一种开关电源的控制方法及控制系统与流程

1.本发明涉及电源控制技术领域，具体来说涉及一种开关电源的控制方法及控制系统。


背景技术：

2.电解电容广泛应用于开关电源中，如pfc转换器的输出电容、并网逆变器的输入电容等。电解电容的低温特性较差，当温度较低时，其电容量急剧减小，等效串联电阻(esr)急剧增加，此时若负载功率较大会造成电解电容的纹波电压过大，容易触发保护，甚至导致电解电容损坏。因此，在低温条件下，通常要对电解电容进行预热，即先将开关电源的负载功率设定在较小值运行一段时间，使得电解电容的内核温度逐步上升，待其电容量和esr恢复到合理区间后，再逐步增加输出功率直至满载。
3.电解电容的预热方法通常存在如下问题：一是预热阶段输出功率较小，需要等待较长时间；二是通过控制器识别环境温度，进而预测电解电容的温度，需要采用温度传感器，其精度要求增加了装置复杂度；三是电解电容劣化后的电容值和esr数据难以获取，特别是大批量生产过程中的边界值，难以确保开关电源工作多年后预热功率仍能使纹波电压处于安全限值以内，故存在安全隐患。
4.因此，基于上述现有技术中存在的问题，需要提供一种安全可靠且快速建立功率的开关电源控制方式。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种开关电源的控制方法及控制系统，根据电解电容自身的电容量和esr调节输出功率，使电解电容的纹波电压跟随输出功率的调节始终处于安全限值以内，减少其预热时间，实现开关电源安全运行。
6.为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：
7.本发明一方面提供一种开关电源的控制方法，所述开关电源包括一功率因数校正电路，所述功率因素校正电路包含至少一个电解电容，所述方法包括以下步骤：
8.检测电解电容的一纹波电压；
9.基于所述电解电容纹波电压控制开关电源的实际输出功率为一输出功率参考值,所述输出功率参考值为一补偿输出功率或者一上限输出功率，所述补偿输出功率通过所述电解电容纹波电压与一参考电压比较后经过补偿环节计算获得，其中，
10.当所述补偿输出功率小于所述上限输出功率时，所述输出功率参考值为所述补偿输出功率；
11.当所述补偿输出功率大于或等于所述上限输出功率时，所述输出功率参考值为所述上限输出功率。
12.上述的开关电源的控制方法，所述对补偿输出功率进行补偿环节计算，包括：
13.所述参考电压包括一第一参考电压及一第二参考电压；
14.当所述电解电容纹波电压大于所述第一参考电压时，控制减小所述补偿输出功率；
15.当所述电解电容纹波电压小于或等于所述第一参考电压且大于或等于所述第二参考电压时，控制保持所述补偿输出功率不变；
16.当所述电解电容纹波电压小于所述第二参考电压时，控制增大所述补偿输出功率；
17.其中，所述第一参考电压小于一第一电压值，所述第二参考电压大于一第二电压值，所述第一参考电压大于或等于所述第二参考电压。
18.上述的开关电源的控制方法，所述对补偿输出功率进行补偿环节计算，还包括：
19.所述参考电压包括一第一参考电压及一第二参考电压；
20.所述开关电源的一电解电容电压包含所述电解电容纹波电压；
21.当所述电解电容电压的一峰峰值大于所述第一参考电压时，控制减小所述补偿输出功率，并重复获取所述电解电容电压；
22.当所述电解电容电压的峰峰值小于或等于所述第一参考电压且大于或等于所述第二参考电压时，控制保持所述补偿输出功率不变，并重复获取所述电解电容电压；
23.当所述电解电容电压的峰峰值小于所述第二参考电压时，控制增大所述补偿输出功率，并重复获取所述电解电容电压；
24.其中，所述第一参考电压小于一第一电压值，所述第二参考电压大于一第二电压值，所述第一参考电压大于或等于所述第二参考电压。
25.本控制过程中，优选的，所述第二电压值为开关电源满载时所述电解电容在常温环境下的一最大纹波电压；当所述开关电源的一过电压保护值与所述电解电容平均电压之差的两倍大于等于所述纹波电压参数限定值时，所述第一电压值为所述纹波电压参数限定值；当所述开关电源的过电压保护值与所述电解电容平均电压之差的两倍小于所述纹波电压参数限定值时，所述第一电压值为所述开关电源的过电压保护值与所述电解电容平均电压之差的两倍。
26.上述的开关电源的控制方法，所述对补偿输出功率进行补偿环节计算，还包括：
27.所述参考电压包括一第一参考电压及一第二参考电压；
28.所述开关电源的一电解电容电压包含所述电解电容纹波电压；
29.当所述电解电容电压的一峰值大于所述第一参考电压时，控制减小所述补偿输出功率，并重复获取所述电解电容电压；
30.当所述电解电容电压的峰值小于或等于所述第一参考电压且大于或等于所述第二参考电压时，控制保持所述补偿输出功率不变，并重复获取所述电解电容电压；
31.当所述电解电容电压的峰值小于所述第二参考电压时，控制增大所述补偿输出功率，并重复获取所述电解电容电压；
32.其中，所述第一参考电压小于一第一电压值，所述第二参考电压大于一第二电压值，所述第一参考电压大于或等于所述第二参考电压。
33.本控制过程中，优选的，所述第二电压值为所述电解电容平均电压与开关电源满载时电解电容在常温环境下的一最大纹波电压的一半之和；当所述开关电源的一过电压保护值大于等于所述纹波电压参数限定值的一半与电解电容平均电压之和时，所述第一电压
值为所述纹波电压参数限定值的一半与所述电解电容平均电压之和；当所述开关电源的过电压保护值小于所述纹波电压参数限定值的一半与电解电容平均电压之和时，所述第一电压值为所述开关电源的过电压保护值。
34.上述的开关电源的控制方法，所述对补偿输出功率进行补偿环节计算，还包括：
35.所述参考电压包括一第一参考电压及一第二参考电压；
36.所述开关电源的一电解电容电压包含所述电解电容纹波电压；
37.当所述电解电容电压的一谷值大于所述第一参考电压时，控制增大所述补偿输出功率，并重复获取所述电解电容电压；
38.当所述电解电容电压的谷值小于或等于所述第一参考电压且大于或等于一第二参考电压时，控制保持所述补偿输出功率不变，并重复获取所述电解电容电压；
39.当所述电解电容电压的谷值小于所述第二参考电压时，控制减小所述补偿输出功率，并重复获取所述电解电容电压；
40.其中，所述第一参考电压小于一第一电压值，所述第二参考电压大于一第二电压值，所述第一参考电压大于或等于所述第二参考电压。
41.本控制过程中，优选的，所述第一电压值为所述电解电容平均电压与开关电源满载时电解电容在常温环境下的一最大纹波电压的一半之差；当所述电解电容平均电压与所述纹波电压参数限定值的一半之差大于等于开关电源的一欠电压保护值时，所述第二电压值为所述电解电容平均电压与所述纹波电压参数限定值的一半之差；当所述电解电容平均电压与所述纹波电压参数限定值的一半之差小于开关电源的欠电压保护值时，所述第二电压值为所述开关电源的欠电压保护值。
42.上述的开关电源的控制方法，优选的，控制所述电解电容电压小于开关电源的一过电压保护值且大于开关电源的一正常工作最低输入电压值，所述电解电容纹波电压小于一纹波电压参数限定值。
43.上述的开关电源的控制方法，所述上限输出功率可为一定值，所述定值为开关电源的额定输出功率。或者，所述上限输出功率还可为一输出功率值从一功率起始值至开关电源的一额定输出功率逐步增加的函数，所述函数的曲线包括线性增加曲线、台阶增加曲线或非线性增加曲线。
44.上述的开关电源的控制方法，所述第一参考电压及第二参考电压可分别为一定值。或者，所述第一参考电压还可为一参考电压值从一第一起始值至所述第一电压值逐步增加的函数，所述第二参考电压还可为一参考电压值从一第二起始值至所述第二电压值逐步增加的函数，所述函数的曲线包括线性增加曲线、台阶增加曲线或非线性增加曲线。
45.上述的开关电源的控制方法，还包括，获取开关电源的一实际输出电压，基于所述输出功率参考值和所述实际输出电压获取一输出电流参考值。
46.本发明另一方面提供一种开关电源的控制系统，所述开关电源包括一功率因数校正器，所述功率因数校正器包含至少一个电解电容，所述系统包括：
47.检测单元，用以检测所述电解电容的一纹波电压；
48.控制单元，用以基于所述电解电容纹波电压控制开关电源的实际输出功率为一输出功率参考值,使得所述电解电容纹波电压始终处于安全限值以内；其中，
49.所述输出功率参考值为一补偿输出功率或者一上限输出功率，所述补偿输出功率
通过所述电解电容纹波电压与一参考电压比较后经过补偿环节计算获得，且
50.当所述补偿输出功率小于所述上限输出功率时，所述输出功率参考值为所述补偿输出功率；
51.当所述补偿输出功率大于或等于所述上限输出功率时，所述输出功率参考值为所述上限输出功率。
52.上述的开关电源的控制系统，所述控制单元包括：
53.电压控制模块：用以在所述开关电源工作过程中输出一参考电压；
54.补偿器：用以将所述电解电容纹波电压与所述参考电压进行比较，并并进行补偿环节计算输出一补偿输出功率；
55.功率控制模块，用以在所述开关电源工作过程中输出一上限输出功率；
56.比较器：用以将所述补偿输出功率与所述上限输出功率进行比较，并输出两者之中的较小值作为输出功率参考值。
57.上述的开关电源的控制系统，所述电压控制模块在所述开关电源工作过程中逐步增加所述参考电压，增加方式包括线性增加、台阶增加或非线性增加，或者从零时刻起直接输出一最大参考电压。
58.上述的开关电源的控制系统，所述功率控制模块在所述开关电源工作过程中逐步增加所述上限输出功率，增加方式包括线性增加、台阶增加或非线性增加，或者从零时刻起直接输出一最大上限输出功率。
59.上述的开关电源的控制系统，在一种控制方式中，
60.所述参考电压包括一第一参考电压及一第二参考电压；
61.当所述电解电容纹波电压大于所述第一参考电压时，控制减小所述补偿输出功率；
62.当所述电解电容纹波电压小于或等于所述第一参考电压且大于或等于所述第二参考电压时，控制保持所述补偿输出功率不变；
63.当所述电解电容纹波电压小于所述第二参考电压时，控制增大所述补偿输出功率；
64.其中，所述第一参考电压小于一第一电压值，所述第二参考电压大于一第二电压值，所述第一参考电压大于或等于所述第二参考电压。
65.上述的开关电源的控制系统，在另一种控制方式中，
66.所述参考电压包括一第一参考电压及一第二参考电压；
67.所述开关电源的一电解电容电压包含所述电解电容纹波电压；
68.当所述电解电容电压的一峰峰值大于所述第一参考电压时，控制减小所述补偿输出功率，并重复获取所述电解电容电压；
69.当所述电解电容电压的峰峰值小于或等于所述第一参考电压且大于或等于所述第二参考电压时，控制保持所述补偿输出功率不变，并重复获取所述电解电容电压；
70.当所述电解电容电压的峰峰值小于所述第二参考电压时，控制增大所述补偿输出功率，并重复获取所述电解电容电压；
71.其中，所述第一参考电压小于一第一电压值，所述第二参考电压大于一第二电压值，所述第一参考电压大于或等于所述第二参考电压。
72.本控制过程中，优选的，所述第二电压值为开关电源满载时所述电解电容在常温环境下的一最大纹波电压；当所述开关电源的一过电压保护值与所述电解电容平均电压之差的两倍大于等于所述纹波电压参数限定值时，所述第一电压值为所述纹波电压参数限定值；当所述开关电源的过电压保护值与所述电解电容平均电压之差的两倍小于所述纹波电压参数限定值时，所述第一电压值为所述开关电源的过电压保护值与所述电解电容平均电压之差的两倍。
73.上述的开关电源的控制系统，在另一种控制方式中，
74.所述参考电压包括一第一参考电压及一第二参考电压；
75.所述开关电源的一电解电容电压包含所述电解电容纹波电压；
76.当所述电解电容电压的一峰值大于所述第一参考电压时，控制减小所述补偿输出功率，并重复获取所述电解电容电压；
77.当所述电解电容电压的峰值小于或等于所述第一参考电压且大于或等于所述第二参考电压时，控制保持所述补偿输出功率不变，并重复获取所述电解电容电压；
78.当所述电解电容电压的峰值小于所述第二参考电压时，控制增大所述补偿输出功率，并重复获取所述电解电容电压；
79.其中，所述第一参考电压小于一第一电压值，所述第二参考电压大于一第二电压值，所述第一参考电压大于或等于所述第二参考电压。
80.本控制过程中，优选的，所述第二电压值为所述电解电容平均电压与开关电源满载时电解电容在常温环境下的一最大纹波电压的一半之和；当所述开关电源的一过电压保护值大于等于所述纹波电压参数限定值的一半与电解电容平均电压之和时，所述第一电压值为所述纹波电压参数限定值的一半与所述电解电容平均电压之和；当所述开关电源的过电压保护值小于所述纹波电压参数限定值的一半与电解电容平均电压之和时，所述第一电压值为所述开关电源的过电压保护值。
81.上述的开关电源的控制系统，在另一种控制方式中，
82.所述参考电压包括一第一参考电压及一第二参考电压；
83.所述开关电源的一电解电容电压包含所述电解电容纹波电压；
84.当所述电解电容电压的一谷值大于所述第一参考电压时，控制增大所述补偿输出功率，并重复获取所述电解电容电压；
85.当所述电解电容电压的谷值小于或等于所述第一参考电压且大于或等于一第二参考电压时，控制保持所述补偿输出功率不变，并重复获取所述电解电容电压；
86.当所述电解电容电压的谷值小于所述第二参考电压时，控制减小所述补偿输出功率，并重复获取所述电解电容电压；
87.其中，所述第一参考电压小于一第一电压值，所述第二参考电压大于一第二电压值，所述第一参考电压大于或等于所述第二参考电压。
88.本控制过程中，优选的，所述第一电压值为所述电解电容平均电压与开关电源满载时电解电容在常温环境下的一最大纹波电压的一半之差；当所述电解电容平均电压与所述纹波电压参数限定值的一半之差大于等于开关电源的一欠电压保护值时，所述第二电压值为所述电解电容平均电压与所述纹波电压参数限定值的一半之差；当所述电解电容平均电压与所述纹波电压参数限定值的一半之差小于开关电源的欠电压保护值时，所述第二电
压值为所述开关电源的欠电压保护值。
89.上述的开关电源的控制系统，优选的，所述电解电容电压小于开关电源的一过电压保护值且大于开关电源的一正常工作最低输入电压值，所述电解电容纹波电压小于一纹波电压参数限定值。
90.上述的开关电源的控制系统，所述补偿器包括p调节器、pi调节器、pid调节器、pir调节器或非线性调节器。
91.上述的开关电源的控制系统，所述控制单元包括：
92.除法器：用以根据所述开关电源的输出功率参考值和一实际输出电压，输出所述开关电源的一参考输出电流值。
93.发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
94.本技术公开的技术方案，通过检测开关电源的电解电容纹波电压，基于电解电容纹波电压调节开关电源的输出功率,使得电解电容纹波电压始终处于安全限值以内，确保了开关电源的安全可靠运行，且本方案通过调节开关电源的输出功率，减少了电解电容的预热时间，提高了开关电源的控制效率和控制精度。
附图说明
95.此处的附图被并入说明书中并构成说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
96.图1为本技术一实施例的单相ac/dc开关电源拓扑结构图；
97.图2为本技术一实施例的ac/dc开关电源控制原理图；
98.图3为本技术一实施例提供的开关电源的控制方法流程示意图；
99.图4为上限输出功率为一定值时的一种开关电源控制过程示意图；
100.图5为上限输出功率为一增函数时的一种开关电源控制过程示意图；
101.图6为本技术一实施例通过电解电容电压的峰峰值获取纹波电压进行补偿环节计算的流程示意图；
102.图7为本技术一实施例提供的开关电源的控制系统结构示意图；
103.图8为本技术一实施例的ac/dc开关电源的控制系统结构原理图。
具体实施方式
104.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
105.需要说明的，本说明书中针对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用，指的是描述的该实施例可包括特定的特征、结构或特性，但是，不是每个实施例必须包含这些特定特征、结构或特性。此外，这样的表述并非指的是同一个实施例。进一步，在结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，不管有没有明确的描述，已经表明将这样的特征、结构或特性结合到其它实施例中是在本领域技术人员的知识范围内的。
106.此外，在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件或部件，
所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可以用不同的名词或术语来称呼同一个组件或部件。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分组件或部件的方式，而是以组件或部件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求书中所提及的“包括”和“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。另外，“连接”一词在此系包含任何直接及间接的电性连接手段。间接的电性连接手段包括通过其它装置进行连接。
107.本发明的原理在于通过检测开关电源中pfc转换装置的一电解电容纹波电压，基于电解电容纹波电压调节开关电源的输出功率,进而控制电解电容纹波电压，使得电解电容纹波电压的峰值和谷值始终处于安全限值以内，减少输出功率建立过程中电解电容的预热时间，同时保证开关电源的安全运行。
108.为对本发明进行更加清楚的描述，下述实施例中以单相ac/dc开关电源为例进行说明，但不作为对本发明的限定，本发明也可以用于三相ac/dc开关电源、单相或者三相dc/ac开关电源等情况。图1为本技术一实施例的ac/dc开关电源等效电路图，如图1所示，单相ac/dc开关电源通常由两级转换器构成，第一级为ac/dc转换器1，实现pfc功能，即pfc转换器，第二级为dc/dc转换器2，pfc输出母线上的电容包括有至少一个电解电容cbus，当包括有多个电解电容时，多个电解电容可以并联连接。在三相ac/dc开关电源中，多个电解电容进行串联连接形成多组电解电容后再多组进行并联连接，本发明电解电容的连接方式不以此为限。由于低频特性(频率为工频或二倍工频)下电解电容可以相当于一个电容和esr的组合，纹波电流会在esr上产生纹波电压vpp。具体来说，低频特性下，电解电容可等效为理想电容和寄生电阻串联组成,该寄生电阻即等效串联电阻esr。一方面，纹波电流流过理想电容，其充电、放电会产生纹波电压，纹波电压超前于纹波电流90
°
，纹波电流越大，其纹波电压越大。另一方面，纹波电流流过寄生电阻，也会产生纹波电压，对于电阻来讲，纹波电压和纹波电流相位相同，纹波电流越大，其纹波电压也越大。所以，电解电容的纹波电压为理想电容纹波电压和寄生电阻纹波电压的矢量和，纹波电流越大，电解电容的纹波电压越大。
109.图2为本技术一实施例的ac/dc开关电源控制原理图，如图所示：输出一参考电压，通过检测电解电容纹波电压并与参考电压进行比较后进行补偿环节计算得到补偿输出功率；输出一上限输出功率，将补偿输出功率与上限输出功率两者之间的较小值作为开关电源的输出功率参考值；获取开关电源的实际输出电压，基于输出功率参考值和开关电源的实际输出电压得到输出电流参考值；开关电源的第二级转换器基于输出电流参考值控制开关电源输出电流的大小，进而调节开关电源输出功率并控制第一级转换器的电解电容纹波电压。
110.参考图3，图3示出了本技术一实施方式提供的开关电源的控制方法流程示意图，所述方法包括以下步骤：
111.s110、检测开关电源的一电解电容纹波电压；
112.s120、基于所述电解电容纹波电压控制开关电源的一输出功率参考值p_ref,所述输出功率参考值为一补偿输出功率p_error或者一上限输出功率p_limit，所述补偿输出功率通过电解电容纹波电压与一参考电压vpp_ref比较后经过补偿环节计算获得，其中，
113.当补偿输出功率小于上限输出功率时，输出功率参考值p_ref为补偿输出功率p_error；
114.当补偿输出功率大于或等于上限输出功率时，输出功率参考值p_ref为上限输出功率p_limit。
115.pfc转换器工作时，其输出电压的平均值为一定值，即电解电容的平均电压vavg为一定值，pfc转换器的输出电压(即电解电容电压)为电解电容平均电压与电解电容纹波电压vpp的叠加。由于第一级电源的输出功率与第二级电源的输出功率正相关，第二级电源的输出功率越大，其第一级电源的输出功率也相应越大，第一级电源的输出电流越大，流经电解电容的纹波电流越大，则电解电容纹波电压也越大。因此，通过调节第二级转换器的输出功率控制第一级转换器的输出功率，进而控制电解电容纹波电流的大小，可使得电解电容纹波电压始终控制在保证开关电源安全运行的范围以内。优选的，电解电容电压小于开关电源pfc输出母线的一过电压保护值且大于开关电源的一正常工作最低输入电压值，电解电容纹波电压小于一纹波电压参数限定值。
116.在一些实施方式中，所述开关电源的控制方法还包括控制开关电源的输出电流，其开关电源的输出电流可以通过开关电源第二级输出功率参考值p_ref和实时采样的开关电源输出电压得到输出电流参考值i_ref，第二级转换器根据输出电流参考值i_ref控制输出电流的大小，即通过第二级转换器的输出功率控制第一级转换器的输出功率，进而控制电解电容的纹波电压。
117.在一些实施方式中，上限输出功率可以为一定值，如图4所示。例如但不以此为限，所述定值为开关电源的额定输出功率。当上限输出功率为一定值时，开关电源功率建立初期，电解电容纹波电压小于输出功率参考值，输出功率参考值补偿输出功率不断增加，功率建立速度快。在另一些实施方式中，上限输出功率还可以为从一功率起始值至开关电源的一额定输出功率逐步增加的函数，如图5所示，在功率建立的过程中，当补偿输出功率大于此时的上限输出功率时，控制开关电源的参考输出功率为此时的上限输出功率，其功率按照设置的功率增长曲线建立，相较于上限输出功率为一定值的实施方式该功率建立过程更加平稳。其函数的曲线包括线性增加曲线、台阶增加曲线或非线性增加曲线，本发明不以此为限。
118.进一步来说，步骤s120中在每一周期内获取电解电容纹波电压与参考电压进行比较后对补偿输出功率进行补偿环节计算，其中在一些实施方式中，参考电压包括第一参考电压。若电解电容纹波电压大于第一参考电压，则逐步减小补偿输出功率，在下一周期重复获取电解电容纹波电压；若电解电容纹波电压小于或等于第一参考电压，则逐步增加补偿输出功率。在另一些实施方式中，参考电压包括第一参考电压和第二参考电压，第一参考电压大于第二参考电压。若电解电容纹波电压大于第一参考电压，则逐步减小补偿输出功率，在下一周期重复获取电解电容纹波电压；若电解电容纹波电压小于或等于所述第一参考电压且大于或等于所述第二参考电压时，控制保持补偿输出功率不变，在下一周期重复获取电解电容纹波电压；若电解电容纹波电压小于第二参考电压，则逐步增加补偿输出功率。
119.在低频特性下，第一级转换器输出侧的电解电容电压可以等效为电解电容平均电压与电解电容纹波电压vpp叠加。在一些实施方式中，电解电容纹波电压还可以通过电解电容电压的峰峰值、峰值或者谷值获得。
120.在一些实施方式中，步骤s120中在每一周期内通过电解电容电压的峰峰值电压获取电解电容纹波电压，并对当前的补偿输出功率进行补偿环节计算，可具体包括：
121.所述参考电压包括一第一参考电压及一第二参考电压；
122.所述开关电源的一电解电容电压包含所述电解电容纹波电压；
123.当所述电解电容电压的一峰峰值大于所述第一参考电压时，控制减小所述补偿输出功率，并重复获取所述电解电容电压；
124.当所述电解电容电压的峰峰值小于或等于所述第一参考电压且大于或等于所述第二参考电压时，控制保持所述补偿输出功率不变，并重复获取所述电解电容电压；
125.当所述电解电容电压的峰峰值小于所述第二参考电压时，控制增大所述补偿输出功率，并重复获取所述电解电容电压；
126.其中，所述第一参考电压小于一第一电压值，所述第二参考电压大于一第二电压值，所述第一参考电压大于或等于所述第二参考电压。
127.图6为本技术一实施例在低温环境下通过电解电容电压的峰峰值获取电解电容纹波电压对补偿输出功率进行补偿环节计算的流程示意图，用于对上述的控制过程进行进一步阐述。参考图6，实时采样电解电容电压，以工频或二倍工频电网电压为周期，获取电解电容纹波电压的峰峰值。图4为本技术一实施例通过电解电容电压的峰峰值获取电解电容纹波电压对补偿功率进行补偿环节计算的控制过程示意图。参考图4，在起始时刻上限输出功率即为一恒定输出指令值，参考电压包括恒定的第一参考电压vref_1和第二参考电压vref_2。t0到t1时刻，开关电源输出功率开始按补偿输出功率建立，vpp小于vref_2,控制增大补偿输出功率；t1到t2时刻，由于输出功率不断增加，低温环境下vpp不断增大，当vpp大于等于vref_2且小于等于vref_1时，控制补偿输出功率不变，补偿输出功率小于上限输出功率，开关电源的输出功率仍为补偿输出功率。由于开关电源持续工作，纹波电流流经电解电容使其内核温度逐步增高，所以即使开关电源输出功率不变，电解电容纹波电压vpp逐步降低；t2时刻，vpp小于vref_2,控制逐步增大补偿功率；直至t3时刻，补偿功率等于上限输出功率后，开关电源以上限输出功率工作。
128.图5为本技术另一实施例通过电解电容电压的峰峰值获取电解电容纹波电压对补偿功率进行补偿环节计算的控制过程示意图。参考图5，上限输出功率为一逐步增加的函数，参考电压包括恒定的第一参考电压vref_1和第二参考电压vref_2。t0到t1时刻，开关电源的输出功率开始建立，vpp小于vref_2,控制增大补偿输出功率；t1到t2时刻，由于输出功率不断增加，电解电容纹波电压vpp不断增大，当vpp大于等于vref_2且小于等于vref_1时，控制补偿输出功率不变。由于开关电源持续工作，纹波电流流经电解电容使其内核温度逐步增高，电解电容纹波电压vpp逐步降低；t2时刻，vpp小于vref_2,控制逐步增大补偿功率；直至t3时刻，补偿功率等于上限输出功率，开关电源以上限输出功率工作。相较于上限输出功率为一定值的情况，本实施方式的功率建立过程更加平稳。
129.在上述控制过程中，优选的，第一参考电压值根据纹波电压参数限定值和pfc直流母线的过电压保护值确定。第二电压值为开关电源满载时电解电容在常温环境下的一最大纹波电压。当开关电源的一过电压保护值与电解电容平均电压之差的两倍大于或等于纹波电压参数限定值时，第一电压值为纹波电压参数限定值；当开关电源的过电压保护值与电解电容平均电压之差的两倍小于纹波电压参数限定值时，所述第一电压值为开关电源的过电压保护值与电解电容平均电压之差的两倍。例如，开关电源的过电压保护值为450v,电解电容平均电压为400v，其过电压保护值与电解电容平均电压之差的两倍可计算得到2*
(450v-400v)＝100v，而纹波电压参数限定值为70v，则第一电压值为两者之中的较小者，即为70v。第一参考电压和第二参考电压可以根据实际需要进行调整，本技术不以此为限。
130.在另一些实施方式中，第一参考电压vref_1可以和第二参考电压vref_2相等，其开关电源的功率建立过程与上述过程类似。其区别之处在于，补偿输出功率在vpp等于第一和第二参考电压值时保持不变。to到t1时刻之间，开关电源的输出功率开始建立，在每个采样周期内获取其电解电容纹波电压vpp，vpp小于第一参考电压vref_1，其输出功率小于上限输出功率p_limit，控制增大补偿输出功率，并在下一个周期重复获取所述电解电容vpp。t1时刻，随着开关电源输出功率的不断增加，当电解电容纹波电压vpp大于等于第一参考电压vref_1，控制减小补偿输出功率，并在下一个周期重复获取所述电解电容vpp，直至t2时刻，vpp小于第一参考电压vref_1,再次控制增大输出补偿功率；t3时刻，随着开关电源的输出功率不断建立，电解电容纹波电压vpp小于第一参考值vref_1，控制增加补偿功率，此时补偿功率等于上限输出功率p_limit,控制开关电源的输出功率等于上限输出功率p_limit。
131.在另一些实施方式中，步骤s120中在每一采样周期内获取电解电容电压的峰值电压对当前的补偿输出功率进行补偿环节计算，可具体包括：
132.参考电压包括一第一参考电压及一第二参考电压；
133.当电解电容电压的一峰值大于所述第一参考电压时，控制减小补偿输出功率，并重复获取所述电解电容电压；
134.当电解电容电压的峰值小于或等于所述第一参考电压且大于或等于所述第二参考电压时，控制保持补偿输出功率不变，并重复获取所述电解电容电压；
135.当纹波电压的峰值小于所述第二参考电压时，控制增大补偿输出功率，并重复获取所述电解电容电压；
136.其中，第一参考电压小于一第一电压值，第二参考电压大于一第二电压值，所述第一参考电压大于或等于所述第二参考电压。
137.在本控制过程中，优选的，第二电压值为所述电解电容平均电压与开关电源满载时电解电容在常温环境下的一最大纹波电压的一半之和；当开关电源的一过电压保护值大于等于纹波电压参数限定值的一半与电解电容平均电压之和时，所述第一电压值为所述纹波电压参数限定值的一半与所述电解电容平均电压之和；当开关电源的过电压保护值小于纹波电压参数限定值的一半与电解电容平均电压之和时，所述第一电压值为所述开关电源的过电压保护值。第一参考电压和第二参考电压可以根据实际需要进行调整，本技术不以此为限。
138.在又一些实施方式中，步骤s120中在每一采样周期内获取电解电容电压的谷值电压对当前的补偿输出功率进行补偿环节计算，可具体包括：
139.参考电压包括一第一参考电压及一第二参考电压；
140.当电解电容电压的一谷值大于所述第一参考电压时，控制增大补偿输出功率，并重复获取所述电解电容电压；
141.当电解电容电压的谷值小于或等于所述第一参考电压且大于或等于一第二参考电压时，控制保持补偿输出功率不变，并重复获取所述电解电容电压；
142.当电解电容电压的谷值小于所述第二参考电压时，控制减小补偿输出功率，并重
复获取所述电解电容电压；
143.其中，第一参考电压小于一第一电压值，第二参考电压大于一第二电压值，所述第一参考电压大于或等于所述第二参考电压。
144.在本控制过程中，优选的，第一电压值为电解电容平均电压与开关电源满载时电解电容在常温环境下的一最大纹波电压的一半之差；当电解电容平均电压与纹波电压参数限定值的一半之差大于等于开关电源的一欠电压保护值时，所述第二电压值为电解电容平均电压与纹波电压参数限定值的一半之差；当电解电容平均电压与纹波电压参数限定值的一半之差小于开关电源的欠电压保护值时，所述第二电压值为所述开关电源的欠电压保护值。第一参考电压和第二参考电压可以根据实际需要进行调整，本技术不以此为限。
145.上述实施方式中，所述第一参考电压及第二参考电压可分别为一定值；或者所述第一参考电压为一参考电压值从一第一起始值至第一电压值逐步增加的函数，例如，从10v逐步增加到50v，所述第二参考电压为一参考电压值从一第二起始值至所述第二电压值逐步增加的函数，例如，从0v逐步增加到40v。函数的曲线可包括线性增加曲线、台阶增加曲线或非线性增加曲线等。第一参考电压和第二参考电压可以根据实际需要进行调整，本技术不以此为限。
146.在一些实施方式中，当pfc输出母线上具有串联连接的多个电解电容时，分别检测各电解电容电压，当其中任意一电解电容纹波电压大于第一参考电压时，控制减小开关电源的补偿输出功率，当其中任意一电解电容纹波电压小于或等于第一参考电压且大于或等于第二参考电压时，控制开关电源的补偿输出功率不变，当其中任意一电解电容纹波电压小于第二参考电压时，控制增大开关电源的补偿输出功率。开关电源的其余控制方式与上述实施例相似，在此不再赘述。
147.针对电解电容纹波电压，本发明控制方式不需要对温度进行检测，适合于各种情况下开关电源的功率建立。在高温和常温条件下，电解电容的电容值较大且esr较小，在功率建立过程中，当电解电容纹波电压小于参考电压时，开关电源的输出功率经补偿环节计算后得到的补偿输出功率会大于上限输出功率，所以由上限输出功率决定功率建立过程中输出功率的大小，因此本控制方式不会影响到高温和常温情况下输出功率建立的速度。在环境温度极低或电解电容劣化到一定程度的情况下，由于电解电容的电容值较小且esr较大，电解电容电压有可能会超过设定的参考电压，则通过补偿环节计算后得到的补偿输出功率可能会小于上限输出功率，开关电源按照补偿功率输出实际输出功率。在低温环境或者电解电容劣化等情况下，本控制方式基于当前时刻电解电容状态来输出最大允许功率，由于电解电容纹波电压被控制在安全范围内，在开关电源的启动过程中可以避免开关电源过电压，并且保证电解电容纹波电压始终低于器件可承受的最大纹波电压，其开关电源功率建立过程可靠性高；同时，相比于保持较小输出功率，等待电解电容的电容值以及esr降低到合理范围再增加开关电源输出功率的方式，基于当前时刻电解电容的状态来输出最大允许功率，其功率建立过程得以加快。
148.图7为本技术一实施例提供的开关电源的控制系统结构示意图，所述开关电源包括一功率因数校正器，所述功率因数校正器包含至少一个电解电容，下文描述的控制系统可以与上文描述的控制方法相互对应参照。参考图7，所述控制系统包括：
149.检测单元210，用以检测电解电容的一纹波电压；
150.控制单元220，用以基于电解电容纹波电压控制开关电源的实际输出功率为一输出功率参考值,使得所述电解电容纹波电压始终处于安全限值以内；其中，
151.所述输出功率参考值为一补偿输出功率或者一上限输出功率，所述补偿输出功率通过所述电解电容纹波电压与一参考电压比较后经过补偿环节计算获得，且
152.当所述补偿输出功率小于所述上限输出功率时，所述输出功率参考值为所述补偿输出功率；
153.当所述补偿输出功率大于或等于所述上限输出功率时，所述输出功率参考值为所述上限输出功率。
154.具体来说，如图7所示，在一些实施方式中，控制单元220可包括：
155.电压控制模块221：用以在开关电源工作过程中输出一参考电压；
156.补偿器222：用以将所述电解电容纹波电压与所述参考电压进行比较，并进行补偿环节计算输出一补偿输出功率；
157.功率控制模块223，用以在开关电源工作过程中输出一上限输出功率；
158.比较器224：用以将所述补偿输出功率与上限输出功率进行比较，并输出两者之中的较小值作为输出功率参考值。
159.在一些实施方式中，电压控制模块221可以在开关电源工作过程中逐步增加参考电压值，增加方式包括线性增加、台阶增加或非线性增加，或者从零时刻起直接输出一最大参考电压值。同理，功率控制模块223也可以在开关电源工作过程中逐步增加上限输出功率值，增加方式包括线性增加、台阶增加或非线性增加，或者从零时刻起直接输出一最大上限输出功率值。补偿器222可包括p调节器、pi调节器、pid调节器、pir调节器或非线性调节器。
160.图8为本技术一实施例的ac/dc开关电源的控制系统结构原理图，参考图8，电压控制模块221输出一参考电压vpp_ref，该参考电压值与检测单元210检测的电解电容纹波电压值vpp一起发送至补偿器222，补偿器222经补偿环节计算输出一补偿输出功率p_error，该补偿输出功率p_error与功率控制模块223输出的一上限输出功率p_limit一起发送至比较器224，比较器224输出两者之中的较小值作为输出功率参考值p_ref。将输出功率参考值p_ref和开关电源的实际输出电压一起发送至除法器225，得到输出电流参考值i_ref，开关电源的第二级转换器根据输出电流参考值i_ref控制开关电源输出电流的大小，进而调节开关电源输出功率并控制pfc转换器的电解电容纹波电压，使电解电容纹波电压控制在安全限值以内，保证开关电源的安全运行。
161.上述控制系统中，补偿器222将电解电容纹波电压与参考电压比较后经补偿环节计算输出补偿输出功率，在一些实施方式中，电压控制模块221输出的参考电压包括第一参考电压。若电解电容纹波电压大于第一参考电压，则逐步减小补偿输出功率，在下一周期重复获取电解电容纹波电压；若电解电容纹波电压小于或等于第一参考电压，则逐步增加补偿输出功率。在另一些实施方式中，电压控制模块221输出的参考电压包括第一参考电压和第二参考电压，第一参考电压大于第二参考电压。若电解电容纹波电压大于第一参考电压，则逐步减小补偿输出功率，在下一周期重复获取电解电容纹波电压；若电解电容纹波电压小于或等于所述第一参考电压且大于或等于所述第二参考电压时，控制保持补偿输出功率不变，在下一周期重复获取电解电容纹波电压；若电解电容纹波电压小于第二参考电压，则逐步增加补偿输出功率。
162.pfc转换器工作时，其输出侧的电解电容电压可以等效为电解电容平均电压与电解电容纹波电压vpp的叠加。优选的，电解电容电压小于开关电源pfc输出母线的一过电压保护值且大于开关电源的一正常工作最低输入电压值，电解电容纹波电压小于一纹波电压参数限定值。在一些实施方式中，电解电容纹波电压还可以通过电解电容电压的峰峰值、峰值或者谷值获得。
163.在一些实施方式中，检测单元210在每一周期内通过电解电容电压的峰峰值电压获取电解电容纹波电压，然后由补偿器222对当前的补偿输出功率进行补偿环节计算，可具体包括：
164.所述参考电压包括一第一参考电压及一第二参考电压；
165.所述开关电源的一电解电容电压包含所述电解电容纹波电压；
166.当所述电解电容电压的一峰峰值大于所述第一参考电压时，控制减小所述补偿输出功率，并重复获取所述电解电容电压；
167.当所述电解电容电压的峰峰值小于或等于所述第一参考电压且大于或等于所述第二参考电压时，控制保持所述补偿输出功率不变，并重复获取所述电解电容电压；
168.当所述电解电容电压的峰峰值小于所述第二参考电压时，控制增大所述补偿输出功率，并重复获取所述电解电容电压；
169.其中，所述第一参考电压小于一第一电压值，所述第二参考电压大于一第二电压值，所述第一参考电压大于或等于所述第二参考电压。
170.在上述控制过程中，优选的，第二电压值为开关电源满载时电解电容在常温环境下的一最大纹波电压。当开关电源的一过电压保护值与电解电容平均电压之差的两倍大于或等于纹波电压参数限定值时，第一电压值为纹波电压参数限定值；当开关电源的过电压保护值与电解电容平均电压之差的两倍小于纹波电压参数限定值时，所述第一电压值为开关电源的过电压保护值与电解电容平均电压之差的两倍。第一参考电压和第二参考电压可以根据实际需要进行调整，本技术不以此为限。
171.在另一些实施方式中，检测单元210在每一周期内通过电解电容电压的峰值电压获取电解电容纹波电压，然后由补偿器222对当前的补偿输出功率进行补偿环节计算，可具体包括：
172.参考电压包括一第一参考电压及一第二参考电压；
173.当电解电容电压的一峰值大于所述第一参考电压时，控制减小补偿输出功率，并重复获取所述电解电容电压；
174.当电解电容电压的峰值小于或等于所述第一参考电压且大于或等于所述第二参考电压时，控制保持补偿输出功率不变，并重复获取所述电解电容电压；
175.当纹波电压的峰值小于所述第二参考电压时，控制增大补偿输出功率，并重复获取所述电解电容电压；
176.其中，第一参考电压小于一第一电压值，第二参考电压大于一第二电压值，所述第一参考电压大于或等于所述第二参考电压。
177.在上述控制过程中，优选的，第二电压值为所述电解电容平均电压与开关电源满载时电解电容在常温环境下的一最大纹波电压的一半之和；当开关电源的一过电压保护值大于等于纹波电压参数限定值的一半与电解电容平均电压之和时，所述第一电压值为所述
纹波电压参数限定值的一半与所述电解电容平均电压之和；当开关电源的过电压保护值小于纹波电压参数限定值的一半与电解电容平均电压之和时，所述第一电压值为所述开关电源的过电压保护值。第一参考电压和第二参考电压可以根据实际需要进行调整，本技术不以此为限。
178.在又一些实施方式中，检测单元210在每一周期内通过电解电容电压的谷值电压获取电解电容纹波电压，然后由补偿器222对当前的补偿输出功率进行补偿环节计算，可具体包括：
179.参考电压包括一第一参考电压及一第二参考电压；
180.当电解电容电压的一谷值大于所述第一参考电压时，控制增大补偿输出功率，并重复获取所述电解电容电压；
181.当电解电容电压的谷值小于或等于所述第一参考电压且大于或等于一第二参考电压时，控制保持补偿输出功率不变，并重复获取所述电解电容电压；
182.当电解电容电压的谷值小于所述第二参考电压时，控制减小补偿输出功率，并重复获取所述电解电容电压；
183.其中，第一参考电压小于一第一电压值，第二参考电压大于一第二电压值，所述第一参考电压大于或等于所述第二参考电压。
184.在上述控制过程中，优选的，第一电压值为电解电容平均电压与开关电源满载时电解电容在常温环境下的一最大纹波电压的一半之差；当电解电容平均电压与纹波电压参数限定值的一半之差大于等于开关电源的一欠电压保护值时，所述第二电压值为电解电容平均电压与纹波电压参数限定值的一半之差；当电解电容平均电压与纹波电压参数限定值的一半之差小于开关电源的欠电压保护值时，所述第二电压值为所述开关电源的欠电压保护值。第一参考电压和第二参考电压可以根据实际需要进行调整，本技术不以此为限。
185.关于本实施例开关电源控制系统的具体控制过程以及所达到的技术效果，可参照上述实施例中提供的开关电源控制方法相应部分的描述，在此不再赘述。
186.综上所述，本实施例的技术方案，可根据电解电容电压同步调节输出功率，基于当前时刻电解电容状态来输出最大允许功率，减少电解电容在低温启机工况或者电解电容劣化情况下等所需的预热时间；并且由于电解电容纹波电压被控制在安全范围内，在开关电源的启动过程中可以避免开关电源过电压，并保证电解电容纹波电压始终低于器件可承受的最大纹波电压，确保了开关电源的安全可靠运行。
187.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。