功率因数校正电路结构、控制方法及电器与流程

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种功率因数校正电路结构、控制方法及电器。

背景技术：

现阶段传统的PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)实现的控制方法主要有平均电流控制，峰值电流控制，滞环电流控制和单周期控制，这些控制方式在软件上的实现并没有以电流的实时相位和幅值进行判定和控制，在一定程度上降低了控制的精准性，同时也容易引起过冲的电流。而业界则有的利用芯片资源的AD采集过零点的时间，经过滤波等处理来实现对电流相位的确定，从而达到PFC控制策略平滑投切的效果，但是这样在检测电流的数据以及计算过零点等地方占用比较多资源，纯属浪费。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种功率因数校正电路结构，包括：相位环电路，与负载电路相连接，用于根据所述负载电路的电压信号和电流信号获得所述电压信号和所述电流信号的相位差，以实现电流与电压同相控制；输入电流合成电路，与所述相位环电路和所述负载电路相连接，用于将所述相位环电路获得的相位差和所述负载电路的电流信号合成为与电压同相的输入电流。

可选地，还包括幅度环电路，与所述输入电流合成电路相连接，用于根据所述负载电路的电压信号产生电压幅值控制信号；所述输入电流合成电路还用于：将所述相位环电路获得的相位差、所述幅度环电路输出的电压幅值控制信号和所述负载电路的电流信号合成为与电压同相的输入电流。

可选地，还包括电压采样电路和电流采样电路，分别用于采集所述负载电路的电压信号和电流信号；所述负载电路通过所述电压采样电路和所述电流采样电路，与所述相位环电路相连接；所述相位环电路还用于：根据所述电压采样电路采集的电压信号和所述电流采样电路采集的电流信号获得所述电压信号和所述电流信号的相位差，以实现电流与电压同相控制；在所述功率因数校正电路结构不包括所述幅度环电路的情况下，所述输入电流合成电路还用于：将所述相位环电路获得的相位差和所述电流采样电路采集的电流信号合成为与电压同相的输入电流；在所述功率因数校正电路结构包括所述幅度环电路的情况下，所述输入电流合成电路还用于：将所述相位环电路获得的相位差、所述幅度环电路输出的电压幅值控制信号和所述电流采样电路采集的电流信号合成为与电压同相的输入电流。

可选地，还包括通过所述电压采样电路和所述电流采样电路将所述负载电路的电压信号和电流信号转变为弱电信号后，输出给所述相位环电路。

可选地，还包括第一乘法器，所述电压采样电路和所述电流采样电路通过第一乘法器与所述相位环电路相连接；所述第一乘法器用于将所述电压采样电路采集到的负载电路的电压信号和所述电流采样电路采集到的负载电路的电流信号相乘后，输出给所述相位环电路。

可选地，所述电压采样电路和/或所述电流采样电路还包括转换单元，所述转换单元用于：将所述电压采样电路采集到的负载电路的电压信号和/或所述电流采样电路采集到的负载电路的电流信号进行数学变换，使所述负载电路的电压信号和电流信号的角频率相同，然后输出给所述第一乘法器。

可选地，所述相位环电路包括环路滤波器，所述环路滤波器与所述第一乘法器相连接，用于接收所述第一乘法器输出的信号，并滤掉所述第一乘法器输出的信号中的高频成分；所述环路滤波器的传递函数模型为其中p＝1/(T1+T2),z＝1/T1,T1和T2为环路滤波器的时间常数，K为待定系数，其值根据电路结构确定。

可选地，所述相位环电路还包括AD转换器和第一PID控制器；所述AD转换器与所述环路滤波器相连接，用于接收所述环路滤波器输出的模拟信号，并将所述环路滤波器输出的模拟信号转换成数字信号；所述第一PID控制器与所述AD转换器相连接，用于接收所述所述AD转换器输出的数字信号，并调节所述数字信号的幅值和相位的输出量，以控制所述数字信号的幅值和相位的误差。

可选地，所述相位环电路还包括反正弦处理器和累加器；所述反正弦处理器与所述第一PID控制器相连接，用于接收所述第一PID控制器输出的信号，并将所述第一PID控制器输出的信号进行反正弦函数的处理，得到所述第一PID控制器输出的信号的相位值；所述累加器与所述反正弦处理器相连接，用于接收所述反正弦处理器输出的信号的相位值，并将所述反正弦处理器输出的信号的相位值进行求平均值的计算。

可选地，还包括第一减法器，所述第一减法器与所述累加器和所述反正弦处理器相连接，用于将所述反正弦处理器输出的信号的相位值与所述累加器输出的平均值进行相减，得到所述电压信号和所述电流信号的相位差。

可选地，所述输入电流合成电路包括延时电路，所述延时电路与所述第一减法器相连接，用于将所述第一减法器得到的所述电压信号和所述电流信号的相位差转换到时域为用以得到与电压同相的信号,其转换的传递函数为其中，是延迟的时间。

可选地，在所述功率因数校正电路结构包括所述幅度环电路的情况下，所述幅度环电路包括第二减法器和第二PID控制器；所述第二减法器用于计算电压幅值差值，所述电压幅值差值为所述负载电路的实时电压幅值和期望输出的电压幅值的差值；所述第二PID控制器与所述第二减法器相连接，用于调节所述第二减法器输出的电压幅值差值的输出量，以控制所述第二减法器输出的电压幅值差值的误差，并将包括所述调节后的电压幅值差值的所述电压幅值控制信号输出。

可选地，所述输入电流合成电路还包括第二乘法器，与所述延时电路和所述第二PID控制器相连接，用于将所述延时电路输出的与电压同相的信号与所述通过第二PID控制器调节后的电压幅值差值相乘，以得到跟踪的目标电流值。

可选地，所述输入电流合成电路还包括第三减法器；在所述功率因数校正电路结构不包括所述幅度环电路的情况下，所述第三减法器与所述延时电路和所述电流采样电路相连接，用于得到所述延时电路输出的与电压同相的信号与所述电流采样电路采集的电流信号的差值；在所述功率因数校正电路结构包括所述幅度环电路的情况下，所述第三减法器与所述第二乘法器和所述电流采样电路相连接，用于得到所述第二乘法器输出的跟踪的目标电流值与所述电流采样电路采集的电流信号的差值。

可选地，还包括：在所述负载电路设置有Mos管或者IGBT管；所述输入电流合成电路还包括滞环比较器、集成IC或运算放大器中其中一个，所述滞环比较器、集成IC或运算放大器中其中一个与所述第三减法器和所述负载电路中的Mos管或者IGBT管相连接，用于接收所述第三减法器输出的差值，并根据所述第三减法器输出的差值产生PWM波形，从而驱动所述Mos管或者IGBT管进行通断，合成所述与电压同相的输入电流波形。

本发明另一方面还提供了一种电器，具有以上任一项所述的功率因数校正电路结构。

可选地，所述电器包括空调。

本发明又一方面还提供了一种功率因数校正控制方法，包括：设置相位环电路，所述相位环电路与负载电路相连接，用于根据所述负载电路的电压信号和电流信号获得所述电压信号和所述电流信号的相位差，以实现电流与电压同相控制；设置输入电流合成电路，所述输入电流合成电路与所述相位环电路和所述负载电路相连接，用于将所述相位环电路获得的相位差和所述负载电路的电流信号合成为与电压同相的输入电流。

可选地，还包括设置幅度环电路，所述幅度环电路与所述输入电流合成电路相连接，用于根据所述负载电路的电压信号产生电压幅值控制信号；所述输入电流合成电路还用于：将所述相位环电路获得的相位差、所述幅度环电路输出的电压幅值控制信号和所述负载电路的电流信号合成为与电压同相的输入电流。

可选地，还包括设置电压采样电路和电流采样电路，分别用于采集所述负载电路的电压信号和电流信号；所述负载电路通过所述电压采样电路和所述电流采样电路，与所述相位环电路相连接；所述相位环电路还用于：根据所述电压采样电路采集的电压信号和所述电流采样电路采集的电流信号获得所述电压信号和所述电流信号的相位差，以实现电流与电压同相控制；在所述功率因数校正电路结构不包括所述幅度环电路的情况下，所述输入电流合成电路还用于：将所述相位环电路获得的相位差和所述电流采样电路采集的电流信号合成为与电压同相的输入电流；在所述功率因数校正电路结构包括所述幅度环电路的情况下，所述输入电流合成电路还用于：将所述相位环电路获得的相位差、所述幅度环电路输出的电压幅值控制信号和所述电流采样电路采集的电流信号合成为与电压同相的输入电流。

可选地，还包括通过所述电压采样电路和所述电流采样电路将所述负载电路的电压信号和电流信号转变为弱电信号后，输出给所述相位环电路。

可选地，还包括设置第一乘法器，所述电压采样电路和所述电流采样电路通过第一乘法器与所述相位环电路相连接；所述第一乘法器用于将所述电压采样电路采集到的负载电路的电压信号和所述电流采样电路采集到的负载电路的电流信号相乘后，输出给所述相位环电路。

可选地，所述电压采样电路和/或所述电流采样电路还包括转换单元，所述转换单元用于：将所述电压采样电路采集到的负载电路的电压信号和/或所述电流采样电路采集到的负载电路的电流信号进行数学变换，使所述负载电路的电压信号和电流信号的角频率相同，然后输出给所述第一乘法器。

可选地，所述相位环电路包括环路滤波器，所述环路滤波器与所述第一乘法器相连接，用于接收所述第一乘法器输出的信号，并滤掉所述第一乘法器输出的信号中的高频成分；所述环路滤波器的传递函数模型为其中p＝1/(T1+T2),z＝1/T1,T1和T2为环路滤波器的时间常数，K为待定系数，其值根据电路结构确定。

可选地，所述相位环电路还包括AD转换器和第一PID控制器；所述AD转换器与所述环路滤波器相连接，用于接收所述环路滤波器输出的模拟信号，并将所述环路滤波器输出的模拟信号转换成数字信号；所述第一PID控制器与所述AD转换器相连接，用于接收所述所述AD转换器输出的数字信号，并调节所述数字信号的幅值和相位的输出量，以控制所述数字信号的幅值和相位的误差。

可选地，所述相位环电路还包括反正弦处理器和累加器；所述反正弦处理器与所述第一PID控制器相连接，用于接收所述第一PID控制器输出的信号，并将所述第一PID控制器输出的信号进行反正弦函数的处理，得到所述第一PID控制器输出的信号的相位值；所述累加器与所述反正弦处理器相连接，用于接收所述反正弦处理器输出的信号的相位值，并将所述反正弦处理器输出的信号的相位值进行求平均值的计算。

可选地，还包括设置第一减法器，所述第一减法器与所述累加器和所述反正弦处理器相连接，用于将所述反正弦处理器输出的信号的相位值与所述累加器输出的平均值进行相减，得到所述电压信号和所述电流信号的相位差。

可选地，所述输入电流合成电路包括延时电路，所述延时电路与所述第一减法器相连接，用于将所述第一减法器得到的所述电压信号和所述电流信号的相位差转换到时域为用以得到与电压同相的信号,其转换的传递函数为其中，是延迟的时间。

可选地，在所述功率因数校正电路结构包括所述幅度环电路的情况下，所述幅度环电路包括第二减法器和第二PID控制器；所述第二减法器用于计算电压幅值差值，所述电压幅值差值为所述负载电路的实时电压幅值和期望输出的电压幅值的差值；所述第二PID控制器与所述第二减法器相连接，用于调节所述第二减法器输出的电压幅值差值的输出量，以控制所述第二减法器输出的电压幅值差值的误差，并将包括所述调节后的电压幅值差值的所述电压幅值控制信号输出。

可选地，所述输入电流合成电路还包括第二乘法器，与所述延时电路和所述第二PID控制器相连接，用于将所述延时电路输出的与电压同相的信号与所述通过第二PID控制器调节后的电压幅值差值相乘，以得到跟踪的目标电流值。

可选地，所述输入电流合成电路还包括第三减法器；在所述功率因数校正电路结构不包括所述幅度环电路的情况下，所述第三减法器与所述延时电路和所述电流采样电路相连接，用于得到所述延时电路输出的与电压同相的信号与所述电流采样电路采集的电流信号的差值；在所述功率因数校正电路结构包括所述幅度环电路的情况下，所述第三减法器与所述第二乘法器和所述电流采样电路相连接，用于得到所述第二乘法器输出的跟踪的目标电流值与所述电流采样电路采集的电流信号的差值。

可选地，还包括：在所述负载电路设置Mos管或者IGBT管；所述输入电流合成电路还包括滞环比较器、集成IC或运算放大器中其中一个，所述滞环比较器、集成IC或运算放大器中其中一个与所述第三减法器和所述负载电路中的Mos管或者IGBT管相连接，用于接收所述第三减法器输出的差值，并根据所述第三减法器输出的差值产生PWM波形，从而驱动所述Mos管或者IGBT管进行通断，合成所述与电压同相的输入电流波形。

本发明提供的技术方案不需要检测过零点相位即可达到控制电流相位的效果，由于不需要大量的过零检测，节省了许多芯片资源；利用锁相环的核心思想来对电流相位进行锁定，控制精度高，即使负载变化幅度大也不会失锁，使得PFC能更加稳定可靠地发挥其作用。进一步地，本发明提供的技术方案在功率因数校正电路结构包括幅度环电路的情况下，还可达到解耦控制电流相位与幅值的效果，由于实现了电流的相位和幅值的解耦控制，控制复杂程度大大降低；算法部分大多数在芯片上实现，节省了硬件的一些资源；在小信号模型的基础上，其核心思想是提炼自PLL(Phase Locked Loop，锁相环)的控制算法，实现的驱动方式还是利用滞环比较，两者的结合，算法上的创新以及现有驱动实现的稳定性大大提高了功率因数校正电路的可靠性。即使用于如空调变频器这类负载变化幅度较大的电器上也能达到理想的效果。一旦电流相位被锁定，不管空调器的工况变化的快慢都不会失锁，保持稳定的高功率因数。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明提供的功率因数校正电路结构的一种优选实施例的电路结构示意图；

图2是是本发明提供的功率因数校正电路结构的又一优选实施例的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等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。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明提供了一种功率因数校正电路结构。图1是本发明提供的功率因数校正电路结构的一种优选实施例的电路结构示意图。图1所示的标号为1的虚线矩形区域内表示负载电路；图1所示的标号为2的虚线矩形区域内表示相位环电路；图1所示的标号为3的虚线矩形区域内表示输入电流合成电路。如图1所示，本发明的功率因数校正电路结构包括：相位环电路2，与负载电路1相连接，用于根据所述负载电路1的电压信号和电流信号获得所述电压信号和所述电流信号的相位差，以实现电流与电压同相控制；输入电流合成电路3，与所述相位环电路2和所述负载电路1相连接，用于将所述相位环电路获得的相位差和所述负载电路的电流信号合成为与电压同相的输入电流。本方案区别于传统PFC电路的实现方法，主要是利用PLL(Phase Locked Loop，锁相环)的核心思想来校正输入电流与电压的相位差，相位环实现电流与电压同相控制，从而提高功率因素，一旦电流相位被锁定，不管电器的工况变化的快慢都不会失锁，保持稳定的高功率因数。

图2是是本发明提供的功率因数校正电路结构的又一优选实施例的电路结构示意图，图2所示的标号为4的虚线矩形区域内表示幅度环电路。如图2所示，根据本发明功率因数校正电路结构的一种实施方式，所述功率因数校正电路结构还包括幅度环电路4，与所述输入电流合成电路3相连接，用于根据所述负载电路1的电压信号产生电压幅值控制信号；所述输入电流合成电路3还用于：将所述相位环电路2获得的相位差、所述幅度环电路4输出的电压幅值控制信号和所述负载电路1的电流信号合成为与电压同相的输入电流。

如图1所示的功率因数校正电路结构的实施方式适用于电器负载不变的情况，由于电器负载不变所以不需要控制输出电压幅值，因此这种情况下不需要设置幅度环电路。与图1比较，如图2所示的功率因数校正电路结构的实施方式适用于电器负载变化幅度较大的情况，比如空调变频器就是这种情况，在这种情况下需要通过幅度环电路控制Boost升压电路的输出电压幅值，幅度环的作用是Boost升压电路中提升母线电压之用。而且在这种实施方式中，把控制环路分为相位环和幅度环，幅度环控制Boost升压电路的输出电压幅值，相位环实现电流与电压同相控制，最终实现了两个控制环路的解耦控制，因此与现有技术相比控制复杂程度大大降低。

根据本发明功率因数校正电路结构的一种实施方式，如图1和图2所示，还包括电压采样电路和电流采样电路，分别用于采集所述负载电路的电压信号和电流信号；所述负载电路1通过所述电压采样电路和所述电流采样电路，与所述相位环电路2相连接；所述相位环电路2还用于：根据所述电压采样电路采集的电压信号和所述电流采样电路采集的电流信号获得所述电压信号和所述电流信号的相位差，以实现电流与电压同相控制；在所述功率因数校正电路结构不包括所述幅度环电路4的情况下(如图1所示)，所述输入电流合成电路3还用于：将所述相位环电路2获得的相位差和所述电流采样电路采集的电流信号合成为与电压同相的输入电流；在所述功率因数校正电路结构包括所述幅度环电路4的情况下(如图2所示)，所述输入电流合成电路3还用于：将所述相位环电路2获得的相位差、所述幅度环电路4输出的电压幅值控制信号和所述电流采样电路采集的电流信号合成为与电压同相的输入电流。图1和图2中Ud表示所述负载电路1的输出电压。

根据本发明功率因数校正电路结构的一种实施方式，还包括通过所述电压采样电路和所述电流采样电路将所述负载电路1的电压信号和电流信号转变为弱电信号后，输出给所述相位环电路2。针对负载电路走的是强电，而PFC电路只能处理弱电信号的情况，通过采样电路实现这个功能，将信号转变为弱电信号，也就是转变为小信号，PFC电路的处理功能是建立在小信号模型基础上的。

根据本发明功率因数校正电路结构的一种实施方式，如图1和图2所示，还包括第一乘法器，所述电压采样电路和所述电流采样电路通过第一乘法器与所述相位环电路2相连接；所述第一乘法器用于将所述电压采样电路采集到的负载电路1的电压信号和所述电流采样电路采集到的负载电路1的电流信号相乘后，输出给所述相位环电路2。假设此时输出的电压此时输入电流为让两个小信号进行相乘，则两者信号相乘后的输出便成了

根据本发明功率因数校正电路结构的一种实施方式，所述电压采样电路和/或所述电流采样电路还包括转换单元，(图中未示出)，所述转换单元用于：将所述电压采样电路采集到的负载电路1的电压信号和/或所述电流采样电路采集到的负载电路1的电流信号进行数学变换，使所述负载电路1的电压信号和电流信号的角频率相同，然后输出给所述第一乘法器。经过采样电路的处理，假设此时输出的电压一般情况下输出的电压和输入电流两者的角频率是不相同的，但是经过数学公式的变化，可以让此时输入电流为

根据本发明功率因数校正电路结构的一种实施方式，如图1和图2所示，所述相位环电路2包括环路滤波器，所述环路滤波器与所述第一乘法器相连接，用于接收所述第一乘法器输出的信号，并滤掉所述第一乘法器输出的信号中的高频成分；所述环路滤波器的传递函数模型为其中p＝1/(T1+T2),z＝1/T1,T1和T2为环路滤波器的时间常数，T1＝R1*C,T2＝R2*C,R1和R2是图1和图2中环路滤波器电路的两个电阻阻值，R2是和电容C串联一起的那个电阻，R1是在干路上的那个电阻，C为图1和图2中环路滤波器电路的电容，K为待定系数，其值根据电路结构确定,应用于空调变频器的情况，可取值K＝1。图1和图2中的Uo表示环路滤波器的输出电压。在一种实施方式中，环路滤波器可以使用数字式的，这种情况效果可能会略差一些。

根据本发明功率因数校正电路结构的一种实施方式，如图1和图2所示，所述相位环电路2还包括AD转换器(图中未示出)和第一PID控制器；所述AD转换器与所述环路滤波器相连接，用于接收所述环路滤波器输出的模拟信号，并将所述环路滤波器输出的模拟信号转换成数字信号；所述第一PID控制器与所述AD转换器相连接，用于接收所述所述AD转换器输出的数字信号，并调节所述数字信号的幅值和相位的输出量，以控制所述数字信号的幅值和相位的误差。

根据本发明功率因数校正电路结构的一种实施方式，如图1和图2所示，所述相位环电路2还包括反正弦处理器和累加器；所述反正弦处理器与所述第一PID控制器相连接，用于接收所述第一PID控制器输出的信号，并将所述第一PID控制器输出的信号进行反正弦函数的处理，得到所述第一PID控制器输出的信号的相位值；所述累加器与所述反正弦处理器相连接，用于接收所述反正弦处理器输出的信号的相位值，并将所述反正弦处理器输出的信号的相位值进行求平均值的计算。

具体地，在以上实施例中，可使用MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)来实现AD转换器和反正弦处理器的功能。

根据本发明功率因数校正电路结构的一种实施方式，如图1和图2所示，还包括第一减法器，所述第一减法器与所述累加器和所述反正弦处理器相连接，用于将所述反正弦处理器输出的信号的相位值与所述累加器输出的平均值进行相减，得到所述电压信号和所述电流信号的相位差。

根据本发明功率因数校正电路结构的一种实施方式，如图1和图2所示，所述输入电流合成电路3包括延时电路，所述延时电路与所述第一减法器相连接，用于将所述第一减法器得到的所述电压信号和所述电流信号的相位差转换到时域为用以得到与电压同相的信号,其转换的传递函数为其中，是延迟的时间。

根据本发明功率因数校正电路结构的一种实施方式，如图2所示，在所述功率因数校正电路结构包括所述幅度环电路4的情况下，所述幅度环电路4包括第二减法器和第二PID控制器；所述第二减法器用于计算电压幅值差值，所述电压幅值差值为所述负载电路1的实时电压幅值和期望输出的电压幅值的差值；所述第二PID控制器与所述第二减法器相连接，用于调节所述第二减法器输出的电压幅值差值的输出量，以控制所述第二减法器输出的电压幅值差值的误差，并将包括所述调节后的电压幅值差值的所述电压幅值控制信号输出。图2中Ud表示所述负载电路1的实时电压幅值，U*表示期望输出的电压幅值。

根据本发明功率因数校正电路结构的一种实施方式，如图2所示，所述输入电流合成电路4还包括第二乘法器，与所述延时电路和所述第二PID控制器相连接，用于将所述延时电路输出的与电压同相的信号与所述通过第二PID控制器调节后的电压幅值差值相乘，以得到跟踪的目标电流值。

根据本发明功率因数校正电路结构的一种实施方式，所述输入电流合成电路3还包括第三减法器；在所述功率因数校正电路结构不包括所述幅度环电路4的情况下，如图1所示，所述第三减法器与所述延时电路和所述电流采样电路相连接，用于得到所述延时电路输出的与电压同相的信号与所述电流采样电路采集的电流信号的差值；在所述功率因数校正电路结构包括所述幅度环电路4的情况下，如图2所示，所述第三减法器与所述第二乘法器和所述电流采样电路相连接，用于得到所述第二乘法器输出的跟踪的目标电流值与所述电流采样电路采集的电流信号的差值。

根据本发明功率因数校正电路结构的一种实施方式，如图1和图2所示，还包括：在所述负载电路1设置有Mos管或者IGBT管；所述输入电流合成电路3还包括滞环比较器、集成IC或运算放大器中其中一个，所述滞环比较器、集成IC或运算放大器中其中一个与所述第三减法器和所述负载电路中的Mos管或者IGBT管相连接，用于接收所述第三减法器输出的差值，并根据所述第三减法器输出的差值产生PWM波形，从而驱动所述Mos管或者IGBT管进行通断，合成所述与电压同相的输入电流波形。

本发明另一方面还提供了一种电器，具有以上任一项所述的功率因数校正电路结构。根据本发明电器的一种实施方式，所述电器包括空调。本发明的技术方案可用于实施空调变频器的功率因数校正。

本发明又一方面还提供了一种功率因数校正控制方法。参见图1，本发明功率因数校正控制方法包括：设置相位环电路2，所述相位环电路2与负载电路1相连接，用于根据所述负载电路1的电压信号和电流信号获得所述电压信号和所述电流信号的相位差，以实现电流与电压同相控制；设置输入电流合成电路3，所述输入电流合成电路3与所述相位环电路2和所述负载电路1相连接，用于将所述相位环电路2获得的相位差和所述负载电路1的电流信号合成为与电压同相的输入电流。

根据本发明功率因数校正控制方法的一种实施方式，参见图2，还包括设置幅度环电路4，所述幅度环电路4与所述输入电流合成电路3相连接，用于根据所述负载电路1的电压信号产生电压幅值控制信号；所述输入电流合成电路3还用于：将所述相位环电路2获得的相位差、所述幅度环电路4输出的电压幅值控制信号和所述负载电路1的电流信号合成为与电压同相的输入电流。

根据本发明功率因数校正控制方法的一种实施方式，参见图1和图2，还包括设置电压采样电路和电流采样电路，分别用于采集所述负载电路的电压信号和电流信号；所述负载电路1通过所述电压采样电路和所述电流采样电路，与所述相位环电路2相连接；所述相位环电路2还用于：根据所述电压采样电路采集的电压信号和所述电流采样电路采集的电流信号获得所述电压信号和所述电流信号的相位差，以实现电流与电压同相控制；在所述功率因数校正电路结构不包括所述幅度环电路4的情况下，参见图1，所述输入电流合成电路3还用于：将所述相位环电路2获得的相位差和所述电流采样电路采集的电流信号合成为与电压同相的输入电流；在所述功率因数校正电路结构包括所述幅度环电路4的情况下，参见图2，所述输入电流合成电路3还用于：将所述相位环电路2获得的相位差、所述幅度环电路4输出的电压幅值控制信号和所述电流采样电路采集的电流信号合成为与电压同相的输入电流。

根据本发明功率因数校正控制方法的一种实施方式，参见图1和图2，还包括通过所述电压采样电路和所述电流采样电路将所述负载电路1的电压信号和电流信号转变为弱电信号后，输出给所述相位环电路2。

根据本发明功率因数校正控制方法的一种实施方式，参见图1和图2，还包括设置第一乘法器，所述电压采样电路和所述电流采样电路通过第一乘法器与所述相位环电路2相连接；所述第一乘法器用于将所述电压采样电路采集到的负载电路1的电压信号和所述电流采样电路采集到的负载电路1的电流信号相乘后，输出给所述相位环电路2。

根据本发明功率因数校正控制方法的一种实施方式，参见图1和图2，所述电压采样电路和/或所述电流采样电路还包括转换单元，(图中未示出)，所述转换单元用于：将所述电压采样电路采集到的负载电路1的电压信号和/或所述电流采样电路采集到的负载电路1的电流信号进行数学变换，使所述负载电路1的电压信号和电流信号的角频率相同，然后输出给所述第一乘法器。

根据本发明功率因数校正控制方法的一种实施方式，参见图1和图2，所述相位环电路2包括环路滤波器，所述环路滤波器与所述第一乘法器相连接，用于接收所述第一乘法器输出的信号，并滤掉所述第一乘法器输出的信号中的高频成分；所述环路滤波器的传递函数模型为其中p＝1/(T1+T2),z＝1/T1,T1和T2为环路滤波器的时间常数，K为待定系数，其值根据电路结构确定。

根据本发明功率因数校正控制方法的一种实施方式，参见图1和图2，所述相位环电路2还包括AD转换器和第一PID控制器；所述AD转换器与所述环路滤波器相连接，用于接收所述环路滤波器输出的模拟信号，并将所述环路滤波器输出的模拟信号转换成数字信号；所述第一PID控制器与所述AD转换器相连接，用于接收所述所述AD转换器输出的数字信号，并调节所述数字信号的幅值和相位的输出量，以控制所述数字信号的幅值和相位的误差。

根据本发明功率因数校正控制方法的一种实施方式，参见图1和图2，所述相位环电路2还包括反正弦处理器和累加器；所述反正弦处理器与所述第一PID控制器相连接，用于接收所述第一PID控制器输出的信号，并将所述第一PID控制器输出的信号进行反正弦函数的处理，得到所述第一PID控制器输出的信号的相位值；所述累加器与所述反正弦处理器相连接，用于接收所述反正弦处理器输出的信号的相位值，并将所述反正弦处理器输出的信号的相位值进行求平均值的计算。

根据本发明功率因数校正控制方法的一种实施方式，参见图1和图2，还包括设置第一减法器，所述第一减法器与所述累加器和所述反正弦处理器相连接，用于将所述反正弦处理器输出的信号的相位值与所述累加器输出的平均值进行相减，得到所述电压信号和所述电流信号的相位差。

根据本发明功率因数校正控制方法的一种实施方式，参见图1和图2，所述输入电流合成电路3包括延时电路，所述延时电路与所述第一减法器相连接，用于将所述第一减法器得到的所述电压信号和所述电流信号的相位差转换到时域为用以得到与电压同相的信号,其转换的传递函数为其中，是延迟的时间。

根据本发明功率因数校正控制方法的一种实施方式，参见图2，在所述功率因数校正电路结构包括所述幅度环电路4的情况下，所述幅度环电路4包括第二减法器和第二PID控制器；所述第二减法器用于计算电压幅值差值，所述电压幅值差值为所述负载电路1的实时电压幅值和期望输出的电压幅值的差值；所述第二PID控制器与所述第二减法器相连接，用于调节所述第二减法器输出的电压幅值差值的输出量，以控制所述第二减法器输出的电压幅值差值的误差，并将包括所述调节后的电压幅值差值的所述电压幅值控制信号输出。

根据本发明功率因数校正控制方法的一种实施方式，参见图2，在所述功率因数校正电路结构包括所述幅度环电路4的情况下，所述输入电流合成电路3还包括第二乘法器，与所述延时电路和所述第二PID控制器相连接，用于将所述延时电路输出的与电压同相的信号与所述通过第二PID控制器调节后的电压幅值差值相乘，以得到跟踪的目标电流值。

根据本发明功率因数校正控制方法的一种实施方式，参见图1和图2，所述输入电流合成电路3还包括第三减法器；在所述功率因数校正电路结构不包括所述幅度环电路4的情况下，参见图1，所述第三减法器与所述延时电路和所述电流采样电路相连接，用于得到所述延时电路输出的与电压同相的信号与所述电流采样电路采集的电流信号的差值；在所述功率因数校正电路结构包括所述幅度环电路4的情况下，参见图2，所述第三减法器与所述第二乘法器和所述电流采样电路相连接，用于得到所述第二乘法器输出的跟踪的目标电流值与所述电流采样电路采集的电流信号的差值。

根据本发明功率因数校正控制方法的一种实施方式，参见图1和图2，还包括：在所述负载电路1设置Mos管或者IGBT管；所述输入电流合成电路3还包括滞环比较器、集成IC或运算放大器中其中一个，所述滞环比较器、集成IC或运算放大器中其中一个与所述第三减法器和所述负载电路中的Mos管或者IGBT管相连接，用于接收所述第三减法器输出的差值，并根据所述第三减法器输出的差值产生PWM波形，从而驱动所述Mos管或者IGBT管进行通断，合成所述与电压同相的输入电流波形。

本发明提供的技术方案不需要检测过零点相位即可达到控制电流相位的效果，由于不需要大量的过零检测，节省了许多芯片资源；利用锁相环的核心思想来对电流相位进行锁定，控制精度高，即使负载变化幅度大也不会失锁，使得PFC能更加稳定可靠地发挥其作用。进一步地，本发明提供的技术方案在功率因数校正电路结构包括幅度环电路的情况下，还可达到解耦控制电流相位与幅值的效果，由于实现了电流的相位和幅值的解耦控制，控制复杂程度大大降低；算法部分大多数在芯片上实现，节省了硬件的一些资源；在小信号模型的基础上，其核心思想是提炼自PLL的控制算法，实现的驱动方式还是利用滞环比较，两者的结合，算法上的创新以及现有驱动实现的稳定性大大提高了功率因数校正电路的可靠性。即使用于如空调变频器这类负载变化幅度较大的电器上也能达到理想的效果。一旦电流相位被锁定，不管空调器的工况变化的快慢都不会失锁，保持稳定的高功率因数。

本文中所描述的功能可在硬件、由处理器执行的软件、固件或其任何组合中实施。如果在由处理器执行的软件中实施，那么可将功能作为一或多个指令或代码存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体予以传输。其它实例及实施方案在本发明及所附权利要求书的范围及精神内。举例来说，归因于软件的性质，上文所描述的功能可使用由处理器、硬件、固件、硬连线或这些中的任何者的组合执行的软件实施。此外，各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为控制装置的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。