一种电路控制方法及设备与流程

本发明涉及电路控制技术领域，尤其涉及一种电路控制方法及设备。

背景技术：

BOOST PFC(升压功率因数校正)电路在电路负载小于设定负载阈值(如小负载或空载)且电感电流工作在断续模式时，若仍采用传统的双环控制+前馈对电路进行相应控制，则会出现在电压过零处母线电压飙升的问题。

这是因为，传统的双环控制+前馈所采用的是传统的适用于连续模式下的前馈发波1-U_in/U_Bus，其中，U_in为所述电路的输入电压，U_Bus为预设的母线电压给定值，从而导致，当电感电流工作在断续模式时，在电压过零处，会产生一个很大的占空比，使得电路会一直给母线电容充电，若此时负载很小或者没有负载，则母线电压会一直升高，导致母线电压大于设定的母线电压给定值。

另外，当BOOST PFC电路工作在断续模式且负载小于设定负载阈值时，若仍采用传统的双环控制+前馈对电路进行相应控制，则由于在电压过零处母线电压会飙升，因而还会出现输入电流的THDI(Total Harmonic Distortion of current on input，输入线电流谐波畸变总数)很差、电流正弦性很差、PF(POWERFACTOR，功率因数)值较低、三次谐波含量很大等一系列使得电路性能较差的问题，并且，若电路为三相四线输入，则还会造成零线电流大、零地电压高等问题。

因而，亟需提供一种新的电路控制方法以解决上述问题，进而改善BOOSTPFC电路的性能。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种电路控制方法及设备，用以解决目前存在的当BOOST PFC电路工作在断续模式且负载小于设定负载阈值时，采用传统的双环控制+前馈对电路进行相应控制导致在电压过零处母线电压飙升等使得电路性能较差的问题。

本发明实施例提供了一种电路控制方法，包括：

将升压功率因数校正电路处于断续模式时的一个开关周期内的平均电流等效为理想输入电流来计算所述电路处于断续模式时的占空比；

将计算得到的占空比作为第一前馈发波；

当所述电路处于断续模式且所述电路的实际负载不大于设定的负载阈值时，从所述第一前馈发波以及第二前馈发波中，选取在电压过零处的大小远小于第二前馈发波的第一前馈发波作为所述电路实际所需的前馈发波，并根据所选取的前馈发波对所述电路进行前馈控制；

其中，所述第二前馈发波表示为1-U_in/U_Bus，其中，U_in为所述电路的输入电压，U_Bus为预设的母线电压给定值。

相应地，本发明实施例还提供了一种电路控制设备，包括：

计算模块，用于将升压功率因数校正电路处于断续模式时的一个开关周期内的平均电流等效为理想输入电流来计算所述电路处于断续模式时的占空比；

选取模块，用于将计算得到的占空比作为第一前馈发波，并在确定所述电路处于断续模式且所述电路的实际负载不大于设定的负载阈值时，从所述第一前馈发波以及第二前馈发波中，选取在电压过零处的大小远小于第二前馈发波的第一前馈发波作为所述电路实际所需的前馈发波；其中，所述第二前馈发波表示为1-U_in/U_Bus，其中，U_in为所述电路的输入电压，U_Bus为预设的母线电压给定值；

控制模块，用于在确定所述电路处于断续模式且所述电路的实际负载不大于设定的负载阈值时，根据所述选取模块所选取的第一前馈发波对所述电路进行前馈控制。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供了一种电路控制方法及设备，所述方法包括：将升压功率因数校正电路处于断续模式时的一个开关周期内的平均电流等效为理想输入电流来计算所述电路处于断续模式时的占空比；将计算得到的占空比作为第一前馈发波；当所述电路处于断续模式且实际负载不大于设定负载阈值时，选取在电压过零处的大小远小于第二前馈发波的第一前馈发波作为所述电路的前馈发波，并根据所选取的前馈发波对所述电路进行前馈控制，其中，所述第二前馈发波为1-U_in/U_Bus，其中，U_in为所述电路的输入电压，U_Bus为预设的母线电压给定值，从而使得升压功率因数校正电路处于断续模式且负载较小时，在电压过零处，电路的前馈发波将远小于1，即没有满占空比，因而不会将母线电压拱高，并且还可达到提高电流的正弦性、降低输入电流谐波含量以及提高PF等的效果，提高电路的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明实施例一中所述电路控制方法的流程示意图；

图2所示为断续模式下BOOST PFC电路的电流波形图；

图3所示为本发明实施例二中所述电路控制设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本发明实施例一提供了一种可适用于BOOST PFC电路的电路控制方法，如图1所示，其为本发明实施例一中所述电路控制方法的流程示意图，所述电路控制方法可包括以下步骤：

步骤101：将BOOST PFC电路处于断续模式时的一个开关周期内的平均电流等效为理想输入电流来计算所述电路处于断续模式时的占空比。

具体地，BOOST PFC电路处于断续模式指的是BOOST PFC电路的电感电流工作在断续模式，本发明实施例对此不作赘述。

步骤102：将计算得到的占空比作为第一前馈发波，并当所述电路处于断续模式且所述电路的实际负载不大于设定的负载阈值时，从所述第一前馈发波以及第二前馈发波中，选取在电压过零处的大小远小于第二前馈发波的第一前馈发波作为所述电路实际所需的前馈发波，并根据所选取的前馈发波对所述电路进行前馈控制；其中，所述第二前馈发波表示为1-U_in/U_Bus，其中，U_in为所述电路的输入电压，U_Bus为预设的母线电压给定值。

具体地，步骤101所述的将BOOST PFC电路处于断续模式时的一个开关周期内的平均电流等效为理想输入电流来计算所述电路处于断续模式时的占空比，具体可执行为以下步骤：

S1：根据图2所示的断续模式下BOOST PFC电路的电流波形图得到第一公式$i_{\mathrm{pk}}=\frac{U_{\mathrm{in}}{D}_1{T}_S}{L}$以及第二公式$i_{\mathrm{pk}}=\frac{(U_{\mathrm{out}}-U_{\mathrm{in}})D_2{T}_S}{L}.$

其中，所述Ts为所述电路的开关周期；所述i_pk为所述电路处于断续模式时，所述电路的一个开关周期内的电流最大值；所述D₁为所述电路处于断续模式时的占空比，也为所述电路处于断续模式时，每个开关周期内的电流上升阶段所占用的时长与所述开关周期的比值；所述D₂为所述电路处于断续模式时，每个开关周期内的电流下降阶段所占用的时长与所述开关周期的比值；所述U_out为 所述电路的输出电压；所述U_in为所述电路的输入电压；所述L为所述电路中的电感的电感大小。

S2：根据图2所示的断续模式下BOOST PFC电路的电流波形图得到第三公式并根据所述第三公式计算一个开关周期的平均电流，得到第四公式其中，所述i_avg为所述电路处于断续模式时，所述电路的一个开关周期内的平均电流。

S3：将BOOST PFC电路处于断续模式时的一个开关周期内的平均电流等效为理想输入电流以得到第五公式其中，所述I_inrms为所述电路的输入电流有效值。

S4：由输入功率等于输入功率计算得到以下第六公式：

第六公式：$\sqrt{2}{I}_{\mathrm{in}}\mathrm{rms}*\sin \left(\mathrm{wt}\right)=\sqrt{2}\frac{U_{\mathrm{out}}^2}{R*U_{\mathrm{in}}\mathrm{rms}}\sin \left(\mathrm{wt}\right),$其中，所述U_inrms为所述电路的输入电压有效值；所述R为所述电路的负载大小。

具体地，可根据以下公式$U_{\mathrm{in}}\mathrm{rms}*I_{\mathrm{in}}\mathrm{rms}=\frac{U_{\mathrm{out}}^2}{R}$以及$I_{\mathrm{in}}\mathrm{rms}=\frac{U_{\mathrm{out}}^2}{R*U_{\mathrm{in}}\mathrm{rms}}$计算得到所述第六公式$\sqrt{2}{I}_{\mathrm{in}}\mathrm{rms}*\sin \left(\mathrm{wt}\right)=\sqrt{2}\frac{U_{\mathrm{out}}^2}{R*U_{\mathrm{in}}\mathrm{rms}}\sin \left(\mathrm{wt}\right).$

S5：将第一公式、第二公式、第四公式与第五公式以及第六公式进行结合，计算得到第七公式所示的所述电路处于断续模式时的占空比D1，其中，所述fsw为所述电路的频率大小；所述L为所述电路中的电感的电感大小。

也就是说，步骤101所述的将BOOST PFC电路处于断续模式时的一个开关周期内的平均电流等效为理想输入电流来计算所述电路处于断续模式时的占空比，可以包括：

根据第一公式、第二公式以及第三公式，计算得到用于表示升压功率因数 校正电路处于断续模式时的一个开关周期内的平均电流的第四公式；

将第一公式、第二公式、第四公式与第五公式以及第六公式进行结合，计算得到第七公式所示的所述电路处于断续模式时的占空比。

进一步地，由于实际电路电感L和负载R是一个变化量，实时计算难度比较大，因此，在本发明所述实施例中，在将计算得到的占空比作为第一前馈发波(该第一前馈发波可表示为D1_DCM)之前，所述方法还可包括：

根据所述电路的实际电流大小，对计算得到的占空比进行拟合，得到拟合后的占空比。

可选地，根据所述电路的实际电流大小，对计算得到的占空比进行拟合，得到拟合后的占空比，可包括：

根据所述电路的实际电流大小，对所述第七公式中的参数进行拟合，得到其中，所述K1、K2为根据设定的THDI(如根据经验参数所确定的最优的THDI)所得到的参数；

根据对所述第七公式进行修正，得到第八公式所示的拟合后的占空比：

第八公式：$D1=(K1*\mathrm{Irms}+K2)*\sqrt{\frac{U_{\mathrm{out}}(U_{\mathrm{out}}-U_{\mathrm{in}})}{U_{\mathrm{in}}\mathrm{rms}*U_{\mathrm{in}}\mathrm{rms}}}.$

相应地，将计算得到的占空比作为第一前馈发波，可以包括：

将所述拟合后的占空比作为所述第一前馈发波，即得到${D1}_{\mathrm{DCM}}=(K1*\mathrm{Irms}+K2)*\sqrt{\frac{U_{\mathrm{out}}(U_{\mathrm{out}}-U_{\mathrm{in}})}{U_{\mathrm{in}}\mathrm{rms}*U_{\mathrm{in}}\mathrm{rms}}}.$

进而，在确定所述电路处于断续模式且所述电路的实际负载不大于设定的负载阈值(如负载较小或空载)时，则可从所述第一前馈发波(可表示为)以及第二前馈发波(该第二前馈发波可 表示为D1_CCM，且)中，选取在电压过零处的大小远小于第二前馈发波的第一前馈发波作为所述电路实际所需的前馈发波，并根据所选取的前馈发波对所述电路进行前馈控制，从而使得BOOST PFC电路处于断续模式且负载较小时，在电压过零处，电路的前馈发波将远小于1，即没有满占空比，因而不会将母线电压拱高，并且还可达到提高电流的正弦性、降低输入电流谐波含量以及提高PF等的效果，提高电路的性能。

进一步地，在本发明所述实施例中，所述方法还可包括：

当所述电路处于连续模式，或者，当所述电路处于断续模式且所述电路的实际负载大于设定的负载阈值时，从所述第一前馈发波以及第二前馈发波中，选取第二前馈发波作为所述电路实际所需的前馈发波，并根据所选取的前馈发波对所述电路进行前馈控制。

需要说明的是，与现有技术类似，在采用本发明实施例所述的电路控制方式对BOOST PFC电路进行前馈控制时，通常仍需要对该电路进行相应的双环控制，即仍采用双环控制+前馈的控制方式，本发明实施例对此不作赘述。

本发明实施例一提供了一种电路控制方法，所述方法可包括：将BOOSTPFC电路处于断续模式时的一个开关周期内的平均电流等效为理想输入电流来计算所述电路处于断续模式时的占空比；将计算得到的占空比作为第一前馈发波；当所述电路处于断续模式且实际负载不大于设定负载阈值时，选取在电压过零处的大小远小于第二前馈发波的第一前馈发波作为所述电路的前馈发波，并根据所选取的前馈发波对所述电路进行前馈控制，其中，所述第二前馈发波为1-U_in/U_Bus，其中，U_in为所述电路的输入电压，U_Bus为预设的母线电压给定值，从而使得BOOST PFC电路处于断续模式且负载较小时，在电压过零处，电路的前馈发波将远小于1，即没有满占空比，因而不会将母线电压拱高，并且还可达到提高电流的正弦性、降低输入电流谐波含量以及提高PF等的效果，提高电路的性能。

实施例二：

基于同一发明构思，本发明实施例二提供了一种电路控制设备，所述电路控制设备的具体实施可参见上述方法实施例一中的相关描述，重复之处不再赘述，如图3所示，其为本发明实施例二中所述电路控制设备的结构示意图，所述电路控制设备主要可包括：

计算模块31可用于将BOOST PFC电路处于断续模式时的一个开关周期内的平均电流等效为理想输入电流来计算所述电路处于断续模式时的占空比；

选取模块32可用于将所述计算模块31计算得到的占空比作为第一前馈发波，并在确定所述电路处于断续模式且所述电路的实际负载不大于设定的负载阈值时，从所述第一前馈发波以及第二前馈发波中，选取在电压过零处的大小远小于第二前馈发波的第一前馈发波作为所述电路实际所需的前馈发波；其中，所述第二前馈发波表示为1-U_in/U_Bus，其中，U_in为所述电路的输入电压，U_Bus为预设的母线电压给定值；

控制模块33可用于在确定所述电路处于断续模式且所述电路的实际负载不大于设定的负载阈值时，根据所述选取模块32所选取的第一前馈发波对所述电路进行前馈控制。

可选地，所述计算模块31具体可用于根据第一公式、第二公式以及第三公式，计算得到用于表示BOOST PFC电路处于断续模式时的一个开关周期内的平均电流的第四公式；并

将第一公式、第二公式、第四公式与第五公式以及第六公式进行结合，计算得到第七公式所示的所述电路处于断续模式时的占空比；

其中，所述第一公式为

所述第二公式为$i_{\mathrm{pk}}=\frac{(U_{\mathrm{out}}-U_{\mathrm{in}})D_2{T}_S}{L};$

所述第三公式为${\∫}_0^{\mathrm{Ts}}i\left(t\right)=\frac{i_{\mathrm{pk}}{D}_1\mathrm{Ts}}{2}+\frac{i_{\mathrm{pk}}{D}_2\mathrm{Ts}}{2};$

所述第四公式为${\<i_{\mathrm{avg}}>}_{\mathrm{Ts}}=\frac{1}{\mathrm{Ts}}(\frac{i_{\mathrm{pk}}{D}_1\mathrm{Ts}}{2}+\frac{i_{\mathrm{pk}}{D}_2\mathrm{Ts}}{2});$

所述第五公式为${\<i_{\mathrm{avg}}>}_{\mathrm{Ts}}=\sqrt{2}{I}_{\mathrm{in}}\mathrm{rms}*\sin \left(\mathrm{wt}\right);$

所述第六公式为$\sqrt{2}{I}_{\mathrm{in}}\mathrm{rms}*\sin \left(\mathrm{wt}\right)=\sqrt{2}\frac{U_{\mathrm{out}}^2}{R*U_{\mathrm{in}}\mathrm{rms}}\sin \left(\mathrm{wt}\right);$

所述第七公式为$D1=\sqrt{\frac{2\mathrm{Lfsw}}{R}}*\sqrt{\frac{U_{\mathrm{out}}(U_{\mathrm{out}}-U_{\mathrm{in}})}{U_{\mathrm{in}}\mathrm{rms}*U_{\mathrm{in}}\mathrm{rms}}};$

且，上述各公式中的各参数的含义可如下所述：

所述Ts为所述电路的开关周期；所述i_pk为所述电路处于断续模式时，所述电路的一个开关周期内的电流最大值；所述D₁为所述电路处于断续模式时的占空比，也为所述电路处于断续模式时，每个开关周期内的电流上升阶段所占用的时长与所述开关周期的比值；所述D₂为所述电路处于断续模式时，每个开关周期内的电流下降阶段所占用的时长与所述开关周期的比值；所述i_avg为所述电路处于断续模式时，所述电路的一个开关周期内的平均电流；所述I_inrms为所述电路的输入电流有效值；所述U_inrms为所述电路的输入电压有效值；所述U_out为所述电路的输出电压；所述U_in为所述电路的输入电压；所述R为所述电路的负载大小；所述fsw为所述电路的频率大小；所述L为所述电路中的电感的电感大小。

进一步地，所述电路控制设备还可包括拟合模块34：

所述拟合模块34可用于在将所述计算模块31计算得到的占空比作为第一前馈发波之前，根据所述电路的实际电流大小，对计算得到的占空比进行拟合，得到拟合后的占空比；

相应地，所述选取模块32具体可用于将所述拟合后的占空比作为所述第一前馈发波。

可选地，所述拟合模块34具体可用于根据所述电路的实际电流大小，对 所述第七公式中的参数进行拟合，得到其中，所述K1、K2为根据设定的THDI所得到的参数；并

根据对所述第七公式进行修正，得到第八公式所示的拟合后的占空比：

第八公式：$D1=(K1*\mathrm{Irms}+K2)*\sqrt{\frac{U_{\mathrm{out}}(U_{\mathrm{out}}-U_{\mathrm{in}})}{U_{\mathrm{in}}\mathrm{rms}*U_{\mathrm{in}}\mathrm{rms}}}.$

进一步地，所述选取模块32还可用于在确定所述电路处于连续模式，或者，在确定所述电路处于断续模式且所述电路的实际负载大于设定的负载阈值时，从所述第一前馈发波以及第二前馈发波中，选取第二前馈发波作为所述电路实际所需的前馈发波；

相应地，所述控制模块33还可用于在确定所述电路处于连续模式，或者，在确定所述电路处于断续模式且所述电路的实际负载大于设定的负载阈值时，根据所述选取模块32所选取的第二前馈发波对所述电路进行前馈控制。

本发明实施例二提供了一种电路控制设备，所述电路控制设备可将BOOST PFC电路处于断续模式时的一个开关周期内的平均电流等效为理想输入电流来计算所述电路处于断续模式时的占空比，并将计算得到的占空比作为第一前馈发波，以及，在确定所述电路处于断续模式且实际负载不大于设定负载阈值时，选取在电压过零处的大小远小于第二前馈发波的第一前馈发波作为所述电路的前馈发波，并根据所选取的前馈发波对所述电路进行前馈控制，其中，所述第二前馈发波为1-U_in/U_Bus，其中，U_in为所述电路的输入电压，U_Bus为预设的母线电压给定值，从而使得BOOST PFC电路处于断续模式且负载较小时，在电压过零处，电路的前馈发波将远小于1，即没有满占空比，因而不会将母线电压拱高，并且还可达到提高电流的正弦性、降低输入电流谐波含量以及提高PF等的效果，提高电路的性能。

本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。