一种基于乘法器电压调节输入阻抗的单相功率因数校正控制方法技术

本发明专利技术公开并提供了一种制造成本低廉，实施简便，减少功率因数劣化，使整个运作过程中的输入阻抗为一个常数，同时能提高电路系统的安全性和可靠性的基于乘法器电压调节输入阻抗的单相功率因数校正控制方法。本发明专利技术适用于电力电子技术领域。电力电子技术领域。电力电子技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于乘法器电压调节输入阻抗的单相功率因数校正控制方法


[0001]本专利技术涉及一种基于乘法器电压调节输入阻抗的单相功率因数校正控制方法。

技术介绍

[0002]功率因数校正技术PFC(Power Factor Correction)就是将畸变电流校正为正弦电流，并使之与电压同相位，从而使功率因数接近于1的一种电力电子技术。PFC的实现有多种电路拓扑和方法，需要根据具体的应用场合来进行选择。其中，单相功率因数校正技术(boots PFC)是其中一种常见的拓扑，常用于不间断电源(UPS)和大型家电中。
[0003]典型的boots PFC实现需要五个不同的采样点(有些方案可以简化到三个，即对同一个节点的电压和电流同时采样)，不仅需要对整流前的AC 电压V
AC
和电流I
AC
进行采样，还需要采样电感电流I
L
和整流后的输入电压 V
in
，最后需要采样输出电压V
out
。
[0004]典型的boots PFC采用的控制环路是典型的双环结构(电压外环和电流内环构成)，电压单环控制易于设计和分析，但是响应速度慢，无限流功能。而电流环能增强电路稳定性、响应速度快，同时能消除单独电压模式下的产生的低频波，有限制过电流的能力。但是，这种双环控制，电路实现(或者软件实现)相对复杂，调试也不太方便，它的功率因数基本取决于整流前的采样精度和乘法器的性能，以及控制环路的性能，比较难调节到最优的参数，在大规模的生产中，使其稳定地生产需要很长时间的生产工艺调节；另外像软启动，欠(过)电保护和过温保护等功能则需要另外的电路和程序来实现。
[0005]总的来说，传统的boots PFC有以下几个缺点：1、传统的boots PFC 解决方案需要更多的器件的数量，难以降低制造成本，而且PFC的实施比较困难；2、传统的boots PFC解决方案需要较好的采样精度和环路性能才可以减少功率因数的劣化，导致了成本的上升和环路调试的困难；3、传统的boots PFC解决方案需要额外的检测机制，来防止电路发生欠(过) 电现象。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种制造成本低廉，实施简便，减少功率因数劣化，使整个运作过程中的输入阻抗为一个常数，同时能提高电路系统的安全性和可靠性的基于乘法器电压调节输入阻抗的单相功率因数校正控制方法。
[0007]本专利技术包括以下步骤：
[0008]A.通过采样电路采集电感电流I
L
、输出电压V
out
以及输入电压V
in
三个参数；
[0009]B.通过控制环路分别将所述电感电流I
L
、所述输出电压V
out
以及所述输入电压V
in
进行计算，得出电感电流控制值I
ramp
以及乘法器电压V
m
；
[0010]C.所述电感电流控制值I
ramp
以及所述乘法器电压V
m
在所述控制环路内相加后输出至PWM产生端，在所述PWM产生端内生成相应的驱动信号。
[0011]所述控制环路为平行双环，包括电压环以及乘法器电压算法环。
[0012]所述电压环通过所述输出电压V
out
计算目标输出电压的差值并调准输出量，同时鉴相来判断输入交流电压的过零点的位置，最后与所述电感电流IL结合计算后输出与电感电流控制相关的所述电感电流控制值I
ramp
。
[0013]所述乘法器电压算法环用于过电保护电压的演算，一旦所述输入电压 V
in
不在限定值的范围的时候就会自动关停；所述乘法器电压算法环还能基于补偿后的电感电流I
L
和控制电压V
control
计算出所述乘法器电压V
m
。
[0014]所述PWM产生端依次包括斜波周期触发信号、积分器、比较器以及SR 触发器，所述电感电流控制值I
ramp
与所述乘法器电压V
m
在所述控制环路的最后端相加计算后再经过除零后进入所述积分器内，最后经所述SR触发器的Q端发出驱动信号。
[0015]在步骤B中，所述电感电流I
L
经过二型补偿器的计算后再分别输入所述电压环以及所述乘法器电压算法环，所述二型补偿器的传递函数为：
[0016][0017]在步骤B中，所述输入电压V
in
经过一阶滤波器后得出过电保护电压V
bo
，所述过电保护电压V
bo
的计算公式为：
[0018][0019]在步骤B中，所述过电保护电压V
bo
在所述乘法器电压算法环内所述控制电压V
control
组合计算后得出所述乘法器电压V
m
，其中所述控制电压 V
control
与输出电压V
out
的关系式为：
[0020][0021]所述乘法器电压V
m
的演算关系式为：
[0022][0023]有益效果：本专利技术最大限度地减少了外部组件的数量，采样点的数量比通常的单相功率因数校正技术(boots PFC)要更少，减低成本，并大大简化了PFC的实现过程；本专利技术采用平行双环控制环路的结构，可以在不对整流前端采样也可以控制电感电流与交流电压V
AC
同频同相；本专利技术通过乘法器环路的演算来减少整流后的正弦波输入电压对功率因数的劣化，使整个运作过程中的输入阻抗为一个常数；本专利技术中的控制环路集成了欠(过)电保护机制，提高电路系统的安全性和可靠性；本专利技术通过设计有效的补偿器，以抑制输出电压的纹波对于控制环路的影响，提升了电路的性能。
附图说明
[0024]图1是传统典型的boots PFC系统示意图；
[0025]图2是传统典型的boots PFC系统控制框图；
[0026]图3是本专利技术中的功率校正电路的电路原理图；
[0027]图4是本专利技术中的控制框图；
[0028]图5是本专利技术的PFC调制原理波形图；
[0029]图6是本专利技术的乘法器电压时序图；
[0030]图7是本专利技术中实施例的波形图示意全图；
[0031]图8是本专利技术中实施例的波形图放大示意图。
具体实施方式
[0032]如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示，本专利技术包括以下步骤：
[0033]A.通过采样电路采集电感电流I
L
、输出电压V
out
以及输入电压V
in
三个参数，在本具体实施例中，采样电路为功率校正电路；
[0034]B.通过控制环路分别将所述电感电流I
L
、所述输出电压V...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于乘法器电压调节输入阻抗的单相功率因数校正控制方法，其特征在于：包括以下步骤：A.通过采样电路采集电感电流I
L
、输出电压V
out
以及输入电压V
in
三个参数；B.通过控制环路分别将所述电感电流I
L
、所述输出电压V
out
以及所述输入电压V
in
进行计算，得出电感电流控制值I
ramp
以及乘法器电压V
m
；C.所述电感电流控制值I
ramp
以及所述乘法器电压V
m
在所述控制环路内相加后输出至PWM产生端，在所述PWM产生端内生成相应的驱动信号。2.根据权利要求1所述的一种基于乘法器电压调节输入阻抗的单相功率因数校正控制方法，其特征在于：所述控制环路为平行双环，包括电压环以及乘法器电压算法环。3.根据权利要求2所述的一种基于乘法器电压调节输入阻抗的单相功率因数校正控制方法，其特征在于：所述电压环通过所述输出电压V
out
计算目标输出电压的差值并调准输出量，同时鉴相来判断输入交流电压的过零点的位置，最后与所述电感电流I
L
结合计算后输出与电感电流控制相关的所述电感电流控制值I
ramp
。4.根据权利要求3所述的一种基于乘法器电压调节输入阻抗的单相功率因数校正控制方法，其特征在于：所述乘法器电压算法环用于过电保护电压的演算，一旦所述输入电压V
in
不在限定值的范围的时候就会自动关停；所述乘法器电压算法环还能基于补偿后的电感电流I
L
和控制电压V
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈健斌，杨程喻，邹建俊，陈凯，徐宇峰，
申请(专利权)人：广东泰坦智能动力有限公司，
类型：发明
国别省市：