Pfc电路的控制方法和装置与pfc电路及数字电源的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种PFC电路的控制方法和装置与PFC电路及数字电源，该PFC电路的控制方法包括：获取PFC电路输出电压的目标值；检测PFC电路输出电压的实际值；根据输出电压的目标值与实际值之间的差值的绝对值的大小对PFC电路电压环的设定值进行赋值；按照设定值通过电压环控制PFC电路。通过检测当前电路实际输出电压与目标值的差值，对电压环的设定值参数进行实时调整，使电路的输出电压缓慢上升，通过限制升压速度保证了启动电流不会过大，从而避免了直接使用电路的控制目标值直接作为电压环的设定值，使PFC电路的输出电压突然增大，导致电流瞬间上升带来的可靠性降低。提高了PFC电路的安全性和可靠性。
【专利说明】PFC电路的控制方法和装置与PFC电路及数字电源
【技术领域】
[0001]本发明涉及电源领域，具体而言，涉及一种PFC电路的控制方法和装置与PFC电路及数字电源。
【背景技术】
[0002]随着电源系统的性能和功率的不断提高，实现电源性能指标所必需的元件数量和成本也随之增加，越来越多的控制需要通过数字电路实现。数字电源是采用数字方式实现电源的控制、保护回路与通信接口的新型电源技术。可编程、响应性和数字环路控制是数字电源的主要特征。
[0003]数字电源中的功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)电路用于提高数字电源的功率因数，从而减小功率交换的损失。一般数字电源的功率因数校正单元的控制是通过电压环和电流环的双闭环控制进行，其中电压环用于稳定电压输出，同时提供基准电流幅值，电流环用于控制输入电流的相位与输入电压的相位同步，将数字电源的输出电压稳定于电压环的设定值。
[0004]但是数字电源中的功率因数校正(Power Factor Correction, PFC)电路,特别对于带有升压功能的PFC电路在启动过程中，存在启动电流较大，出现过热现象，严重时会烧毁元器件，降低了 PFC电路和数字电源的可靠性。
[0005]现有技术中PFC电路启动电流较大造成可靠性低的问题，尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0006]本发明旨在提供一种PFC电路的控制方法和装置与PFC电路及数字电源，以解决现有技术中PFC电路启动电流较大造成可靠性低问题。
[0007]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种PFC电路的控制方法。该PFC电路的控制方法包括:获取PFC电路输出电压的目标值；检测PFC电路输出电压的实际值；根据输出电压的目标值与实际值之间的差值的绝对值的大小对PFC电路电压环的设定值进行赋值；按照设定值通过电压环控制PFC电路。
[0008]进一步地，根据输出电压的目标值与实际值之间的差值的绝对值对PFC电路电压环的设定值进行赋值包括:计算输出电压的目标值与实际值之间的差值；比较差值的绝对值与预设阈值的大小；根据比较结果对PFC电路电压环的设定值进行赋值。
[0009]进一步地，根据比较结果对PFC电路电压环的设定值进行赋值包括:当差值的绝对值大于阈值时，以设定值与预设增值的和重新赋值设定值；当差值的绝对值不大于阈值时，以目标值赋值设定值。
[0010]进一步地，预设阈值等于目标值与第一预设值的乘积。
[0011]进一步地，预设增值等于输出电压的目标值与实际值之间的差值与第二预设值的乘积。[0012]进一步地，按照设定值通过电压环控制PFC电路包括:按照设定值通过电压环输出控制PFC电路中开关管的PWM信号，PWM信号的占空比随设定值的大小变化。
[0013]根据本发明的另一个方面，提供了一种PFC电路的控制装置。该PFC电路的控制装置包括:目标值获取模块，用于获取PFC电路输出电压的目标值；电压检测模块，用于检测PFC电路输出电压的实际值；参数赋值模块，用于根据输出电压的目标值与实际值之间的差值的绝对值的大小对PFC电路电压环的设定值进行赋值；控制模块，用于按照设定值通过电压环控制PFC电路。
[0014]进一步地，参数赋值模块包括:计算子模块，用于计算输出电压的目标值与实际值之间的差值；比较子模块，用于比较差值的绝对值与预设阈值的大小；设定值赋值子模块，用于根据比较结果对PFC电路电压环的设定值进行赋值。
[0015]根据本发明的另一个方面，提供了一种PFC电路。该PFC电路包括上述任一种PFC电路的控制装置。
[0016]根据本发明的另一个方面，提供了一种数字电源。该数字电源包括上述PFC电路。
[0017]应用本发明的技术方案，本发明的PFC电路的控制方法包括:获取PFC电路输出电压的目标值；检测PFC电路输出电压的实际值；根据输出电压的目标值与实际值之间的差值的绝对值的大小对PFC电路电压环的设定值进行赋值；按照设定值通过电压环控制PFC电路。通过检测当前电路实际输出电压与目标值的差值，对电压环的设定值参数进行实时调整，使电路的输出电压缓慢上升，通过限制升压速度保证了启动电流不会过大，从而避免了直接使用电路的控制目标值直接作为电压环的设定值，使PFC电路的输出电压突然增大，导致电流瞬间上升带来的可靠性降低。提高了 PFC电路的安全性和可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，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:
[0019]图1是根据本发明实施例的PFC电路的控制装置的示意图；
[0020]图2是根据本发明实施例的PFC电路的示意图；
[0021]图3是根据本发明实施例的PFC电路的控制方法的示意图；
[0022]图4是根据本发明优选实施例的PFC电路的控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0023]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0024]本发明实施例提供了一种PFC电路的控制装置，图1是根据本发明实施例的PFC电路的控制装置的示意图，如图1所示，本发明实施例提供的PFC电路的控制装置包括:目标值获取模块11，用于获取PFC电路输出电压的目标值；电压检测模块13，用于检测PFC电路输出电压的实际值；参数赋值模块15，用于根据输出电压的目标值与实际值之间的差值的绝对值的大小对PFC电路电压环的设定值进行赋值；控制模块17，用于按照设定值通过电压环控制PFC电路。
[0025]应用本发明实施例的PFC电路控制装置，通过检测当前电路实际输出电压与目标值的差值，对电压环的设定值参数进行实时调整，使电路的输出电压缓慢上升，通过限制升压速度保证了启动电流不会过大，从而避免了直接使用电路的控制目标值直接作为电压环的设定值，使PFC电路的输出电压突然增大，导致电流瞬间上升带来的可靠性降低。提高了PFC电路的安全性和可靠性。
[0026]其中，参数赋值模块15具体可以包括:计算子模块，用于计算输出电压的目标值与实际值之间的差值；比较子模块，用于比较差值的绝对值与预设阈值的大小；设定值赋值子模块，用于根据比较结果对PFC电路电压环的设定值进行赋值。从而结合输出电压的目标值和实际值对PFC电路进行控制，既保证了使PFC电路的输出电压达到目标值，又考虑了实际的工作状态。
[0027]上述根据比较结果对PFC电路电压环的设定值进行赋值可以包括:当上述差值的绝对值大于阈值时，以设定值与预设增值的和重新赋值设定值；当差值的绝对值不大于阈值时，以目标值赋值设定值。也就是说在实际值接近目标值时，控制PFC电路实现目标，当实际值与目标值的差距仍然较大时，逐步地增大设定值，从而稳步的提升PFC输出电压。
[0028]设定值增大的幅度，也就是上述预设增值的设定可以为预设增值等于输出电压的目标值与实际值之间的差值与第二预设值的乘积，其中第二预设值的大小可以根据实际控制需要灵活设定，当要求PFC电路较快达到目标状态时，第二预设值需要设置得大一些，当要求安全性更高时，第二预设值需要设置得小一些。也就是说第二预设值越大，升压速度越快。该值一般取值在5%至20%。
[0029]上述阈值的大小可以等于目标值与第一预设值的乘积。同样该阈值越大，控制速度越快。
[0030]控制模块17的执行步骤具体可以是按照设定值通过电压环输出控制PFC电路中开关管的PWM信号，该PWM信号的占空比随设定值的大小变化。
[0031]本发明实施例还提供了一种PFC电路，包括本发明实施例上述内容所提供的任一种PFC电路的控制装置。图2是根据本发明实施例的PFC电路的示意图，如图所示，整流桥21将交流电源AC转换为直流，PFC电路20包括电感L1、开关管Ql、二极管Dl，PFC电路控制装置通过对电压和电流的采集对开关管进行控制，以达到提高功率因数和升压的目的。PFC电路控制装置的电压检测模块13通过检测输出电压，并调整电压环的设定值，并通过控制模块17按照设定值通过电压环输出控制PFC电路中开关管的PWM信号。图2中仅示出了单相PFC电路的结构，但是本实施例的PFC电路和PFC电路控制装置也可以应用于三相的PFC电路中。只需要要增加电压的监控点，并对三相的开关管发出对应的PWM驱动信号。
[0032]本发明实施例还提供了一种数字电源，包括了上述PFC电路，并使用上述PFC电路的控制装置进行控制。
[0033]本发明实施例还提供了一种PFC电路的控制方法，该PFC电路的控制方法可以通过本发明上述实施例所提供的任一种PFC电路的控制装置来执行，并且，该PFC电路的控制方法可以应用于包括以上PFC电路，图3是根据本发明实施例的PFC电路的控制方法的示意图，如图所示，该PFC电路的控制方法包括:
[0034]步骤S31，获取PFC电路输出电压的目标值；
[0035]步骤S33，检测PFC电路输出电压的实际值；
[0036]步骤S35，根据输出电压的目标值与实际值之间的差值的绝对值的大小对PFC电路电压环的设定值进行赋值；
[0037]步骤S37，按照设定值通过电压环控制PFC电路。
[0038]通过检测当前电路实际输出电压与目标值的差值，对电压环的设定值参数进行实时调整，使电路的输出电压缓慢上升，通过限制升压速度保证了启动电流不会过大，从而避免了直接使用电路的控制目标值直接作为电压环的设定值，使PFC电路的输出电压突然增大，导致电流瞬间上升带来的可靠性降低。提高了 PFC电路的安全性和可靠性。
[0039]其中，步骤S35具体可以包括:计算输出电压的目标值与实际值之间的差值；比较差值的绝对值与预设阈值的大小；根据比较结果对PFC电路电压环的设定值进行赋值。上述根据比较结果对PFC电路电压环的设定值进行赋值具体可以包括:当差值的绝对值大于阈值时，以设定值与预设增值的和重新赋值设定值；当差值的绝对值不大于阈值时，以目标值赋值设定值。从而结合输出电压的目标值和实际值对PFC电路进行控制，既保证了使PFC电路的输出电压达到目标值，又考了实际的工作状态。
[0040]上述预设阈值的取值等于目标值与第一预设值的乘积，预设增值的取值等于输出电压的目标值与实际值之间的差值与第二预设值的乘积。设定值增大的幅度，也就是上述预设增值的设定可以为预设增值等于输出电压的目标值与实际值之间的差值与第二预设值的乘积，其中第二预设值的大小可以根据实际控制需要灵活设定，当要求PFC电路较快达到目标状态时，第二预设值需要设置得大一些，当要求安全性更高时，第二预设值需要设置得小一些。也就是说第二预设值越大，升压速度越快。该值一般取值在5%至20%。
[0041]上述阈值的大小可以等于目标值与第一预设值的乘积。同样该阈值越大，控制速度越快。
[0042]步骤S37可以包括:按照设定值通过电压环输出控制PFC电路中开关管的PWM信号，PWM信号的占空比随设定值的大小变化。
[0043]图4是根据本发明优选实施例的PFC电路的控制方法的流程图，如图所示，本发明优选实施例的PFC电路的控制方法具体流程为:
[0044]PFC电路启动；
[0045]获取PFC电路输出电压应该达到目标值参数；
[0046]通过电压测量装置检测输出电压的实际值；
[0047]比较输出电压的目标值与实际值之间的差值的绝对值与阈值的大小，当输出电压的目标值与实际值之间的差值的绝对值不大于阈值时，将PFC电路电压环控制的设定值赋值为上述目标值，当输出电压的目标值与实际值之间的差值的绝对值大于阈值时，将PFC电路电压环控制的设定值赋值为当前设定值加上目标值与实际值差值的10%，其中2%和10%的两个预设值可以根据控制的要求灵活进行改变；
[0048]按照设定值通过电压环控制PFC电路，也就是说当前输出电压接近目标值时，直接按照目标值控制PFC电路，如果当前输出电压与目标值相差较大时，逐步增大设定值，增大的幅度根据差值的大小确定；
[0049]判断控制过程是否结束，也就是判断PFC电路已经达到预设的控制目标，若控制未完成返回检测实际值的步骤，进行循环控制，直至PFC电路已经达到预设的控制目标。
[0050]以PFC电路升压目标为380V为例，初始时220V市电电压经过整流桥整流后输出约310V，初始时PFC电路的开关管处于关断状态，PFC电路的输出电压等于输入电压 310V，380V*2 % = 7.6V，此时 | 380-310 | = 70V, 70V > 7.6V，此时设定值赋值为310+(380-310) *10%= 317V，控制PFC电压环将设定值317V作为再次升压的目标，升压完成后再次检测当前输出电压值，再进行第二次比较，如此循环。当满足1380-当前检测值< 7.6V时，设定值赋值为380V，完成升压调节。
[0051]应用本发明实施例的PFC电路控制方法和控制装置，通过检测当前电路实际输出电压与目标值的差值，对电压环的设定值参数进行实时调整，使电路的输出电压缓慢上升，通过限制升压速度保证了启动电流不会过大，从而避免了直接使用电路的控制目标值直接作为电压环的设定值，使PFC电路的输出电压突然增大，导致电流瞬间上升带来的可靠性降低。提高了 PFC电路的安全性和可靠性。
[0052]显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0053]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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保护范围之内。
【权利要求】
1.一种PFC电路的控制方法，其特征在于，包括: 获取所述PFC电路输出电压的目标值； 检测所述PFC电路输出电压的实际值； 根据所述输出电压的目标值与所述实际值之间的差值的绝对值的大小对PFC电路电压环的设定值进行赋值； 按照所述设定值通过电压环控制所述PFC电路。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，根据所述输出电压的目标值与所述实际值之间的差值的绝对值对所述PFC电路电压环的设定值进行赋值包括: 计算所述输出电压的目标值与所述实际值之间的差值； 比较所述差值的绝对值与预设阈值的大小； 根据比较结果对所述PFC电路电压环的设定值进行赋值。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，根据比较结果对所述PFC电路电压环的设定值进行赋值包括: 当所述差值的绝对值大于所述阈值时，以设定值与预设增值的和重新赋值所述设定值； 当所述差值的绝对值不大于所述阈值时，以所述目标值赋值所述设定值。
4.根据权利要求2或3所述的控制方法，其特征在于，所述预设阈值等于所述目标值与第一预设值的乘积。
5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述预设增值等于所述输出电压的目标值与所述实际值之间的差值与第二预设值的乘积。
6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，按照所述设定值通过电压环控制所述PFC电路包括:按照所述设定值通过电压环输出控制所述PFC电路中开关管的PWM信号，所述PWM信号的占空比随所述设定值的大小变化。
7.—种PFC电路的控制装置，其特征在于，包括: 目标值获取模块，用于获取所述PFC电路输出电压的目标值； 电压检测模块，用于检测所述PFC电路输出电压的实际值； 参数赋值模块，用于根据所述输出电压的目标值与所述实际值之间的差值的绝对值的大小对PFC电路电压环的设定值进行赋值； 控制模块，用于按照所述设定值通过电压环控制所述PFC电路。
8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述参数赋值模块包括: 计算子模块，用于计算所述输出电压的目标值与所述实际值之间的差值； 比较子模块，用于比较所述差值的绝对值与预设阈值的大小； 设定值赋值子模块，用于根据比较结果对所述PFC电路电压环的设定值进行赋值。
9.一种PFC电路，其特征在于，包括根据权利要求7或8所述的PFC电路的控制装置。
10.一种数字电源，其特征在于，包括根据权利要求9所述的PFC电路。
【文档编号】H02M1/42GK103532369SQ201210232953
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年7月5日 优先权日:2012年7月5日
【发明者】孙丰涛, 胡晰怡, 曹成, 赵志刚, 吕向前 申请人:珠海格力电器股份有限公司