网流纯正弦驱动脉冲调频调宽的单相AC-DC变换电路制造技术

本发明专利技术提供一种网流纯正弦驱动脉冲调频调宽的单相AC‑DC变换电路，其中，功率电路用以完成单相AC‑DC的功率变换；控制电路用以完成对输出电压与电网电压的瞬时检测、AD转换，并按照电压外环控制原理进行模拟运算、数字运算和逻辑处理，得到修正后的占空比及调制后的开关频率，形成PWM驱动脉冲，控制所述功率电路中功率开关的开关状态，使得在电网电压发生畸变时，输入电流始终保持正弦波形，无需电流内环控制。本发明专利技术实现电网电压畸变时输入电流始终保持正弦的单相AC‑DC变换，电感工作在DCM模式，电感量低，具有控制简单，响应快速，防止电能质量污染的特点，广泛用于车载或车用有线或无线充电机、变频空调等应用场合。

The net flow of pure sine wave driving pulse width modulation AC FM single-phase DC converter

The invention provides a net flow of pure sine wave driving pulse width modulation AC FM single-phase DC converter circuit, the power converter to complete the DC single-phase AC power circuit; to complete the instantaneous detection, AD of output voltage and grid voltage conversion circuit, and in accordance with the principle of voltage loop control simulation operation, digital computation and logic processing, get the modified switching frequency and modulation for the formation of the PWM drive pulse, the power switch state control circuit in the power switch, the power grid voltage distortion occurs when the input current always maintain sinusoidal waveform, without current control. The invention realizes the grid voltage distortion of input current always maintain sinusoidal single-phase AC DC transform, inductance in DCM mode, low inductance, has simple control, fast response characteristics, to prevent the pollution of power quality, widely used in wired or wireless charging machine, inverter air conditioner applications such as car or car.

【技术实现步骤摘要】
网流纯正弦驱动脉冲调频调宽的单相AC-DC变换电路
本专利技术涉及电力电子变换
的一种单相功率变换电路，具体地，涉及一种网流纯正弦驱动脉冲调频调宽的单相AC-DC变换电路。
技术介绍
为了应对AC-DC变换器工作状态时电网电压发生畸变造成的电能质量污染问题，降低谐波电流的危害，抑制谐波电流的干扰，使其符合谐波电流的相关标准，需要采用反馈调制技术。单相AC-DC变换器的反馈调制技术具有多种控制策略，例如传统的双闭环控制。采用双闭环控制策略抑制谐波电流的效果较好，但是控制电路复杂，调制方式繁琐。在原理上，双闭环控制需要采用慢速的电压外环，以此来稳定输出直流电压，需要采用快速的电流内环，以此来获得网侧正弦波电流和网侧单位功率因数。传统电压外环一般采用电压误差放大器，电压误差放大器的惯性较大，一定程度上影响了双闭环控制的动态响应速度。经过对采用反馈控制原理的单相AC-DC变换器现有技术的检索，发现主要有以下代表性文献：[1]李东和阮新波.《高效率的BOOST型功率因数校正预调节器》.中国电机工程学报.V24,No.10，2004.10：153-156，其主要技术特征如下：采用UC3854BN模拟控制器，电压误差放大器作为电压外环控制器，PI调节器作为电流内环控制器，系统设计较为复杂。[2]何志远和韦巍.《基于虚拟磁链的PWM整流器定向功率控制研究》.浙江大学学报.V38,No.12，2004.11：1619-1622，其主要技术特征如下：三相整流器，电压误差放大器作为电压外环控制器，而且采用砰砰控制，带来开关频率突变，以此引入扰动和噪声，降低系统的可靠性，甚至使得系统的性能发生恶化。综合以上，对单相AC-DC变换器现有技术的检索发现，传统的单相AC-DC变换电路缺乏较好应对电网电压畸变的反馈控制策略和相应的功率电路拓扑，存在谐波电流注入电网的不利现象，造成电网电能质量污染问题。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种网流纯正弦驱动脉冲调频调宽的单相AC-DC变换电路，实现电网电压畸变时输入电流始终保持正弦的单相AC-DC变换，具有控制简单，响应快速，防止电能质量污染的优点。本专利技术是通过以下技术方案实现的。本专利技术提供一种网流纯正弦驱动脉冲调频调宽的单相AC-DC变换电路，包括功率电路和控制电路，其中：所述功率电路用以完成单相AC-DC的功率变换；所述控制电路用以完成对输出电压和电网电压的瞬时检测与AD转换，并按照电压外环控制原理对输出电压和电网电压进行处理(包括模拟运算、数字运算和逻辑处理)，得到修正后的占空比及调制后的开关频率，形成PWM驱动脉冲，控制所述功率电路中功率开关的PWM开关状态，使得电网电压发生畸变时，输入电流始终保持正弦波形；具体为：所述控制电路包括电网电压检测电路、电压提升电路、输出电压检测电路以及DSP程序单元；其中：所述电网电压检测电路用于将电网电压通过电压互感器和分压电路a后分得的电压作为电网电压检测值输入电压提升电路；所述电压提升电路用于提升电网电压检测值并送入DSP程序单元；所述输出电压检测电路用于将输出电压通过分压电路b后分得的电压作为输出电压采样值，再将输出电压采样值通过RC滤波电路滤波后，送入DSP程序单元；所述DSP程序单元用于对电网电压检测值和输出电压采样值进行处理，得到修正后的占空比及调制后的开关频率，形成PWM驱动脉冲，控制所述功率电路中功率开关的PWM开关状态。优选地，所述功率电路包括滤波电路和整流电路，其中：所述滤波电路主要由LC滤波电感和LC滤波电容组成，其中LC滤波电感的一端接电网火线，LC滤波电感的另一端经LC滤波电容后接电网零线，构成LC滤波电路；所述整流电路包括单向整流桥、第九二极管和电解电容；所述单向整流桥主要由第一至第八二极管、第一至第三功率开关、第一电感及第二电感构成，其中，所述单相整流桥的第一桥臂包括第一至第四二极管、第一功率开关及第一电感，其中第二二极管、第三二极管、第一功率开关及第一电感在桥臂中形成环形回路，第一二极管位于第一桥臂的高端，第四二极管位于第一桥臂的低端；所述单相整流桥的第二桥臂包括第五至第八二极管、第二功率开关及第二电感，其中第六二极管、第七二极管、第二功率开关及第二电感在桥臂中形成环形回路，第五二极管位于第二桥臂的高端，第八二极管位于第二桥臂的低端；所述单相整流桥的第三桥臂由第三功率开关构成；所述第一桥臂、第二桥臂的高端共阴极相连，并经第九二极管后形成输出电压正极；所述第一桥臂、第二桥臂的低端共阳极相连，并形成输出电压负极；所述第一桥臂、第二桥臂的中点与所述LC滤波电容的两端相连；所述输出电压正极和负极之间并联一个电解电容。优选地，所述控制电路的电网电压检测电路、电压提升电路、输出电压检测电路以及DSP程序单元，其中：所述电网电压检测电路的输入端与功率电路的输入端相连接，所述电网电压检测电路的输出端与电压提升电路的输入端相连接，所述电压提升电路的输出端与DSP程序单元相连接，所述输出电压检测电路的输入端与功率电路的输出端相连接，所述输出电压检测电路的输出端与DSP程序单元相连接。优选地，所述电网电压检测电路的输入端与所述功率电路的输入端相连，包括电压互感器、第一电阻以及第二电阻，电网电压经过电压互感器后输入电网电压检测电路，第一电阻、第二电阻串联后并联在电压互感器的二次侧，第二电阻的一端接地，构成分压电路a，第二电阻的两端分得的电压作为电网电压检测值输入所述电压提升电路。优选地，所述电压提升电路的输入端与电网电压检测电路的输出端相连，包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、运算放大器以及第一电容，外加电源经第三电阻后输入运算放大器的正相输入端，第五电阻的一端接地，第五电阻的另一端与第六电阻相连，第六电阻并联在运算放大器的负相输入端与输出端之间，第五、第六电阻对运算放大器的输出端电压起到分压作用，第五电阻分得的电压输入运算放大器的负相输入端，第四电阻串联在运算放大器的输出端，之后再经第一电容接地，电网电压检测值被提升后送入DSP程序单元(第一模数转换模块)。优选地，所述输出电压检测电路的输入端与所述功率电路中的输出端相连，包括第七电阻、第八电阻、第九电阻、RC滤波电阻以及RC滤波电容，第七电阻、第八电阻和第九电阻串联构成分压电路b，第九电阻的两端分得的电压作为输出电压采样值，RC滤波电阻的一端接第九电阻，RC滤波电阻的另一端经RC滤波电容后接地，构成RC滤波电路，输出电压采样值经过滤波后送入DSP程序单元(第二模数转换模块)。优选地，所述第七电阻和第八电阻的电阻值均大于第九电阻的电阻值。优选地，所述DSP程序单元包括十五个数字模块，分别为：第一模数转换模块、第二模数转换模块、第三模数转换模块、锁相环模块、基准正弦波发生模块、开关频率波形发生模块、锯齿载波发生模块、占空比修正模块、电压误差放大模块、基波滤波模块、三次谐波滤波模块、五次谐波滤波模块、乘法器模块、限幅模块以及比较调制模块，其中：所述第一模数转换模块的输入端与所述电网电压检测电路的输出端相连，将电网电压检测值模拟量转换为数字量，再送入所述锁相环模块；所述锁相环模块的输入端与所述第一模数转换模块的输出端相连，将电网电压的相位固定，消除电网本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种网流纯正弦驱动脉冲调频调宽的单相AC‑DC变换电路，其特征在于，包括功率电路和控制电路，其中：所述功率电路用以完成单相AC‑DC的功率变换；所述控制电路包括电网电压检测电路、电压提升电路、输出电压检测电路以及DSP程序单元；其中：所述电网电压检测电路用于将电网电压通过电压互感器和分压电路a后分得的电压作为电网电压检测值输入电压提升电路；所述电压提升电路用于提升输入的电网电压检测值并送入DSP程序单元；所述输出电压检测电路用于将输出电压通过分压电路b后分得的电压作为输出电压采样值，再将输出电压采样值通过RC滤波电路滤波后，送入DSP程序单元；所述DSP程序单元用于对输入的电网电压检测值和输出电压采样值进行处理，得到修正后的占空比及调制后的开关频率，形成PWM驱动脉冲，控制所述功率电路中功率开关的PWM开关状态。

【技术特征摘要】
1.一种网流纯正弦驱动脉冲调频调宽的单相AC-DC变换电路，其特征在于，包括功率电路和控制电路，其中：所述功率电路用以完成单相AC-DC的功率变换；所述控制电路包括电网电压检测电路、电压提升电路、输出电压检测电路以及DSP程序单元；其中：所述电网电压检测电路用于将电网电压通过电压互感器和分压电路a后分得的电压作为电网电压检测值输入电压提升电路；所述电压提升电路用于提升输入的电网电压检测值并送入DSP程序单元；所述输出电压检测电路用于将输出电压通过分压电路b后分得的电压作为输出电压采样值，再将输出电压采样值通过RC滤波电路滤波后，送入DSP程序单元；所述DSP程序单元用于对输入的电网电压检测值和输出电压采样值进行处理，得到修正后的占空比及调制后的开关频率，形成PWM驱动脉冲，控制所述功率电路中功率开关的PWM开关状态。2.根据权利要求1所述的网流纯正弦驱动脉冲调频调宽的单相AC-DC变换电路，其特征在于，所述功率电路包括滤波电路和整流电路，其中：所述滤波电路主要由LC滤波电感和LC滤波电容组成，其中LC滤波电感的一端接电网火线，LC滤波电感的另一端经LC滤波电容后接电网零线，构成LC滤波电路；所述整流电路包括单向整流桥、第九二极管和电解电容；所述单向整流桥主要由第一至第八二极管、第一至第三功率开关、第一电感及第二电感构成，其中，所述单相整流桥的第一桥臂包括第一至第四二极管、第一功率开关及第一电感，其中第二二极管、第三二极管、第一功率开关及第一电感在桥臂中形成环形回路，第一二极管位于第一桥臂的高端，第四二极管位于第一桥臂的低端；所述单相整流桥的第二桥臂包括第五至第八二极管、第二功率开关及第二电感，其中第六二极管、第七二极管、第二功率开关及第二电感在桥臂中形成环形回路，第五二极管位于第二桥臂的高端，第八二极管位于第二桥臂的低端；所述单相整流桥的第三桥臂由第三功率开关构成；所述第一桥臂和第二桥臂的高端共阴极相连，并经第九二极管后形成输出电压正极；所述第一桥臂和第二桥臂的低端共阳极相连，并形成输出电压负极；所述第一桥臂和第二桥臂的中点与所述LC滤波电容的两端相连；所述输出电压正极和输出电压负极之间并联一个电解电容。3.根据权利要求1所述的网流纯正弦驱动脉冲调频调宽的单相AC-DC变换电路，其特征在于，所述电网电压检测电路的输入端与功率电路的输入端相连接，所述电网电压检测电路的输出端与电压提升电路的输入端相连接，所述电压提升电路的输出端与DSP程序单元相连接，所述输出电压检测电路的输入端与功率电路的输出端相连接，所述输出电压检测电路的输出端与DSP程序单元相连接。4.根据权利要求1或3所述的网流纯正弦驱动脉冲调频调宽的单相AC-DC变换电路，其特征在于，所述电网电压检测电路包括电压互感器、第一电阻以及第二电阻，电网电压经过电压互感器后输入电网电压检测电路，第一电阻和第二电阻串联后并联在电压互感器的二次侧，第二电阻的一端接地，构成分压电路a，第二电阻的两端分得的电压作为电网电压检测值输入所述电压提升电路。5.根据权利要求1或3所述的网流纯正弦驱动脉冲调频调宽的单相AC-DC变换电路，其特征在于，所述电压提升电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、运算放大器以及第一电容，外加电源经第三电阻后输入运算放大器的正相输入端，第五电阻的一端接地，第五电阻的另一端与第六电阻相连，第六电阻并联在运算放大器的负相输入端与输出端之间，第五电阻和第六电阻对运算放大器的输出端电压起到分压作用，第五电阻分得的电压输入运算放大器的负相输入端，第四电阻串联在运算放大器的输出端，之后再经第一电容接地，电网电压检测值被提升后送入DSP程序单元。6.根据权利要求1或3所述的网流纯正弦驱动脉冲调频调宽的单相AC-DC变换电路，其特征在于，所述输出电压检测电路包括第七电阻、第八电阻、第九电阻、RC滤波电阻以及RC滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：常中科，袁乐，乔天辰，董娅韵，杨喜军，唐厚君，卢广震，赵波，李新颜，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31