]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、功率开关管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稳定的直流电压。
[0061]如图2和图3所示，第一电压检测模块10用于检测PFC电路200的输入电压瞬时值Vin ;第二电压检测模块20用于检测PFC电路200输出端的直流母线电压值Vdc ;第一电流检测模块30用于检测PFC电路200的输入电流瞬时值Iinst。其中，第一电流检测模块30可通过电阻采样法检测PFC电路200的输入电流瞬时值Iinst，并且第一电压检测模块10可通过电阻分压法检测PFC电路200的输入电压瞬时值Vin，以及第二电压检测模块20可通过电阻分压法检测PFC电路200输出端的直流母线电压值Vdc。
[0062]控制模块40用于根据输入电流瞬时值Iinst计算输入电流平均值Iavg，并获取PFC电路200输出端的直流母线电压给定Vdc_ref，以及根据直流母线电压值Vdc和直流母线电压给定Vdc_ref获取PFC电路的升压比Ka，且根据PFC电路的升压比Ka、输入电流瞬时值Iinst和输入电流平均值Iavg计算PFC电路200中功率开关管SI的占空比，以及控制模块40还用于获取PFC电路200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和输入电压瞬时值Vin计算占空比的上限限幅，以及根据占空比的上限限幅对输出到功率开关管SI的占空比进行限制以防止PFC电路200的输出电压发生过压。根据本发明的一个具体示例，电解电容的耐压上限值Vdc_limit可为400V。
[0063]其中，根据本发明的一个实施例，控制模块40可根据以下公式计算占空比的上限限幅:
[0064]Duty_max = l_Vin/Vdc_limit
[0065]其中，Duty_max为占空比的上限限幅。
[0066]也就是说，控制模块40在计算出功率开关管SI的占空比之后，可将功率开关管SI的占空比与占空比的上限限幅进行比较，如果功率开关管SI的占空比大于占空比的上限限幅，则控制模块40对输出到功率开关管SI的占空比进行限制，将开关管的占空比限制为占空比的上限限幅，即输出到功率开关管SI的占空比为占空比的上限限幅；如果功率开关管SI的占空比小于或等于占空比的上限限幅，则控制模块40不对输出到功率开关管SI的占空比进行限制，直接将计算出的占空比输出到功率开关管SI。
[0067]如上所述，在本发明实施例中，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，可通过第一电压检测模块10和第一电流检测模块30实时检测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，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I输出升压比Ka ;电流内环可根据升压比Ka、输入电流瞬时值Iinst和输入电流平均值Iavg并通过单周期计算器2计算输出至功率开关管SI的PWM信号的占空比Duty，以使PFC电路200中的功率开关管SI在PWM信号的控制下开通或关断，其中，控制模块40根据以下公式计算PFC电路中功率开关管的占空比:Duty = 1-1inst/ (Ka*Iavg)，其中，Duty为PFC电路中功率开关管的占空比。
[0068]之后，控制模块40在将占空比Duty输出至功率开关管之前，先将占空比Duty与占空比的上限限幅进行比较，如果占空比Duty超过占空比的上限限幅，则将占空比Duty限制为占空比的上限限幅；如果未超过占空比的上限限幅，则直接输出占空比Duty，从而，使得PFC电路的输出电压即直流母线电压值Vdc不会超过电解电容的耐压上限值Vdc_limit，满足电解电容侧的耐压需求，避免器件因过压而损坏。
[0069]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。
[0070]根据本发明的一个实施例，控制模块40可通过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。其中，低通滤波器的截止频率远小于PFC电路200的输入电流的频率，例如远小于10Hz，优选地，截止频率为8Hz。
[0071]具体地，根据本发明的一个实施例，控制模块40在获取PFC电路200的升压比Ka时，通过计算直流母线电压给定Vdc_ref与直流母线电压值Vdc之间的电压误差值以及对对电压误差值进行比例积分调节以获得PFC电路200的升压比Ka。
[0072]也就是说，如图3所示，控制模块40可将直流母线电压给定Vdc_ref与直流母线电压值Vdc之间的电压误差值作为比例-积分调节器I的输入，比例-积分调节器I对输入的电压误差值进行调节进而输出升压比Ka。
[0073]需要说明的是，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。应当理解的是，输入电压平均值Vin_avg的获取方式与输入电流平均值Iavg的获取方式类似，处于简洁的目的，这里不在赘述。
[0074]还需说明的是，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。
[0075]并且，在采用单周期PFC控制算法对PFC电路200进行控制的过程中，控制模块40可进一步对比例-积分调节器I输出的升压比Ka的调节范围进行调整。当PFC电路200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，控制模块40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，从而使升压比Ka能够调节到更高的值，避免比例-积分调节器I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200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，控制模块40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，从而使升压比Ka能够调节到更低的值，避免比例-积分调节器I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。
[0076]根据本发明的一个实施例，PWM信号可由载波通过调制波调制之后生成，可在每个载波的周期内执行一次检测和占空比限制，也就是说，第一电压检测模块10和第一电流检测模块30可在每个载波的周期内检测一次输入电压瞬时值Vin和输入电流瞬时值Iinst。
[0077]并且，根据本发明的一个实施例，第一电压检测模块10的电压检测通道的延时时间小于2个PFC电路的载波周期。优选地，当PFC电路的载波周期为25us时，第一电压检测模块10的电压检测通道的延时时间可为33us。
[0078]综上所述，根据本发明实施例提出的防止功率因数校正PFC电路的输出电压过压的装置，控制模块获取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和输入电压瞬时值Vin计算占空比的上限限幅，之后根据占空比的上限限幅对输出到功率开关管的占空比进行限制以防止PFC电路的输出电压发生过压。由此，通过在将功率开关管的占空比输出之前对占空比进行限幅，可以达到防止输出电压过高的