功率因数校正pfc电路的升压比调节方法和装置的制造方法_3

文档序号:9237686阅读:来源:国知局
稳定的直流电压。
[0044]如图2和图3所示,电流检测模块10用于检测PFC电路200的输入电流瞬时值Iinst ;电压检测模块20用于检测PFC电路200的输入电压瞬时值Vin。其中,可通过电阻采样法检测PFC电路200的输入电流瞬时值Iinst,并且可通过电阻分压法检测PFC电路200的输入电压瞬时值Vin。
[0045]计算模块30用于根据输入电流瞬时值Iinst计算输入电流平均值Iavg,并根据输入电压瞬时值Vin计算输入电压平均值Vin_avg。根据本发明的一个实施例,如图4所示,计算模块30包括第一低通滤波器301和第二低通滤波器302,第一低通滤波器301对输入电流瞬时值Iinst进行低通滤波以计算输入电流平均值Iavg,第二低通滤波器302对输入电压瞬时值Vin进行低通滤波以计算输入电压平均值Vin_avg。其中,第一低通滤波器301的截止频率远小于PFC电路的输入电流的频率,例如远小于10Hz,优选地,截止频率为8Hz ;并且,第二低通滤波器302的截止频率远小于PFC电路的输入电压的频率,例如远小于10Hz,优选地,截止频率为8Hz。
[0046]获取模块40用于获取PFC电路200输出端的直流母线电压给定Vdc_ref和PFC电路200输出端的电解电容的耐压上限值Vdc_limit,并根据耐压上限值Vdc_limit和输入电压平均值Vin_avg获取升压比的调节上限,以及根据直流母线电压给定VdC_ref和输入电压平均值Vin_avg分别获取升压比的第一调节下限和第二调节下限。具体地,升压比的调节上限可为Vdc_limit/Vin_avg。
[0047]调节模块50用于根据输入电流瞬时值Iinst和输入电流平均值Iavg判断PFC电路200的输入电流的变化态势,并在PFC电路200的输入电流处于稳态或上升过程中时根据升压比的调节上限和升压比的第一调节下限获取升压比的调节范围,以及在PFC电路200的输入电流处于下降过程中时根据升压比的调节上限和升压比的第二调节下限获取升压比的调节范围。
[0048]具体而言,在本发明实施例中,可采用单周期PFC控制算法对PFC电路200进行控制,其中,单周期PFC控制算法包括电压外环和单周期电流内环。如图3所示,在采用单周期PFC控制算法对PFC电路进行控制的过程中,电压外环根据直流母线电压给定Vdc_ref和直流母线电压瞬时值Vdc并通过比例-积分调节器I输出升压比Ka,具体地,当电压外环工作在稳态时,升压比Ka的稳态值为直流母线电压给定Vdc_ref与输入电压平均值Vin_avg的比值,即Ka = Vdc_ref/Vin_avg ;电流内环根据升压比Ka并通过单周期计算器2计算PWM信号的占空比Duty,以使PFC电路200中的开关管SI在PWM信号的控制下开通或关断,其中,Duty = 1-1inst/(Ka^Iavg)。
[0049]并且,在采用单周期PFC控制算法对PFC电路200进行控制的过程中,进一步通过本发明实施例的升压比调节装置对比例-积分调节器输出的升压比Ka的调节范围进行调整。当PFC电路的输入电流处于上升过程中(或者负载功率处于增大过程、或者PFC电路的输入电压处于降低过程)时,调节模块50可将升压比的调节上限设置为Vdc_limit/Vin_avg,升压比的调节下限设置为第一调节下限,从而使升压比Ka能够调节到更高的值,避免电压环调节器过快进入正向饱和状态,改善电流内环计算出来的占空比因输入电流平均值Iavg滞后而偏小的情况。当PFC电路的输入电流处于下降过程中(或者负载功率处于减小过程、或者PFC电路的输入电压处于升高过程)时,调节模块50可将升压比的调节上限设置为Vdc_limit/Vin_avg,升压比的调节下限设置为第二调节下限,从而使升压比Ka能够调节到更低的值,避免电压环调节器过快进入负向饱和状态,改善电流内环计算出来的占空比因输入电流平均值Iavg滞后而偏大的情况。
[0050]需要说明的是,在电压外环输出的升压比Ka达到稳态(平稳或者缓慢变化)时,通过单周期电流内环可以实现输入电流瞬时值Iinst跟踪输入电压瞬时值Vin波形,达到接近单位I的功率因数。
[0051]具体地,根据本发明的一个实施例,升压比的第一调节下限可为(VdC_ref/Vin_avg) * λ 1,升压比的第二调节下限可为(Vdc_ref/Vin_avg) * λ 2,其中,λ I和λ 2分别为第一设定系数和第二设定系数,且O < λ2 < λ? < I。
[0052]根据本发明的一个优选实施例,电解电容的耐压上限值Vdc_limit可为400V,λ I可为2/3,λ2可为1/2。这样,当交流电源的输入电压有效值为220VAC、PFC电路的输出电压为350VDC时,升压比的稳态值可为1.77,升压比的调节上限可为2.02,升压比的第一调节下限可为1.18,升压比的第二调节下限可为0.89。
[0053]根据本发明的一个实施例,调节模块50可根据输入电流瞬时值Iinst和输入电流平均值Iavg判断PFC电路200的输入电流的变化态势时,其中,如果(Iinst-1avg* π /2)大于预设的电流波动阈值,调节模块50则判断PFC电路200的输入电流处于上升过程中;如果(IaVg*3i/2-1inSt)大于预设的电流波动阈值且持续预设时间,调节模块50则判断PFC电路200的输入电流处于下降过程中;如果(Iinst-1avg* /2)小于或等于预设的电流波动阈值或者如果(Iavg* π /2-1inst)小于或等于预设的电流波动阈值,调节模块50则判断PFC电路200的输入电流处于稳态。
[0054]需要说明的是,电流波动阈值可根据额定输入电流设定。优选地,电流波动阈值可为额定输入电流的5%。优选地,预设时间可为10ms。
[0055]具体而言,当(Iinst-1avg* Ji/2)大于预设的电流波动阈值,调节模块50判断PFC电路200的输入电流处于上升过程中,此时将升压比的调节上限设置为Vdc_limit/Vin_avg,升压比的第一调节下限设置为(Vdc_ref/Vin_avg)* λ I ;当(Iavg* Ji/2-1inst)大于预设的电流波动阈值且持续预设时间时,调节模块50判断PFC电路200的输入电流处于下降过程中,此时将升压比的调节上限设置为Vdc_limit/Vin_avg,升压比的第一调节下限设置为(Vdc_ref/Vin_avg)* λ 2 ;当(Iinst-1avg* π/2)小于或等于预设的电流波动阈值或者如果(Iavg* JT /2-1inst)小于或等于预设的电流波动阈值时,调节模块50判断PFC电路200的输入电流处于稳态,此时将升压比的调节上限设置为Vdc_limit/Vin_avg,升压比的第一调节下限设置为(Vdc_ref/Vin_avg)* λ I。
[0056]综上所述,根据本发明实施例提出的PFC电路的升压比调节装置,调节模块根据输入电流瞬时值Iinst和输入电流平均值Iavg判断PFC电路的输入电流的变化态势,并当PFC电路的输入电流处于稳态或上升过程中时,根据升压比的调节上限和升压比的第一调节下限获取升压比的调节范围,以及当PFC电路的输入电流处于下降过程中时,根据升压比的调节上限和升压比的第二调节下限获取升压比的调节范围。由此,通过调整升压比的调节范围,能够减小占空比的计算偏差,达到更加快速准确的电压控制效果。
[0057]在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
[0058]此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
[0059]在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术
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