一种多开关功率因数校正方法、系统及电子设备技术方案

本发明专利技术提供一种多开关功率因数校正方法、系统及电子设备，多开关功率因数校正方法包括：接收源于功率电路的输入直流电压信号、输出直流电压信号、及升压电流信号；对输入直流电压信号、输出直流电压信号、及升压电流信号进行逻辑处理以形成多路脉冲宽度调制驱动信号；第i路脉冲宽度调制驱动信号与第i+1路脉冲宽度调制驱动信号移相预设角度，且等分占空比；i大于等于1；将形成的多路脉冲宽度调制驱动信号输入功率电路，使其控制多级并联功率模块的通断以校正功率因数。本发明专利技术实现了单位功率因数校正，倍增了电感的纹波频率，有利于电感的小型化设计，同时降低了功率器件的开关损耗和导通损耗，有利于功率器件的选型和散热处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力电子变换器
，涉及一种校正方法及系统，特别是涉及一种多开关功率因数校正方法、系统及电子设备。
技术介绍
目前广泛采用的单相功率因数校正器(PFC)为单相有源功率因数校正器(APFC)，包括有桥类型和无桥类型，已经广泛地应用到变频家电功率电路交直交变换器的前级电路，即作为AC-DC变换器。随着大功率变频空调等的普及应用，对单相APFC的效率要求日益提高。由于无桥单相APFC具有同时导通功率器件少和导通损耗低的优点，潜在效率较高，日益得到更多的关注。但是目前为止，得到应用的主要是传统的无桥单相APFC。为了提高功率等级，需要采取功率器件并联和高频升压电感措施。采用了多个功率器件并联，功率器件并联目的为增加潜在的功率等级。尚且没有文献公开，对于功率器件并联的无桥单相APFC，如何设计驱动方案。对于高效率APFC应用场合，或为了改善提高整体性能或某些性能，如降低升压电感尺寸和简化功率器件IGBT的设计，需要对现有的控制技术进行改进。现有技术只针对有桥单相APFC多功率器件并联方案，各有优点，同时也存在以下不足之处。对于单相APFC而言，占空比在电网电压过零附近较大，一般可以0.95左右。占空比在电网电压峰值附近较小，一般低于0.25左右。受到功率器件速度、控制稳定性、电感释放电流时间等因素，最大占空比不大于0.95。在一个完整的电源周期中，占空比的大致变化范围为0.20—0.95。只要占空比d大于1/N(如N＝2，则d大于0.5)时，就会出现IGBT循环交叉连续导电状态，此时不仅出现功率器件均流情况，更严重的是，总有一只功率器件IGBT导通，升压电感没有能量释放的时间，将会造成升压电感饱和以及功率器件最终烧毁。升压电感纹波不能倍频，而升压电感的设计尤为重要，由于笨重和发热等原因，一般板外安装。为了单相APFC的小型化，在板安装，升压电感就得小型化和低发热，为此必须适当提高等效的开关频率，即提高纹波频率。现有技术中揭示的移相驱动技术方案具有明显的不足，不能借鉴和应用到无桥单相APFC中。因此，如何提供一种多开关功率因数校正方法、系统及电子设备，以解决现有技术中只要占空比大于1/N(如N＝2，则d大于0.5)时，就会出现功率器件循环交叉连续导电状态，此时不仅出现功率器件均流情况，更严重的是，总有一只功率器件导通，升压电感没有能量释放的时间，将会造成升压电感饱和以及功率器件烧毁等缺陷，实以成为本领域从业者亟待解决的技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种多开关功率因数校正方法、系统及电子设备，用于解决现有技术中只要占空比大于1/N(如N＝2，则d大于0.5)时，就会出现功率器件循环交叉连续导电状态，此时不仅出现功率器件均流情况，更严重的是，总有一只功率器件导通，升压电感没有能量释放的时间，将会造成升压电感饱和以及功率器件烧毁的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术一方面提供一种多开关功率因数校正方法，应用于包括多级并联的功率模块、和与所述多级并联的功率模块连接的升压模块、及与所述功率模块和升压模块连接的功率输出模块的功率电路，所述多开关功率因数校正方法包括以下步骤：接收源于所述功率电路的输入直流电压信号、输出直流电压信号、及升压电流信号；对所述输入直流电压信号、输出直流电压信号、及升压电流信号进行逻辑处理以形成多路脉冲宽度调制驱动信号；第i路脉冲宽度调制驱动信号与第i+1路脉冲宽度调制驱动信号之间移相预设角度，且等分占空比；i大于等于1；将形成的多路脉冲宽度调制驱动信号输入所述功率电路，使其控制多级并联功率模块的通断以校正功率因数。于本专利技术的一实施例中，所述逻辑处理包括：对输入直流电压信号进行逻辑处理、对输出直流电压信号进行逻辑处理、及对所述升压电流信号进行逻辑处理；其中，所述对输入直流电压信号进行逻辑处理包括：将所述输入直流电压信号进行差动滤波；提取差动滤波后的输入直流电压信号的有效电压值；将提取的有效电压值进行平方倒数以形成第一逻辑处理电压信号；所述对输出直流电压信号进行逻辑处理包括：将所述输出直流电压信号进行差动滤波；将差动滤波后的输出直流电压信号与参考电压信号进行相减以获取第一偏差信号；对该第一偏差信号进行PID处理以形成第二逻辑处理电压信号；所述对所述升压电流信号进行逻辑处理包括：将所述升压电流信号进行差动滤波以形成第三逻辑处理电压信号。于本专利技术的一实施例中，所述逻辑处理还包括：将所述第一逻辑处理电压信号、差动滤波后的输入直流电压信号、第二逻辑处理电压信号相乘以形成第四逻辑处理电压信号；将所述第三逻辑处理电压信号与第四逻辑处理电压信号进行相减以获取第二偏差信号，对所述第二偏差信号进行PID处理以形成第五逻辑处理信号。于本专利技术的一实施例中，所述将形成的多路脉冲宽度调制驱动信号输入所述功率电路，使其控制多级并联功率模块的通断以校正功率因数的步骤包括：将第五逻辑处理信号进行N等分处理，计算N等分后的脉冲信号，对N等分后的脉冲信号与梯形载波信号进行比较以输出高低电平信号，对所述高低电平信号进行脉冲宽度调制以形成N路脉冲宽度调制驱动信号；其中，N为大于等于2的偶数。本专利技术另一方面提供一种多开关功率因数校正系统，应用于提供输入直流电压信号、输出直流电压信号、及升压电流信号的功率电路；所述功率电路包括多级并联的功率模块，与所述多级并联的功率模块连接的升压模块，及与所述功率模块和升压模块连接的功率输出模块；所述多开关功率因数校正系统包括：处理模块，与所述功率电路连接，用于接收输入直流电压信号、输出直流电压信号、及升压电流信号；对所述输入直流电压信号、输出直流电压信号、及升压电流信号进行逻辑处理以形成多路脉冲宽度调制驱动信号；第i路脉冲宽度调制驱动信号与第i+1路脉冲宽度调制驱动信号之间移相预设角度，且等分占空比；i大于等于1；信号控制模块，与所述处理模块连接，用以将形成的多路脉冲宽度调制驱动信号输入所述功率电路，使其控制多级并联功率模块的通断以校正功率因数。于本专利技术的一实施例中，所述处理模块包括：第一处理单元，与所述功率电路连接，用于对输入直流电压信号进行逻辑处理；所述对输入直流电压信号进行逻辑处理是指将所述输入直流电压信号进行差动滤波；提取差动滤波后的输入直流电压信号的有效电压值；将提取的有效电压值进行平方倒数以形成第一逻辑处理电压信号；第二处理单元，与所述功率电路连接，用于对输出直流电压信号进行逻辑处理，所述对输出直流电压信号进行逻辑处理是指将所述输出直流电压信号进行差动滤波；将差动滤波后的输出直流电压信号与参考电压信号进行相减以获取第一偏差信号；对该第一偏差信号进行PID处理以形成第二逻辑处理电压信号；第三处理单元，与所述功率电路连接，用于对所述升压电流信号进行逻辑处理；所述对所述升压电流信号进行逻辑处理是指将所述升压电流信号进行差动滤波以形成第三逻辑处理电压信号。于本专利技术的一实施例中，所述处理模块还包括：第四处理单元，与所述第一处理单元和第二处理单元连接，用于将第一逻辑处理电压信号、差动滤波后的输入直流电压信号、第二逻辑处理电压信号相乘以形成第四逻辑处理电压信号；第五处理单元，与所述第三处理单元和第四处理单元连接，用于将所述第三逻辑处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多开关功率因数校正方法，其特征在于，应用于包括多级并联的功率模块、和与所述多级并联的功率模块连接的升压模块、及与所述功率模块和升压模块连接的功率输出模块的功率电路，所述多开关功率因数校正方法包括以下步骤：接收源于所述功率电路的输入直流电压信号、输出直流电压信号、及升压电流信号；对所述输入直流电压信号、输出直流电压信号、及升压电流信号进行逻辑处理以形成多路脉冲宽度调制驱动信号；第i路脉冲宽度调制驱动信号与第i+1路脉冲宽度调制驱动信号之间移相预设角度，且等分占空比；i大于等于1；将形成的多路脉冲宽度调制驱动信号输入所述功率电路，使其控制多级并联功率模块的通断以校正功率因数。

【技术特征摘要】
1.一种多开关功率因数校正方法，其特征在于，应用于包括多级并联的功率模块、和与所述多级并联的功率模块连接的升压模块、及与所述功率模块和升压模块连接的功率输出模块的功率电路，所述多开关功率因数校正方法包括以下步骤：接收源于所述功率电路的输入直流电压信号、输出直流电压信号、及升压电流信号；对所述输入直流电压信号、输出直流电压信号、及升压电流信号进行逻辑处理以形成多路脉冲宽度调制驱动信号；第i路脉冲宽度调制驱动信号与第i+1路脉冲宽度调制驱动信号之间移相预设角度，且等分占空比；i大于等于1；将形成的多路脉冲宽度调制驱动信号输入所述功率电路，使其控制多级并联功率模块的通断以校正功率因数。2.根据权利要求1所述的多开关功率因数校正方法，其特征在于：所述逻辑处理包括：对输入直流电压信号进行逻辑处理、对输出直流电压信号进行逻辑处理、及对所述升压电流信号进行逻辑处理；其中，所述对输入直流电压信号进行逻辑处理包括：将所述输入直流电压信号进行差动滤波；提取差动滤波后的输入直流电压信号的有效电压值；将提取的有效电压值进行平方倒数以形成第一逻辑处理电压信号；所述对输出直流电压信号进行逻辑处理包括：将所述输出直流电压信号进行差动滤波；将差动滤波后的输出直流电压信号与参考电压信号进行相减以获取第一偏差信号；对该第一偏差信号进行PID处理以形成第二逻辑处理电压信号；所述对所述升压电流信号进行逻辑处理包括：将所述升压电流信号进行差动滤波以形成第三逻辑处理电压信号。3.根据权利要求2所述的多开关功率因数校正方法，其特征在于：所述逻辑处理还包括：将所述第一逻辑处理电压信号、差动滤波后的输入直流电压信号、第二逻辑处理电压信号相乘以形成第四逻辑处理电压信号；将所述第三逻辑处理电压信号与第四逻辑处理电压信号进行相减以获取第二偏差信号，对所述第二偏差信号进行PID处理以形成第五逻辑处理信号。4.根据权利要求3所述的多开关功率因数校正方法，其特征在于：所述将形成的多路脉冲宽度调制驱动信号输入所述功率电路，使其控制多级并联功率模块的通断以校正功率因数的步骤包括：将第五逻辑处理信号进行N等分处理，计算N等分后的脉冲信号，对N等分后的脉冲信号与梯形载波信号进行比较以输出高低电平信号，对所述高低电平信号进行脉冲宽度调制以形成N路脉冲宽度调制驱动信号；其中，N为大于等于2的偶数。5.一种多开关功率因数校正系统，其特征在于，应用于提供输入直流电压信号、输出直流电压信号、及升压电流信号的功率电路；所述功率电路包括多级并联的功率模块，与所述多级并联的功率模块连接的升压模块，及与所述功率模块和升压模块连接的功率输出模块；所述多开关功率因数校正系统包括：处理模块，与所述功率电路连接，用于接收输入直流电压信号、输出直流电压信号、及升压电流信号；对所述输入直流电压信号、输出直流电压信号、及升压电流信号进行逻辑处理以形成多路脉冲宽度调制驱动信号；第i路脉冲宽度调制驱动信号与第i+1路脉冲宽度调制驱动信号之间移相预设角度，且等分占空比；i大于等于1；信号控制模块，与所述处理模块连接，用以将形成的多路脉冲宽度调制驱动信号输入所述功率电路，使其控制多级...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明霖，王宇飞，游业斌，
申请(专利权)人：儒竞艾默生环境优化技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31