功率因数校正pfc电路的升压比调节方法和装置的制造方法_2

文档序号:9237686阅读:来源:国知局
1]下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0022]下面结合图1和2来描述本发明实施例的功率因数校正PFC(Power FactorCorrect1n,功率因数校正)电路的升压比调节方法和装置。
[0023]图1是根据本发明实施例的PFC电路的升压比调节方法的流程图。如图1所示,升压比调节方法包括以下步骤:
[0024]S1:检测PFC电路的输入电流瞬时值Iinst和PFC电路的输入电压瞬时值Vin,并根据输入电流瞬时值Iinst计算输入电流平均值Iavg,以及根据输入电压瞬时值Vin计算输入电压平均值Vin_avg。
[0025]其中,可通过电阻采样法检测PFC电路的输入电流瞬时值Iinst,并且可通过电阻分压法检测PFC电路的输入电压瞬时值Vin。
[0026]根据本发明的一个实施例,可通过第一低通滤波器对输入电流瞬时值Iinst进行低通滤波以计算输入电流平均值Iavg,并通过第二低通滤波器对输入电压瞬时值Vin进行低通滤波以计算输入电压平均值Vin_avg。
[0027]其中,第一低通滤波器的截止频率远小于PFC电路的输入电流的频率,例如远小于10Hz,优选地,截止频率为8Hz ;并且,第二低通滤波器的截止频率远小于PFC电路的输入电压的频率,例如远小于10Hz,优选地,截止频率为8Hz。
[0028]S2:获取PFC电路输出端的直流母线电压给定Vdc_ref和PFC电路输出端的电解电容的耐压上限值Vdc_limit,并根据耐压上限值Vdc_limit和输入电压平均值Vin_avg获取升压比的调节上限,以及根据直流母线电压给定VdC_ref和输入电压平均值Vin_avg分别获取升压比的第一调节下限和第二调节下限。
[0029]具体地,升压比的调节上限可为V dc_l imi t/Vin_avg。升压比的第一调节下限可为(Vdc_ref/Vin_avg) * λ 1,升压比的第二调节下限可为(Vdc_ref/Vin_avg) * λ 2,其中,λ I和λ 2分别为第一设定系数和第二设定系数,且O < λ2< λ1<1。
[0030]根据本发明的一个优选实施例,电解电容的耐压上限值Vdc_limit可为400V,λ I可为2/3,λ2可为1/2。这样,当交流电源的输入电压有效值为220VAC、PFC电路的输出电压为350VDC时,升压比的稳态值可为1.77,升压比的调节上限可为2.02,升压比的第一调节下限可为1.18,升压比的第二调节下限可为0.89。
[0031]S3:根据输入电流瞬时值Iinst和输入电流平均值Iavg判断PFC电路的输入电流的变化态势。
[0032]S4:当PFC电路的输入电流处于稳态或上升过程中时,根据升压比的调节上限和升压比的第一调节下限获取升压比的调节范围。
[0033]S5:当PFC电路的输入电流处于下降过程中时,根据升压比的调节上限和升压比的第二调节下限获取升压比的调节范围。
[0034]具体而言,在本发明实施例中,可采用单周期PFC控制算法对PFC电路进行控制,其中,单周期PFC控制算法包括电压外环和单周期电流内环。如图3所示,在采用单周期PFC控制算法对PFC电路进行控制的过程中,电压外环根据直流母线电压给定Vdc_ref和直流母线电压瞬时值Vdc并通过比例-积分调节器输出升压比Ka,具体地,当电压外环工作在稳态时,升压比Ka的稳态值为直流母线电压给定Vdc_ref与输入电压平均值Vin_avg的比值,即Ka = Vdc_ref/Vin_avg ;电流内环根据升压比Ka并通过单周期方法计算PWM信号的占空比Duty,以使PFC电路中的开关管在PWM信号的控制下开通或关断,其中,Duty =1-1inst/(Ka^Iavg)。
[0035]并且,在采用单周期PFC控制算法对PFC电路进行控制的过程中,进一步通过本发明实施例的升压比调节方法对比例-积分调节器输出的升压比Ka的调节范围进行调整。当PFC电路的输入电流处于上升过程中(或者负载功率处于增大过程、或者PFC电路的输入电压处于降低过程)时,可将升压比的调节上限设置为Vdc_limit/Vin_avg,升压比的调节下限设置为第一调节下限(Vdc_ref/Vin_avg)* λ 1,从而使升压比Ka能够调节到更高的值,避免电压环调节器过快进入正向饱和状态,改善电流内环计算出来的占空比因输入电流平均值Iavg滞后而偏小的情况。当PFC电路的输入电流处于下降过程中(或者负载功率处于减小过程、或者PFC电路的输入电压处于升高过程)时,可将升压比的调节上限设置为Vdc_limit/Vin_avg,升压比的调节下限设置为第二调节下限(Vdc_ref/Vin_avg) * λ 2,从而使升压比Ka能够调节到更低的值,避免电压环调节器过快进入负向饱和状态,改善电流内环计算出来的占空比因输入电流平均值Iavg滞后而偏大的情况。
[0036]需要说明的是,在电压外环输出的升压比Ka达到稳态(平稳或者缓慢变化)时,通过单周期电流内环可以实现输入电流瞬时值Iinst跟踪输入电压瞬时值Vin波形,达到接近单位I的功率因数。
[0037]根据本发明的一个具体实施例,根据输入电流瞬时值Iinst和输入电流平均值Iavg判断PFC电路的输入电流的变化态势即步骤S3,具体包括:如果(Iinst-1avg* π/2)大于预设的电流波动阈值,则判断PFC电路的输入电流处于上升过程中;如果(Iavg* JT /2-1inst)大于预设的电流波动阈值且持续预设时间,则判断PFC电路的输入电流处于下降过程中;如果(IinSt-1aVg*3i/2)小于或等于预设的电流波动阈值或者如果(Iavg^Ji/2-1inst)小于或等于预设的电流波动阈值,则判断PFC电路的输入电流处于稳
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[0038]需要说明的是,电流波动阈值可根据额定输入电流设定。优选地,电流波动阈值可为额定输入电流的5%。优选地,预设时间可为10ms。
[0039]具体而言,当(Iinst-1avg* π /2)大于预设的电流波动阈值,则判断PFC电路的输入电流处于上升过程中,此时将升压比的调节上限设置为Vdc_limit/Vin_avg,升压比的第一调节下限设置为(Vdc_ref/Vin_avg)* λ I ;当(Iavg* Ji/2-1inst)大于预设的电流波动阈值且持续预设时间时,判断PFC电路的输入电流处于下降过程中,此时将升压比的调节上限设置为Vdc_limit/Vin_avg,升压比的第一调节下限设置为(Vdc_ref/Vin_avg) * λ 2 ;当(Iinst-1avg* Ji/2)小于或等于预设的电流波动阈值或者如果(Iavg* Ji/2-1inst)小于或等于预设的电流波动阈值时,判断PFC电路的输入电流处于稳态,此时将升压比的调节上限设置为Vdc_limit/Vin_avg,升压比的第一调节下限设置为(Vdc_ref/Vin_avg)* λ I。
[0040]综上所述,根据本发明实施例提出的PFC电路的升压比调节方法,当PFC电路的输入电流处于稳态或上升过程中时,根据升压比的调节上限和升压比的第一调节下限获取升压比的调节范围,当PFC电路的输入电流处于下降过程中时,根据升压比的调节上限和升压比的第二调节下限获取升压比的调节范围。由此,通过调整升压比的调节范围,能够减小占空比的计算偏差,达到更加快速准确的电压控制效果。
[0041]为了执行上述实施例,本发明实施例还提出了一种PFC电路的升压比调节装置。
[0042]图2是根据本发明实施例的PFC电路的升压比调节装置的方框示意图。如图2和图3所示,PFC电路的升压比调节装置包括:电流检测模块10、电压检测模块20、计算模块30、获取模块40和调节模块50。
[0043]根据本发明的一个实施例,如图3所示,PFC电路200可连接在整流桥100和电解电容El之间,电解电容El与负载300并联,PFC电路200可包括第一电感L1、开关管SI和二极管D1。具体地,整流桥100用于对交流电进行整流以获取整流后的直流电,PFC电路200用于对电源进行功率因数校正,并对整流后的直流电进行升压处理,以为电解电容和负载提供
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