该电子设备的处理器用于提供计算和控制能力。该电子设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该电子设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种功率因数校正方法。

本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的电子设备的限定，具体的电子设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

应当清楚的是，本申请实施例中处理器执行计算机程序的过程，与上述方法中各个步骤的执行过程一致，具体可参见上文中的描述。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时可以实现本申请上述方法实施例提供的功率因数校正方法。

应当清楚的是，本申请实施例中处理器执行计算机程序的过程，与上述方法中各个步骤的执行过程一致，具体可参见上文中的描述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。