功率因数校正电路及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种功率因数校正电路及其控制方法。其中，功率因数校正电路包括：校正单元，包括电感和开关模块；电流检测单元，用于检测流通电感的电感电流；电压环控制单元，用于获取校正单元的输出电压并计算与输出电压相对应的调节电压；电流环控制单元，用于控制开关模块导通或截止，包括：电阻，第一端与电流检测单元相连接；积分复位电路，与电压环控制单元相连接；以及比较器，第一输入端与电阻的第二端相连接，第二输入端与积分复位电路的输出端相连接，输出端与开关模块相连接。通过本发明，解决了现有技术中功率因数校正电路的主电路占用面积大的问题，进而达到了降低主电路电路面积，降低成本投入的效果。
【专利说明】功率因数校正电路及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子领域，具体而言，涉及一种功率因数校正电路及其控制方法。【背景技术】
[0002]传统的升压型(即，BOOST型)功率因数校正(Power Factor Correction,简称PFC)控制电路如图1所示，通常由校正单元主电路、控制单元电路和检测单元电路三部分组成，其中，校正单元包括整流模块1、电感L、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，简称IGBT)开关模块、二极管Dl、电容和负载；控制单元包括由乘法器组成的电流环控制电路和电压环控制电路；检测单元包括三个信号检测单元:前馈输入电压检测单元2、电流检测单元3及反馈输出电压检测单元4。此种基于三个检测单元的PFC控制电路，需要在主电路上设置三个检测模块，使得对于功率因数校正的控制方式不管是硬件实现方式还是软件的数字实现方式都较复杂；同时，由于采用的检测单元较多，增加了功率因数校正电路的主电路的成本及面积。
[0003]针对相关技术中功率因数校正电路的主电路占用面积大的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于提供一种功率因数校正电路及其控制方法，以解决现有技术中功率因数校正电路的主电路占用面积大的问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种功率因数校正电路，包括:校正单元，包括电感和控制电感储能或放电的开关模块；电流检测单元，检测端设置在校正单元上，用于检测流通电感的电感电流；电压环控制单元，用于获取校正单元的输出电压并计算与输出电压相对应的调节电压；电流环控制单元，与电流检测单元的输出端和电压环控制单元的输出端分别相连接，用于根据电感电流和调节电压控制开关模块导通或截止，其中，电流环控制单元包括:电阻，第一端与电流检测单元的输出端相连接；积分复位电路，与电压环控制单元的输出端相连接；以及比较器，第一输入端与电阻的第二端相连接，第二输入端与积分复位电路的输出端相连接，输出端与开关模块相连接。
[0006]进一步地，功率因数校正电路还包括:输出电压估算单元，连接在电流检测单元的输出端与电压环控制单元的输入端之间，用于根据电感电流计算电感电压，并通过电感电压估算校正单元的输出电压。
[0007]进一步地，输出电压估算单元包括:第一乘法器，连接于电流检测单元的输出端，用于在开关模块导通时根据电感电流计算电感电压，得到第一电感电压；第二乘法器，连接于电流检测单元的输出端，用于在开关模块截止时根据电感电流计算电感电压，得到第二电感电压；以及加法器，正相输入端与第一乘法器相连接，反相输入端与第二乘法器相连接，输出端与电压环控制单元的输入端相连接。
[0008]进一步地,功率因数校正电路还包括:电压检测单元，检测端设置在校正单元上，用于检测校正単元的输出电压，输出端与电压环控制单元的输入端相连接。
[0009]为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种功率因数校正电路，包括:校正単元，包括电感和控制电感储能或放电的开关模块；输入电压检测单元，检测端设置在校正单元上，用于检测校正单元的输入电压；电流检测单元，检测端设置在校正单元上，用于检测流通电感的电感电流；输出电压估算単元，与电流检测单元的输出端相连接，用于根据电感电流计算电感电压，并通过电感电压估算校正単元的输出电压；电压环控制単元，与输出电压估算单元相连接，用于输出与输出电压相对应的调节电压；电流环控制单元，输入端与输入电压检测単元的输出端、电流检测单元的输出端和电压环控制单元的输出端分别相连接，输出端与开关模块相连接。
[0010]进ー步地，输出电压估算単元包括:第一乘法器，连接于电流检测单元的输出端，用于在开关模块导通时根据电感电流计算电感电压，得到第一电感电压；第二乘法器，连接于电流检测单元的输出端，用于在开关模块截止时根据电感电流计算电感电压，得到第二电感电压；以及加法器，正相输入端与第一乘法器相连接，反相输入端与第二乘法器相连接，输出端与电压环控制单元的输入端相连接。
[0011]为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种功率因数校正电路的控制方法，功率因数校正电路包括校正单元和电流检测单元，其中，校正单元包括电感和控制电感储能或放电的开关模块，电流检测单元用于检测流通电感的电感电流，控制方法包括:获取校正単元的输出电压；计算与输出电压相对应的调节电压；以及根据电感电流和调节电压控制开关模块导通或截止。
[0012]进ー步地， 获取校正単元的输出电压包括:根据电感电流计算电感电压；以及通过电感电压估算校正单元的输出电压。
[0013]进ー步地，根据电感电流计算电感电压以及通过电感电压估算校正単元的输出电压包括:在开关模块导通时根据电感电流计算电感电压，得到第一电感电压；在开关模块截止时根据电感电流计算电感电压，得到第二电感电压；以及对第一电感电压和第二电感电压进行加法求和，得到输出电压。
[0014]进ー步地，控制开关模块导通或截止包括:控制校正単元的开关周期T和开关模块的导通占空比D满足以下公式:
[0015]
【权利要求】
1.一种功率因数校正电路，其特征在于，包括: 校正单元，包括电感和控制所述电感储能或放电的开关模块； 电流检测单元，检测端设置在所述校正单元上，用于检测流通所述电感的电感电流； 电压环控制单元，用于获取所述校正单元的输出电压并计算与所述输出电压相对应的调节电压； 电流环控制单元，与所述电流检测单元的输出端和所述电压环控制单元的输出端分别相连接，用于根据所述电感电流和所述调节电压控制所述开关模块导通或截止， 其中， 所述电流环控制单元包括: 电阻，第一端与所述电流检测单元的输出端相连接； 积分复位电路，与所述电压环控制单元的输出端相连接；以及比较器，第一输入端与所述电阻的第二端相连接，第二输入端与所述积分复位电路的输出端相连接，输出端与所述开关模块相连接。
2.根据权利要求1所述的功率因数校正电路，其特征在于，还包括: 输出电压估算单元，连接在所述电流检测单元的输出端与所述电压环控制单元的输入端之间，用于根据所述电感电流计算所述电感电压，并通过所述电感电压估算所述校正单兀的输出电压。
3.根据权利要求2所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述输出电压估算单元包·括: 第一乘法器，连接于所述电流检测单元的输出端，用于在所述开关模块导通时根据所述电感电流计算所述电感电压，得到第一电感电压； 第二乘法器，连接于所述电流检测单元的输出端，用于在所述开关模块截止时根据所述电感电流计算所述电感电压，得到第二电感电压；以及 加法器，正相输入端与所述第一乘法器相连接，反相输入端与所述第二乘法器相连接，输出端与所述电压环控制单元的输入端相连接。
4.根据权利要求1所述的功率因数校正电路，其特征在于，还包括: 电压检测单元，检测端设置在所述校正单元上，用于检测所述校正单元的输出电压，输出端与所述电压环控制单元的输入端相连接。
5.一种功率因数校正电路，其特征在于，包括: 校正单元，包括电感和控制所述电感储能或放电的开关模块； 输入电压检测单元，检测端设置在所述校正单元上，用于检测所述校正单元的输入电压； 电流检测单元，检测端设置在所述校正单元上，用于检测流通所述电感的电感电流；输出电压估算单元，与所述电流检测单元的输出端相连接，用于根据所述电感电流计算所述电感电压，并通过所述电感电压估算所述校正单元的输出电压； 电压环控制单元，与所述输出电压估算单元相连接，用于输出与所述输出电压相对应的调节电压； 电流环控制单元，输入端与所述输入电压检测单元的输出端、所述电流检测单元的输出端和所述电压环控制单元的输出端分别相连接，输出端与所述开关模块相连接。
6.根据权利要求5所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述输出电压估算单元包括: 第一乘法器，连接于所述电流检测单元的输出端，用于在所述开关模块导通时根据所述电感电流计算所述电感电压，得到第一电感电压； 第二乘法器，连接于所述电流检测单元的输出端，用于在所述开关模块截止时根据所述电感电流计算所述电感电压，得到第二电感电压；以及 加法器，正相输入端与所述第一乘法器相连接，反相输入端与所述第二乘法器相连接，输出端与所述电压环控制単元的输入端相连接。
7.—种功率因数校正电路的控制方法，其特征在于，功率因数校正电路包括校正単元和电流检测单元，其中，所述校正单元包括电感和控制所述电感储能或放电的开关模块，所述电流检测单元用于检测流通所述电感的电感电流，控制方法包括: 获取所述校正単元的输出电压； 计算与所述输出电压相对应的调节电压；以及 根据所述电感电流和所述调节电压控制所述开关模块导通或截止。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，获取所述校正単元的输出电压包括: 根据所述电感电流计算所述电感电压；以及 通过所述电感电压估算所述校正単元的输出电压。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，根据所述电感电流计算所述电感电压以及通过所述电感电压估算所述校正単元的输出电压包括: 在所述开关模块导通时根据所述电感电流计算所述电感电压，得到第一电感电压； 在所述开关模块截止时根据所述电感电流计算所述电感电压，得到第二电感电压；以及 对所述第一电感电压和所述第二电感电压进行加法求和，得到所述输出电压。
10.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在干，控制所述开关模块导通或截止包括:控制所述校正単元的开关周期T和所述开关模块的导通占空比D满足以下公式::ば-'.鄭二響 0<(<T 其中，Uni(t)为调节电压，Rs为电流检测系数，れ为电感电流。
【文档编号】H02M1/42GK103595239SQ201210292817
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年8月15日 优先权日:2012年8月15日
【发明者】许敏, 张有林, 郭清风, 米雪涛 申请人:珠海格力电器股份有限公司