单相无桥功率因数校正变换器及其控制方法与流程

本发明涉及变换器，具体涉及一种单相无桥功率因数校正变换器 及其控制方法。

背景技术：

1、变换器广泛应用于各种电力电子设备。如图1所示，变换器的常规控制策 略前都是需要采样交流侧的输入电压和电流，并用锁相环获取交流侧电网的相 位角度，再转用大量的三角函数计算转换到dq坐标系进行控制。然后使用dq 解耦控制的方法分别控制id和iq，逆转dq到abc三相的控制量后在使用svm 等其它pwm调制策略对功率级进行控制。

2、然而，变换器的整个控制器需要三角函数和坐标系变换，还有最为关键的 是锁相环的设计，当三相电网不平衡时，使用普通的srf-spll基本不能胜任工 作，输出的dq上存在2次谐波影响电流的控制效果。如果电网的高次谐波和不 平衡程度加大时，就需要使用ddsrf-spll来进行正负序解耦控制，其控制策略 的算法复杂程度再次提升，而且锁相环也能完全克服电网频率变化时的响应速 度，因此在恶劣电网环境，存在高次谐波和频率突变时，或是发电机应用等场 景，依靠传统控制策略不再适用。

技术实现思路

1、本发明主要解决的技术问题是提供一种单相无桥功率因数校正变换器，使 得输入电流的相位和频率能够跟踪交流侧电网的电压的相位和频率，实现变换 器的输入电流和输入电压同相工作。

2、根据第一方面，一种实施例中提供一种单相无桥功率因数校正变换器，包 括：开关模块和控制器；

3、所述开关模块包括：第一桥臂单元、第二桥臂单元和第三桥臂单元；所述 第一桥臂单元、第二桥臂单元和第三桥臂单元分别与交流电网连接，用于将交 流电网输出的交流电转换为直流电；

4、所述控制器用于获取所述交流电的电流值和所述变换器的电压环的输出 值；基于所述交流电的电流值和所述变换器的电压环的输出值，确定控制量； 基于所述控制量分别与第一预设pwm载波、第二预设pwm载波的关系，生成并 输出第一控制信号和第二控制信号；

5、其中，所述第一控制信号用于控制所述第一桥臂单元的导通或关断，所述 第二控制信号用于控制所述第二桥臂单元的导通或关断。

6、根据第二方面，一种实施例中提供一种单相无桥功率因数校正变换器的控 制方法，应用于上述实施例所述的变换器，其中，所述控制方法包括：

7、获取所述交流电的电流值和所述变换器的电压环的输出值；

8、基于所述交流电的电流值和所述变换器的电压环的输出值，确定控制量；

9、基于所述控制量分别与第一预设pwm载波、第二预设pwm载波的关系，生 成并输出所述第一控制信号和第二控制信号；

10、其中，所述第一控制信号用于控制所述第一桥臂单元的导通或关断，所述 第二控制信号用于控制所述第二桥臂单元的导通或关断。

11、依据上述实施例的单相无桥功率因数校正变换器，包括开关模块和控制器， 由于控制器仅需采样输入电流和电压环的输出值来实现变换器的控制，无需采 样输入电压，也无需使用锁相环和坐标系变化的方法来实现高功率因素变换器 的控制，使得输入电流的相位和频率能够跟踪交流侧电网的电压相位，实现变 换器的输入电流和输入电压的同相工作。

技术特征：

1.一种单相无桥功率因数校正变换器，其特征在于，包括：开关模块和控制器；

2.如权利要求1所述的单相无桥功率因数校正变换器，其特征在于，所述基于所述交流电的电流值和所述变换器的电压环的输出值，确定控制量，包括：

3.如权利要求1所述的单相无桥功率因数校正变换器，其特征在于，所述第一桥臂单元包括：第一上桥开关和第一下桥开关；

4.如权利要求3所述的单相无桥功率因数校正变换器，其特征在于，所述基于所述控制量与第一预设pwm载波、第二预设pwm载波的关系，生成并输出所述第一控制信号和第二控制信号，包括：

5.如权利要求4所述的单相无桥功率因数校正变换器，其特征在于，所述控制器包括：第一控制模块；所述第一控制模块包括：除法器divide1、限幅器saturation1、比例器tbprd1、比较器relati onal operator1、pwm载波生成器pwm_ramp、第一转换器switch1和第二转换器switch2；

6.如权利要求5所述的单相无桥功率因数校正变换器，其特征在于，所述控制器还包括：第一转换器switch1和第二转换器switch2；

7.如权利要求1所述的单相无桥功率因数校正变换器，其特征在于，还包括：第一储能和能量转换模块和第二储能和能量转换模块；

8.如权利要求1所述的单相无桥功率因数校正变换器，其特征在于，还包括：第一电流采样器、第二电流采样器和低通滤波器；

9.如权利要求1所述的单相无桥功率因数校正变换器，其特征在于，还包括：滤波模块；

10.一种单相无桥功率因数校正变换器的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至9中任一项所述的变换器，其中，所述控制方法包括：

技术总结
一种单相无桥功率因数校正变换器及其控制方法，包括开关模块和控制器，由于控制器仅需采样输入电流和电压环的输出值来实现变换器的控制，无需采样输入电压，也无需使用锁相环和坐标系变化的方法来实现高功率因素变换器的控制，使得输入电流的相位和频率能够跟踪交流侧电网的电压相位，实现变换器的输入电流和输入电压的同相工作。

技术研发人员：杨帅,盛琳,东伟
受保护的技术使用者：茂睿芯（深圳）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15