專利名稱：用于減少線電流失真的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)和方法，并且更具體地涉及功率因數(shù)校正系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在此提供的背景技術(shù)說(shuō)明用于一般地呈現(xiàn)本公開(kāi)的背景的目的。在本背景技術(shù)部分中描述的當(dāng)前提名的發(fā)明人的工作以及否則不合適作為在提交時(shí)的現(xiàn)有技術(shù)的說(shuō)明的方面既不明確地也不隱含地被承認(rèn)為相對(duì)于本公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)。在包括但是不限于加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)系統(tǒng)的各種各樣的工業(yè)和居住應(yīng)用中使用電動(dòng)機(jī)。僅作為示例，電動(dòng)機(jī)可以驅(qū)動(dòng)在HVAC系統(tǒng)中的壓縮機(jī)。也可以在HVAC 系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)一個(gè)或更多個(gè)另外的電動(dòng)機(jī)。僅作為示例，HVAC系統(tǒng)可以包括驅(qū)動(dòng)與冷凝器相關(guān)聯(lián)的風(fēng)扇的另一個(gè)電動(dòng)機(jī)?？梢栽贖VAC系統(tǒng)中包括另一個(gè)電動(dòng)機(jī)，以驅(qū)動(dòng)與蒸發(fā)器相關(guān)聯(lián)的風(fēng)扇。功率因數(shù)是在電路中的電流和電壓之間的關(guān)系或與存儲(chǔ)和向電源返回能量作比較而言電路如何有效地使用有效功率的指示器。功率因數(shù)可以被表達(dá)為在0和1之間的值。 電路的實(shí)際有效功率的使用除以由電路拉出的總的伏安會(huì)隨著功率因數(shù)接近1而增大。在不同實(shí)現(xiàn)方式中，可以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正(PFC)系統(tǒng)。PFC系統(tǒng)通常運(yùn)行以將電路的功率因數(shù)向1增大，由此與電路存儲(chǔ)和向電源返回的無(wú)功功率的數(shù)量作比較而言提高電路的有效功率的使用。

發(fā)明內(nèi)容
一種功率因數(shù)校正(PFC)系統(tǒng)包括調(diào)整模塊、補(bǔ)償模塊和占空比控制模塊。調(diào)整模塊基于N個(gè)預(yù)定時(shí)間提前量和(N-I)個(gè)時(shí)間提前量調(diào)整來(lái)產(chǎn)生N個(gè)時(shí)間提前量，其中N是大于零的整數(shù)。補(bǔ)償模塊通過(guò)使用正弦參考信號(hào)的梯度和N個(gè)時(shí)間提前量提前預(yù)測(cè)輸入交流(AC)線信號(hào)，來(lái)分別產(chǎn)生輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本，其中正弦參考信號(hào)在相位和頻率上與輸入AC線信號(hào)同步。占空比控制模塊基于輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本產(chǎn)生PFC 占空比。在其他特征中，預(yù)測(cè)過(guò)零檢測(cè)模塊基于輸入AC線信號(hào)的預(yù)測(cè)過(guò)零產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)信號(hào)并且基于輸入AC線信號(hào)預(yù)測(cè)過(guò)零，其中基于翻轉(zhuǎn)信號(hào)使PFC占空比翻轉(zhuǎn)。在其他特征中，在第一時(shí)間長(zhǎng)度上發(fā)生PFC占空比的完全翻轉(zhuǎn)，預(yù)測(cè)過(guò)零檢測(cè)模塊基于輸入AC線信號(hào)的提前版本的預(yù)測(cè)過(guò)零來(lái)切換翻轉(zhuǎn)信號(hào)的狀態(tài)，并且預(yù)測(cè)過(guò)零檢測(cè)CN 102549899 A模塊通過(guò)按時(shí)間提前量進(jìn)行提前預(yù)測(cè)來(lái)產(chǎn)生輸入AC線信號(hào)的提前版本，其中該時(shí)間提前量基于PFC系統(tǒng)的控制系統(tǒng)延遲和第一時(shí)間長(zhǎng)度的一半的和。在其他特征中，預(yù)測(cè)過(guò)零檢測(cè)模塊通過(guò)沿正弦參考信號(hào)的當(dāng)前梯度按時(shí)間提前量外推輸入AC線信號(hào)的當(dāng)前值來(lái)產(chǎn)生輸入AC線信號(hào)的提前版本。在其他特征中，陷波濾波器通過(guò)濾除輸入AC線信號(hào)的預(yù)定頻率來(lái)產(chǎn)生濾波的AC 信號(hào)，其中預(yù)定頻率基于PFC系統(tǒng)的控制系統(tǒng)延遲，補(bǔ)償模塊通過(guò)提前預(yù)測(cè)濾波的AC信號(hào)來(lái)產(chǎn)生輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本，并且預(yù)測(cè)過(guò)零檢測(cè)模塊基于濾波的AC信號(hào)來(lái)預(yù)測(cè)過(guò)零。在其他特征中，陷波濾波器通過(guò)濾除輸入AC線信號(hào)的預(yù)定頻率來(lái)產(chǎn)生濾波的AC 信號(hào)，其中預(yù)定頻率基于PFC系統(tǒng)的控制系統(tǒng)延遲，并且補(bǔ)償模塊通過(guò)提前預(yù)測(cè)濾波的AC 信號(hào)來(lái)產(chǎn)生輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本。在其他特征中，對(duì)于輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本中的每個(gè)版本，補(bǔ)償模塊通過(guò)沿正弦參考信號(hào)的當(dāng)前梯度按N個(gè)時(shí)間提前量中的相應(yīng)的一個(gè)時(shí)間提前量外推輸入AC線信號(hào)的當(dāng)前值來(lái)產(chǎn)生該版本。在其他特征中，(N-I)個(gè)時(shí)間提前量調(diào)整基于具有不同相位的N個(gè)測(cè)量電流之間的差，其中N是大于1的整數(shù)。在其他特征中，N個(gè)預(yù)定時(shí)間提前量被設(shè)定在設(shè)計(jì)時(shí)間。一種用于功率因數(shù)校正(PFC)的方法包括基于N個(gè)預(yù)定時(shí)間提前量和(N-I)個(gè)時(shí)間提前量調(diào)整來(lái)產(chǎn)生N個(gè)時(shí)間提前量，其中N是大于零的整數(shù)，通過(guò)使用正弦參考信號(hào)的梯度和N個(gè)時(shí)間提前量提前預(yù)測(cè)輸入交流(AC)線信號(hào)，來(lái)分別產(chǎn)生輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本，其中正弦參考信號(hào)在相位和頻率上與輸入AC線信號(hào)同步，以及基于輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本產(chǎn)生PFC占空比。在其他特征中，該方法包括基于輸入AC線信號(hào)的預(yù)測(cè)過(guò)零產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)信號(hào)，基于輸入AC線信號(hào)預(yù)測(cè)過(guò)零，以及基于翻轉(zhuǎn)信號(hào)使PFC占空比翻轉(zhuǎn)。在其他特征中，在第一時(shí)間長(zhǎng)度上發(fā)生PFC占空比的完全翻轉(zhuǎn)，并且該方法包括基于輸入AC線信號(hào)的提前版本的預(yù)測(cè)過(guò)零來(lái)切換翻轉(zhuǎn)信號(hào)的狀態(tài)，以及通過(guò)按時(shí)間提前量進(jìn)行提前預(yù)測(cè)來(lái)產(chǎn)生輸入AC線信號(hào)的提前版本，其中該時(shí)間提前量基于PFC系統(tǒng)的控制系統(tǒng)延遲和第一時(shí)間長(zhǎng)度的一半的和。在其他特征中，該方法包括通過(guò)沿正弦參考信號(hào)的當(dāng)前梯度按時(shí)間提前量外推輸入AC線信號(hào)的當(dāng)前值來(lái)產(chǎn)生輸入AC線信號(hào)的提前版本。在其他特征中，該方法包括通過(guò)使用陷波濾波器濾除輸入AC線信號(hào)的預(yù)定頻率來(lái)產(chǎn)生濾波的AC信號(hào)，其中預(yù)定頻率基于PFC系統(tǒng)的控制系統(tǒng)延遲。在其他特征中，該方法包括通過(guò)提前預(yù)測(cè)濾波的AC信號(hào)來(lái)產(chǎn)生輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本，以及基于濾波的AC信號(hào)來(lái)預(yù)測(cè)過(guò)零。在其他特征中，該方法包括通過(guò)使用陷波濾波器濾除輸入AC線信號(hào)的預(yù)定頻率來(lái)產(chǎn)生濾波的AC信號(hào)，其中預(yù)定頻率基于PFC系統(tǒng)的控制系統(tǒng)延遲，以及通過(guò)提前預(yù)測(cè)濾波的AC信號(hào)來(lái)產(chǎn)生輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本。在其他特征中，該方法包括對(duì)于輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本中的每個(gè)版本，通過(guò)沿正弦參考信號(hào)的當(dāng)前梯度按N個(gè)時(shí)間提前量中的相應(yīng)的一個(gè)時(shí)間提前量外推輸入AC 線信號(hào)的當(dāng)前值來(lái)產(chǎn)生該版本。在其他特征中，(N-I)個(gè)時(shí)間提前量調(diào)整基于具有不同相位的N個(gè)測(cè)量電流之間的差，其中N是大于1的整數(shù)。在其他特征中，N個(gè)預(yù)定時(shí)間提前量被設(shè)定在設(shè)計(jì)時(shí)間。一種用于功率因數(shù)校正(PFC)的方法包括接收輸入交流(AC)線信號(hào)，通過(guò)使用陷波濾波器濾除輸入AC線信號(hào)的預(yù)定頻率來(lái)產(chǎn)生濾波的AC信號(hào)，其中預(yù)定頻率基于PFC系統(tǒng)的控制系統(tǒng)延遲，產(chǎn)生在相位和頻率上與輸入AC線信號(hào)同步的正弦參考信號(hào)，基于N個(gè)預(yù)定時(shí)間提前量和(N-I)個(gè)時(shí)間提前量調(diào)整來(lái)產(chǎn)生N個(gè)時(shí)間提前量，其中N是大于零的整數(shù)，對(duì)于輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本中的每個(gè)版本，通過(guò)沿正弦參考信號(hào)的當(dāng)前梯度按 N個(gè)時(shí)間提前量中的相應(yīng)的一個(gè)時(shí)間提前量外推濾波的AC線信號(hào)的當(dāng)前值來(lái)產(chǎn)生該版本， 基于輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本產(chǎn)生PFC占空比，基于濾波的AC信號(hào)來(lái)預(yù)測(cè)過(guò)零，基于濾波的AC線信號(hào)的預(yù)測(cè)過(guò)零產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)信號(hào)，基于翻轉(zhuǎn)信號(hào)使PFC占空比翻轉(zhuǎn)，通過(guò)按時(shí)間提前量進(jìn)行提前預(yù)測(cè)來(lái)產(chǎn)生濾波的AC線信號(hào)的提前版本，該時(shí)間提前量包括PFC系統(tǒng)的控制系統(tǒng)延遲和PFC占空比的完全翻轉(zhuǎn)時(shí)間的一半的和，以及基于濾波的AC線信號(hào)的提前版本的預(yù)測(cè)過(guò)零來(lái)切換翻轉(zhuǎn)信號(hào)的狀態(tài)。通過(guò)以下提供的詳細(xì)描述，本公開(kāi)的其他適用領(lǐng)域?qū)⒆兊妹黠@。應(yīng)當(dāng)明白，詳細(xì)說(shuō)明和具體示例意欲僅用于說(shuō)明的目的，并且不意欲限制本公開(kāi)的范圍。


通過(guò)詳細(xì)說(shuō)明和附圖，變得更全面地明白本公開(kāi)，在附圖中圖1是示例制冷系統(tǒng)的功能框圖；圖2是示例驅(qū)動(dòng)控制器和示例壓縮機(jī)的功能框圖；圖3a_3c是示例功率因數(shù)校正(PFC)模塊的簡(jiǎn)化示意圖；圖4a4c是示例逆變電源模塊和示例電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化示意圖；圖5是示例PFC控制模塊的功能框圖；圖6是示例脈寬調(diào)制(PWM)驅(qū)動(dòng)模塊的功能框圖；圖7是示例電壓控制模塊的功能框圖；圖8是示例電流控制模塊的功能框圖；圖9是示例占空比轉(zhuǎn)換模塊的功能框圖；圖10是示例延遲補(bǔ)償模塊的功能框圖；圖11是示例電流平衡模塊的功能框圖；以及圖12是用于補(bǔ)償延遲的示例方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面的描述在本質(zhì)上僅是說(shuō)明性的，并且絕不意欲限制本公開(kāi)、其應(yīng)用或使用。為了清楚的目的，在附圖使用相同的附圖標(biāo)號(hào)來(lái)識(shí)別類似的元件。在此使用的短語(yǔ)A、B和C 的至少一個(gè)應(yīng)當(dāng)被解釋為使用非排他邏輯或來(lái)表示邏輯(A或B或C)。應(yīng)當(dāng)明白，在不改變本公開(kāi)的原理的情況下，可以以不同的順序來(lái)執(zhí)行在方法內(nèi)的步驟。在此使用的術(shù)語(yǔ)模塊可以指的是下述內(nèi)容、下述內(nèi)容的一部分或包括下述內(nèi)容 專用集成電路(ASIC)；電子電路；組合邏輯電路；現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)；執(zhí)行代碼的處理器(共享、專用或組)；提供所述功能的其他適當(dāng)?shù)牟考?；或上面的一些或全部的組合， 諸如在片上系統(tǒng)中。術(shù)語(yǔ)模塊可以包括存儲(chǔ)由處理器執(zhí)行的代碼的存儲(chǔ)器(共享、專用或組)。上面使用的術(shù)語(yǔ)代碼可以包括軟件、固件和/或微碼，并且可以指的是程序、例程、函數(shù)、類和/或?qū)ο蟆Ｉ厦媸褂玫男g(shù)語(yǔ)共享表示可以使用單個(gè)(共享)處理器來(lái)執(zhí)行來(lái)自多個(gè)模塊的一些或全部代碼。另外，可以通過(guò)單個(gè)(共享)存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)來(lái)自多個(gè)模塊的一些或全部代碼。上面使用的術(shù)語(yǔ)組表示可以使用一組處理器來(lái)執(zhí)行來(lái)自單個(gè)模塊的一些或全部代碼。另外，可以使用一組存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)來(lái)自單個(gè)模塊的一些或全部代碼。可以通過(guò)由一個(gè)或更多個(gè)處理器執(zhí)行的一個(gè)或更多個(gè)計(jì)算機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)在此所述的設(shè)備和方法。計(jì)算機(jī)程序包括在非暫時(shí)有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上存儲(chǔ)的處理器可執(zhí)行指令。計(jì)算機(jī)程序也可以包括存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。非暫時(shí)有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的非限定性示例是非易失性存儲(chǔ)器、磁存儲(chǔ)器和光學(xué)存儲(chǔ)器?，F(xiàn)在參考圖1，呈現(xiàn)了制冷系統(tǒng)100的功能框圖。制冷系統(tǒng)100可以包括壓縮機(jī) 102、冷凝器104、膨脹閥106和蒸發(fā)器108。根據(jù)本公開(kāi)的原理，制冷系統(tǒng)100可以包括另外和/或替代的部件。另外，本公開(kāi)適用于其他適當(dāng)類型的制冷系統(tǒng)，該其他適當(dāng)類型的制冷系統(tǒng)包括但是不限于加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)、熱泵、制冷和冷卻系統(tǒng)壓縮機(jī)102接收以蒸汽形式的制冷劑，并且壓縮制冷劑。壓縮機(jī)102向冷凝器104 提供加壓的以蒸汽形式的制冷劑。壓縮機(jī)102包括驅(qū)動(dòng)泵的電動(dòng)機(jī)。僅作為示例，壓縮機(jī) 102的泵可以包括渦旋式壓縮機(jī)和/或往復(fù)式壓縮機(jī)。加壓的制冷劑的全部或一部分在冷凝器104內(nèi)被轉(zhuǎn)換為液體形式。冷凝器104將熱量從制冷劑傳開(kāi)，由此冷卻制冷劑。當(dāng)制冷劑蒸汽被冷卻到小于飽和溫度的溫度時(shí)，制冷劑變換為液體(或液化)制冷劑。冷凝器104可以包括電風(fēng)扇，該電風(fēng)扇提高將熱量從制冷劑傳開(kāi)的速率。冷凝器104經(jīng)由膨脹閥106向蒸發(fā)器108提供制冷劑。膨脹閥106控制向蒸發(fā)器 108提供制冷劑的流速。膨脹閥106可以包括恒溫膨脹閥或可以被例如系統(tǒng)控制器130電控制。由膨脹閥106引起的壓力降低可能使得液化制冷劑的一部分變換回蒸汽形式。以這種方式，蒸發(fā)器108可以接收制冷劑蒸汽和液化制冷劑的混合物。制冷劑吸收在蒸發(fā)器108中的熱量。液體制冷劑當(dāng)被加熱到大于制冷劑的飽和溫度的溫度時(shí)轉(zhuǎn)換為蒸汽形式。蒸發(fā)器108可以包括電風(fēng)扇，電風(fēng)扇提高向制冷劑的熱傳導(dǎo)的速率。設(shè)施120向制冷系統(tǒng)100提供電力。僅作為示例，設(shè)施120可以在大約230伏特 (V)均方根(RMS)或在另一個(gè)適當(dāng)電壓提供單相交流(AC)電力。在各種實(shí)現(xiàn)方式中，設(shè)施 120可以在大約400伏特RMS或480伏特RMS在例如50或60Hz的線頻率提供三相電力。 設(shè)施120可以經(jīng)由AC線向系統(tǒng)控制器130提供AC電力。AC電力也可以經(jīng)由AC線被提供到驅(qū)動(dòng)控制器132。系統(tǒng)控制器130控制制冷系統(tǒng)100。僅作為示例，系統(tǒng)控制器130可以基于由各個(gè)傳感器(未示出)測(cè)量的用戶輸入和/或參數(shù)來(lái)控制制冷系統(tǒng)100。傳感器可以包括壓力傳感器、溫度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器等。傳感器也可以包括通過(guò)串行數(shù)據(jù)總線或其他適當(dāng)數(shù)據(jù)總線的、來(lái)自驅(qū)動(dòng)控制的反饋信息，諸如電動(dòng)機(jī)電流或扭矩。用戶接口 134向系統(tǒng)控制器130提供用戶輸入。用戶接口 134可以補(bǔ)充地或替代地向驅(qū)動(dòng)控制器132提供用戶輸入。用戶輸入可以例如包括期望的溫度，關(guān)于風(fēng)扇(例如，蒸發(fā)器風(fēng)扇)的操作的請(qǐng)求和/或其他適當(dāng)?shù)妮斎?。系統(tǒng)控制器130可以控制冷凝器104、 蒸發(fā)器108和/或膨脹閥106的風(fēng)扇的操作。驅(qū)動(dòng)控制器132可以基于來(lái)自系統(tǒng)控制器130的命令來(lái)控制壓縮機(jī)102。僅作為示例，系統(tǒng)控制器130可以指令驅(qū)動(dòng)控制器132以特定速度操作壓縮機(jī)電機(jī)。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，驅(qū)動(dòng)控制器132也可以控制冷凝器風(fēng)扇?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2，呈現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)控制器132和壓縮機(jī)102的功能框圖。電磁干擾(EMI) 濾波器202降低可能否則通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制器132射回AC線上的EMI。EMI濾波器202也可以濾波在AC線上承載的EMI。功率因數(shù)校正(PFC)模塊204接收被EMI濾波器202濾波的來(lái)自AC線的AC電力。 (參考圖3a、!3b和3c更詳細(xì)描述的)PFC模塊204整流AC電力，由此將AC輸入電力轉(zhuǎn)換為直流(DC)電力。在PFC模塊204的正和負(fù)端子處提供所產(chǎn)生的DC電力。PFC模塊204也選擇性地提供在輸入AC電力和產(chǎn)生的DC電力之間的功率因數(shù)校正。PFC模塊204選擇性地將AC電力升壓到大于AC電力的峰值電壓的DC電壓。僅作為示例，PFC模塊204可以在無(wú)源模式中運(yùn)行，其中，所產(chǎn)生的DC電壓小于AC電力的峰值電壓。PFC模塊204也可以在有源模式下運(yùn)行，其中，所產(chǎn)生的DC電壓大于AC電力的峰值電壓。比AC電力的峰值電壓大的DC電壓可以被稱為升高的DC電壓。具有230V的RMS電壓的AC電力具有大約325VQ30V乘以2的平方根)的峰值電壓。僅作為示例，當(dāng)從具有230V的RMS電壓的AC電力運(yùn)行時(shí)，PFC模塊204可以產(chǎn)生在大約350V和大約410V之間的升高的DC電壓。僅作為示例，可以施加350V的下限以避免PFC 模塊204的不穩(wěn)定工作狀況。該限制可以例如隨著實(shí)際AC輸入電壓值而改變。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，PFC模塊204能夠?qū)崿F(xiàn)比410V高的升高的DC電壓。然而，可以施加上限以改進(jìn)諸如在DC濾波器206中的部件的、在較高的電壓下經(jīng)歷較大應(yīng)力的部件的長(zhǎng)期可靠性。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，可以改變上限和/或下限。DC濾波器206濾波由PFC模塊204產(chǎn)生的DC電力。DC濾波器206最小化源自AC 電力向DC電力的轉(zhuǎn)換的、在DC電力中存在的紋波電壓。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，DC濾波器206 可以包括在PFC模塊204的正和負(fù)端子之間連接的一個(gè)或更多個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)的濾波器電容器。在這樣的實(shí)現(xiàn)方式中，PFC模塊204的正和負(fù)端子可以直接地連接到逆變電源模塊208 的正和負(fù)端子。(參考圖^、4b和如更詳細(xì)所述的)逆變電源模塊208將由DC濾波器206濾波的DC電力轉(zhuǎn)換為向壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)提供的AC電力。僅作為示例，逆變電源模塊208將DC電力轉(zhuǎn)換為三相AC電力，并且向壓縮機(jī)102的電動(dòng)機(jī)的三個(gè)相應(yīng)的繞組提供AC電力的相。在其他實(shí)現(xiàn)方式中，逆變電源模塊208可以將DC電力轉(zhuǎn)換為更多或更少的相的電力。DC-DC電源220也可以接收濾波的DC電力。DC-DC電源220將DC電力轉(zhuǎn)換為適合于各個(gè)部件和功能的一個(gè)或更多個(gè)DC電壓。僅作為示例，DC-DC電源220可以將DC電力的電壓降低到適合于對(duì)于數(shù)字邏輯加電的第一 DC電壓和適合于控制在PFC模塊204內(nèi)的開(kāi)關(guān)的第二 DC電壓。僅作為示例，第二 DC電壓可以選擇性地被施加到開(kāi)關(guān)的柵極端子。 在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，可以由另一個(gè)DC電源(未示出)提供DC電力，其例如是從電源230VAC 輸入經(jīng)由變壓器得出的DC電壓。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，第一 DC電壓可以是大約3. 3V，并且第二 DC電壓可以是大約15V。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，DC-DC電源220也可以產(chǎn)生第三DC電壓。僅作為示例，第三DC電壓可以是大約1.2V。可以使用調(diào)壓器來(lái)從第一 DC電壓得出第三DC電壓。僅作為示例，第三DC電壓可以用于核心數(shù)字邏輯，并且第一 DC電壓可以用于電動(dòng)機(jī)控制模塊260和PFC 控制模塊250的輸入/輸出電路。PFC控制模塊250控制PFC模塊204，并且電動(dòng)機(jī)控制模塊260控制逆變電源模塊 208。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，PFC控制模塊250控制在PFC模塊204內(nèi)的開(kāi)關(guān)的切換，并且電動(dòng)機(jī)控制模塊260控制在逆變電源模塊208內(nèi)的開(kāi)關(guān)的切換?？梢詫FC模塊204實(shí)現(xiàn)為具有1、2、3或更多的相。監(jiān)督者控制模塊270可以經(jīng)由通信模塊272與系統(tǒng)控制器130進(jìn)行通信。通信模塊272可以包括輸入/輸出端口和其他適當(dāng)部件，用于作為在系統(tǒng)控制器130和監(jiān)督者控制模塊270之間的接口。通信模塊272可以實(shí)現(xiàn)有線和/或無(wú)線協(xié)議。監(jiān)督者控制模塊270向PFC控制模塊250和電動(dòng)機(jī)控制模塊260提供各種命令。 例如，監(jiān)督者控制模塊270可以向電動(dòng)機(jī)控制模塊260提供命令的速度。命令的速度對(duì)應(yīng)于壓縮機(jī)102的電動(dòng)機(jī)的期望的旋轉(zhuǎn)速度。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，系統(tǒng)控制器130可以向監(jiān)督者控制模塊270提供命令的壓縮機(jī)速度。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，監(jiān)督者控制模塊270可以基于經(jīng)由通信模塊272提供的輸入和/或由各個(gè)傳感器測(cè)量的參數(shù)(即，傳感器輸入)來(lái)確定或調(diào)整命令的壓縮機(jī)速度。監(jiān)督者控制模塊270也可以基于來(lái)自PFC控制模塊250和/或電動(dòng)機(jī)控制模塊260的反饋來(lái)調(diào)整命令的壓縮機(jī)速度。監(jiān)督者控制模塊270也可以向PFC控制模塊250和/或電動(dòng)機(jī)控制模塊260提供其他命令。例如，基于命令的速度，監(jiān)督者控制模塊270可以命令PFC控制模塊250來(lái)產(chǎn)生命令總線電壓。監(jiān)督者控制模塊270可以基于另外的輸入——諸如逆變電源模塊208的操作參數(shù)和輸入AC線的測(cè)量的電壓——來(lái)調(diào)整命令總線電壓。監(jiān)督者控制模塊270可以診斷在驅(qū)動(dòng)控制器132的各個(gè)系統(tǒng)中的故障。僅作為示例，監(jiān)督者控制模塊270可以從PFC控制模塊250和/或電動(dòng)機(jī)控制模塊260接收故障信息。監(jiān)督者控制模塊270也可以經(jīng)由通信模塊272接收故障信息。監(jiān)督者控制模塊270可以管理在驅(qū)動(dòng)控制器132和系統(tǒng)控制器130之間的故障的報(bào)告和清除。響應(yīng)于故障信息，監(jiān)督者控制模塊270可以指令PFC控制模塊250和/或電動(dòng)機(jī)控制模塊260進(jìn)入故障模式。僅作為示例，在故障模式中，PFC控制模塊250可以暫停PFC 模塊204的開(kāi)關(guān)的切換，而電動(dòng)機(jī)控制模塊260可以暫停逆變電源模塊208的開(kāi)關(guān)的切換。 另外，電動(dòng)機(jī)控制模塊260可以直接地向PFC控制模塊250提供故障信息。以這種方式，PFC 控制模塊250可以響應(yīng)由電動(dòng)機(jī)控制模塊260識(shí)別的故障，即使監(jiān)督者控制模塊270未正確地運(yùn)行，并且反之亦然。PFC控制模塊250可以使用脈寬調(diào)制(PWM)來(lái)控制在PFC模塊204中的開(kāi)關(guān)。更具體地，PFC控制模塊250可以產(chǎn)生被施加到PFC模塊204的開(kāi)關(guān)的PWM信號(hào)。PWM信號(hào)的占空比被改變以在PFC模塊204的開(kāi)關(guān)中產(chǎn)生期望的電流?；谠跍y(cè)量的DC總線電壓和期望的DC總線電壓之間的誤差來(lái)計(jì)算期望電流。換句話說(shuō)，計(jì)算期望電流以便實(shí)現(xiàn)期望的 DC總線電壓。期望的電流也可以基于實(shí)現(xiàn)期望的功率因數(shù)校正參數(shù)，諸如在PFC模塊204 中的電流波形的形狀。由PFC控制模塊250產(chǎn)生的PWM信號(hào)可以被稱為PFC PWM信號(hào)。
電動(dòng)機(jī)控制模塊260可以使用PWM控制在逆變電源模塊208中的開(kāi)關(guān)，以便實(shí)現(xiàn)命令的壓縮機(jī)速度。由電動(dòng)機(jī)控制模塊260產(chǎn)生的PWM信號(hào)可以被稱為逆變器PWM信號(hào)。 逆變器PWM信號(hào)的占空比控制通過(guò)壓縮機(jī)102的電動(dòng)機(jī)的繞組的電流(即，電動(dòng)機(jī)電流)。 電動(dòng)機(jī)電流控制電動(dòng)機(jī)扭矩，并且電動(dòng)機(jī)控制模塊260可以控制電動(dòng)機(jī)扭矩來(lái)實(shí)現(xiàn)命令的壓縮機(jī)速度。除了共享故障信息之外，PFC控制模塊250和電動(dòng)機(jī)控制模塊260也可以共享數(shù)據(jù)。僅作為示例，PFC控制模塊250可以從電動(dòng)機(jī)控制模塊260接收數(shù)據(jù)，諸如負(fù)載、電動(dòng)機(jī)電流、估計(jì)的電動(dòng)機(jī)扭矩、逆變器溫度、逆變器PWM信號(hào)的占空比和其他適當(dāng)?shù)膮?shù)。PFC 控制模塊250也可以從電動(dòng)機(jī)控制模塊沈0接收數(shù)據(jù)，諸如測(cè)量的DC總線電壓。電動(dòng)機(jī)控制模塊260可以從PFC控制模塊250接收數(shù)據(jù)，諸如AC線電壓、通過(guò)PFC模塊204的電流、 估計(jì)的AC功率、PFC溫度、命令總線電壓和其他適當(dāng)?shù)膮?shù)。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，可以在集成電路(IC) 280上實(shí)現(xiàn)PFC控制模塊250、電動(dòng)機(jī)控制模塊260和監(jiān)督者控制模塊270的一些或全部。僅作為示例，IC280可以包括數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、微處理器等。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，可以在1以80中包括另外的部件。另外，可以在IC280外部——例如在第二 IC中或在分立電路中——實(shí)現(xiàn)在圖2中的 α80內(nèi)示出的各個(gè)功能。僅作為示例，監(jiān)督者控制模塊270可以與電動(dòng)機(jī)控制模塊260集成。圖3a是PFC模塊204的示例實(shí)現(xiàn)方式的示意圖。PFC模塊204經(jīng)由第一和第二 AC輸入端子302和304來(lái)接收AC電力。AC電力可以例如是由EMI濾波器202輸出的AC 電力。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，在第一和第二 AC輸入端子302和304處的信號(hào)可以都是相對(duì)于大地是時(shí)變的。PFC模塊204經(jīng)由正DC端子306和負(fù)DC端子308向DC濾波器206和逆變電源模塊208輸出DC電力。第一整流器二極管310的陽(yáng)極連接到第二 AC輸入端子304，并且第一整流器二極管310的陰極連接到正DC端子306。第二整流器二極管312的陽(yáng)極連接到負(fù)DC端子308， 并且第二整流器二極管312的陰極連接到第二 AC輸入端子304。整流器二極管310和312 的每一個(gè)可以被實(shí)現(xiàn)為一個(gè)或更多個(gè)單獨(dú)的串聯(lián)或并聯(lián)的二極管。開(kāi)關(guān)塊320連接在正和負(fù)DC端子306和308之間。開(kāi)關(guān)塊320包括第一 PFC支路330，第一 FPC支路330包括第一和第二開(kāi)關(guān)332和334。開(kāi)關(guān)332和334每一個(gè)包括第一端子、第二端子和控制端子。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，開(kāi)關(guān)332和334的每一個(gè)可以被實(shí)現(xiàn)為絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。在這樣的實(shí)現(xiàn)方式中，第一、第二和控制端子可以分別對(duì)應(yīng)于集電極、發(fā)射極和柵極端子。第一開(kāi)關(guān)332的第一端子連接到正DC端子306。第一開(kāi)關(guān)332的第二端子連接到第二開(kāi)關(guān)334的第一端子。第二開(kāi)關(guān)334的第二端子可以連接到負(fù)DC端子308。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，第二開(kāi)關(guān)334的第二端子可以經(jīng)由分流電阻器380來(lái)連接到負(fù)DC端子308，以使得能夠測(cè)量流過(guò)第一 PFC支路330的電流。開(kāi)關(guān)332和334的控制端子從PFC控制模塊250接收大體互補(bǔ)的PFCPWM信號(hào)。換句話說(shuō)，向第一開(kāi)關(guān)332提供的PFC PWM信號(hào)在極性上與向第二開(kāi)關(guān)334提供的PFC PWM 信號(hào)相反。當(dāng)開(kāi)關(guān)332和334之一的接通與開(kāi)關(guān)332和334的另一個(gè)的關(guān)斷交迭時(shí)，短路電流可能流動(dòng)。因此，開(kāi)關(guān)332和334兩者可以在開(kāi)關(guān)332和334的任何一個(gè)接通之前的空載時(shí)間期間關(guān)斷。因此，大體互補(bǔ)意味著兩個(gè)信號(hào)在它們的周期的大部分是相反的。然而，在轉(zhuǎn)換周圍，兩個(gè)信號(hào)可以在某個(gè)交迭時(shí)間段低或高。第一 PFC支路330也可以包括分別與開(kāi)關(guān)332和334反并聯(lián)的第一和第二二極管 336和338。換句話說(shuō)，第一二極管336的陽(yáng)極連接到第一開(kāi)關(guān)332的第二端子，并且，第一二極管336的陰極連接到第一開(kāi)關(guān)332的第一端子。第二二極管338的陽(yáng)極連接到第二開(kāi)關(guān)334的第二端子，并且，第二二極管338的陰極連接到第二開(kāi)關(guān)334的第一端子。開(kāi)關(guān)塊320可以包括一個(gè)或更多個(gè)另外的PFC支路。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，開(kāi)關(guān)塊 320可以包括一個(gè)另外的PFC支路。如圖3a中所示，開(kāi)關(guān)塊320包括第二和第三PFC支路 350和360。可以基于性能和成本來(lái)選擇在開(kāi)關(guān)塊320中包括的PFC支路的數(shù)量。僅作為示例，當(dāng)PFC支路的數(shù)量增加時(shí)，在PFC模塊204的DC輸出中的紋波(電壓和電流)的幅度可能降低。另外，當(dāng)PFC支路的數(shù)量增加時(shí)，在AC線電流中的紋波電流的數(shù)量可能降低。 然而，當(dāng)PFC支路的數(shù)量增加時(shí)，部件成本和實(shí)現(xiàn)方式復(fù)雜度可能增加。開(kāi)關(guān)塊320的第二和第三PFC支路350和360可以類似于第一 PFC支路330。僅作為示例，第二和第三PFC支路350和360可以每一個(gè)包括開(kāi)關(guān)332和334、二極管336和 338的相應(yīng)部件以及以與第一 PFC支路330相同方式連接的相應(yīng)的分流電阻器。向另外的PFC支路的開(kāi)關(guān)提供的PFC PWM信號(hào)也可以在本質(zhì)上是互補(bǔ)的。向另外的PFC支路提供的PFC PWM信號(hào)可以彼此相移，并且相對(duì)于向第一 PFC支路330提供的 PFC PWM信號(hào)相移。僅作為示例，可以通過(guò)將360度(° )除以PFC支路的數(shù)量來(lái)確定PFC PWM信號(hào)的相移。例如，當(dāng)開(kāi)關(guān)塊320包括三個(gè)PFC支路時(shí)，PFC PWM信號(hào)可以彼此相移 120° (或?qū)τ陔p相180°或?qū)τ谒南?0°等)。將PFC PWM信號(hào)相移可以消除在AC線電流以及DC輸出中的紋波。PFC模塊204包括第一電感器370。第一電感器370連接在第一 AC輸入端子302 和第一開(kāi)關(guān)332的第二端子之間。另外的電感器可以將第一 AC輸入端子302連接到另外的PFC支路。僅作為示例，圖3a示出將第一 AC輸入端子302分別連接到第二和第三PFC 支路360和360的第二電感器372和第三電感器374?？梢栽诜至麟娮杵?80上測(cè)量電壓，以根據(jù)歐姆定律確定通過(guò)第一 PFC支路330 的電流。諸如運(yùn)算放大器的放大器(未示出)可以放大在分流電阻器380上的電壓?？梢詳?shù)字化、緩沖和/或?yàn)V波放大的電壓以確定通過(guò)第一 PFC支路330的電流?？梢允褂孟鄳?yīng)的分流電阻器來(lái)確定通過(guò)其他PFC支路的電流。作為補(bǔ)充或替代，電阻器382可以與負(fù)DC端子308串聯(lián)，如圖北中所示。通過(guò)電阻器382的電流因此可以指示從PFC模塊204輸出的總的電流?？梢曰谕ㄟ^(guò)PFC支路 330,350和360的電流的已知相位定時(shí)的總電流來(lái)推斷通過(guò)PFC支路330、350和360的每一個(gè)的電流?？梢允褂糜糜跍y(cè)量或感測(cè)通過(guò)PFC支路330、350和360的任何一個(gè)或全部的電流的任何方法。例如，在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，可以使用電流傳感器387(如圖3c中所示)來(lái)測(cè)量通過(guò)第一 PFC支路330的電流。僅作為示例，可以與第一電感器370串聯(lián)地實(shí)現(xiàn)電流傳感器387。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，電流傳感器387可以包括霍爾效應(yīng)傳感器，其基于在第一電感器370周圍的磁通來(lái)測(cè)量通過(guò)第一 PFC支路330的電流。也可以分別使用相關(guān)聯(lián)的電流傳感器388和389來(lái)測(cè)量通過(guò)PFC支路350和360的電流。
PFC模塊204也可以包括第一和第二旁路二極管390和392。第一旁路二極管390 的陽(yáng)極連接到第一 AC輸入端子302，并且第一旁路二極管390的陰極連接到正DC端子306。 第二旁路二極管392的陽(yáng)極連接到負(fù)DC端子308，并且第二旁路二極管392的陰極連接到第一 AC輸入端子302。旁路二極管390和392可以是功率二極管，該功率二極管可以被設(shè)計(jì)來(lái)在低頻下運(yùn)行，該低頻例如是小于大約IOOHz或大約200Hz的頻率。旁路二極管390和392的電阻可以小于電感器370、372和374的電阻。因此，當(dāng)在開(kāi)關(guān)塊320中的開(kāi)關(guān)332和334未接通時(shí)，電流可以流過(guò)旁路二極管390和392，而不是二極管336和338。當(dāng)PFC模塊204運(yùn)行以產(chǎn)生升高的DC電壓時(shí)，該升高的DC電壓將大于在AC線上的峰值電壓。旁路二極管390和392因此不被前向偏置，并且仍然保持不活動(dòng)。旁路二極管390和392可以提供雷擊保護(hù)和功率突增保護(hù)。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，可以使用在單個(gè)封裝中的整流二極管310和312來(lái)實(shí)現(xiàn)旁路二極管390和392。僅作為示例，可以將Vishay型號(hào)^MT或36MT或國(guó)際整流器型號(hào)^MB 或36MB用作旁路二極管390和392與整流二極管310和312。整流二極管310和312承載電流，而不論P(yáng)FC模塊204是否產(chǎn)生升高的DC電壓。因此，在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，可以將整流二極管310和312的每一個(gè)實(shí)現(xiàn)為并聯(lián)的兩個(gè)物理二極管。電流傳感器可以用于測(cè)量與電感器370、372和374串聯(lián)的PFC相電流。現(xiàn)在參照?qǐng)D4a，呈現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)400和逆變電源模塊208的示例實(shí)現(xiàn)方式的簡(jiǎn)化示意圖。電動(dòng)機(jī)400是圖2的壓縮機(jī)102的部件。然而，圖的原理可以適用于其他電動(dòng)機(jī)，包括冷凝器104的電動(dòng)機(jī)。逆變電源模塊208包括開(kāi)關(guān)塊402。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中， 可以使用類似的零件實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)塊402和PFC模塊204的開(kāi)關(guān)塊320。僅作為示例，在圖如中，第一逆變器支路410包括第一和第二開(kāi)關(guān)420和422與第一和第二二極管似4和426， 它們與圖3a的開(kāi)關(guān)332和334與二極管336和338類似地布置。開(kāi)關(guān)塊402經(jīng)由正DC端子404和負(fù)DC端子406來(lái)從DC濾波器206接收濾波的 DC電壓。第一開(kāi)關(guān)420的第一端子可以連接到正DC端子404，而第二開(kāi)關(guān)422的第二端子可以連接到負(fù)DC端子406。開(kāi)關(guān)420和422的控制端子從電動(dòng)機(jī)控制模塊260接收大體互補(bǔ)的逆變器PWM信號(hào)。開(kāi)關(guān)塊402可以包括一個(gè)或更多個(gè)另外的逆變器支路。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，開(kāi)關(guān)塊402可以包括用于電動(dòng)機(jī)400的每一個(gè)相或繞組的一個(gè)逆變器支路。僅作為示例，開(kāi)關(guān)塊 402可以包括第二和第三逆變器支路430和440，如圖乜中所示。逆變器支路410、430和 440可以分別向電動(dòng)機(jī)400的繞組450、452和妨4提供電流。繞組妨4、452和450可以分別被稱為繞組a、b和C。向繞組妨4、452和450施加的電壓可以分別被稱為Na、Vb和Vc。 通過(guò)繞組妨4、452和450的電流可以分別被稱為la、Ib和Ic。僅作為示例，繞組450、452和妨4的第一端子可以連接到公共節(jié)點(diǎn)。繞組450、452 和妨4的第二端子可以分別連接到逆變器支路410、430和440的第一開(kāi)關(guān)420的第二端子。逆變電源模塊208也可以包括與第一逆變器支路410相關(guān)聯(lián)的分流電阻器460。 分流電阻器460可以連接在第二開(kāi)關(guān)422的第二端子和負(fù)DC端子406之間。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，相應(yīng)的分流電阻器可以位于逆變器支路430和440的每一個(gè)與負(fù)DC端子406之間。 僅作為示例，可以基于在第一逆變器支路410的分流電阻器460上的電壓來(lái)確定通過(guò)電動(dòng)機(jī)400的第一繞組450的電流。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，可以省略逆變器支路410、430或440 之一的分流電阻器。在這樣的實(shí)現(xiàn)方式中，可以基于剩余的分流電阻器的測(cè)量來(lái)推斷電流。作為補(bǔ)充或替代，電阻器462可以與負(fù)DC端子406串聯(lián)，如圖4b中所示。因此，通過(guò)電阻器462的電流可以指示由逆變電源模塊208消耗的總電流。可以基于通過(guò)逆變器支路410、430和440的電流的已知相位定時(shí)來(lái)從總電流推斷通過(guò)逆變器支路410、430和440 的每一個(gè)的電流。可以在2007年3月20日授權(quán)的、共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利No. 7，193，388中找到確定在逆變器中的電流的進(jìn)一步討論，該文通過(guò)引用被整體包含在此?？梢允褂糜糜跍y(cè)量或感測(cè)通過(guò)逆變器支路410、430和440的任何一個(gè)或全部的電流的任何方法。例如，在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，可以使用(在圖4c中所示的)電流傳感器487 來(lái)測(cè)量通過(guò)第一逆變器支路410的電流。僅作為示例，可以在第一逆變器支路410和第一繞組450之間實(shí)現(xiàn)電流傳感器487。也可以分別使用相關(guān)聯(lián)的電流傳感器488和489來(lái)測(cè)量流過(guò)逆變器支路430和440的電流。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，電流傳感器可以與逆變器支路 410,430和440的兩個(gè)相關(guān)聯(lián)。可以基于在電動(dòng)機(jī)繞組中的電流的和為0的假設(shè)來(lái)確定通過(guò)逆變器支路410、430和440的另一個(gè)的電流?，F(xiàn)在參照?qǐng)D5，示出PFC控制模塊250的示例實(shí)現(xiàn)方式的功能框圖。PFC控制模塊 250接收可以來(lái)自圖2的監(jiān)督者控制模塊270的命令總線電壓。飽和模塊504可以向命令總線電壓施加限制。在此使用的飽和模塊可以選擇性地強(qiáng)制下限、上限、上限和下限或不強(qiáng)制任何限制?？梢灶A(yù)定上限和下限，并且/或者可以基于各種因素來(lái)更新上限和下限。僅作為示例，如果正在強(qiáng)制上限，則當(dāng)命令總線電壓大于上限時(shí)，飽和模塊504將命令總線電壓限制為上限。類似地，如果正在強(qiáng)制下限，則當(dāng)命令總線電壓小于下限時(shí)，飽和模塊504將命令總線電壓限制為下限。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，可以基于電路部件的推薦的操作參數(shù)來(lái)設(shè)置上限。僅作為示例，可以基于在DC濾波器206中的電容器的期望的使用期限預(yù)期來(lái)設(shè)置上限。僅作為示例， 上限可以是410V。上限可以被降低以提高PFC控制模塊250的預(yù)期工作期限。然而，降低上限可能限制電動(dòng)機(jī)400在高負(fù)載下可以獲得的速度。速率限制器模塊508接收被飽和模塊504限制的命令總線電壓。速率限制器模塊508限制被限制的命令總線電壓的改變速率，并且輸出期望的總線電壓。所施加的速率限制減少了在期望的總線電壓中的快速改變，該快速改變否則可能引起在電流上的快速改變。在電流上的快速改變可能引起輸入的AC線下垂，并且也可以引起振蕩和其他控制不穩(wěn)定。PFC使能模塊512從圖2的監(jiān)督者控制模塊270接收使能請(qǐng)求，并且基于該使能請(qǐng)求來(lái)產(chǎn)生同步使能信號(hào)。同步使能信號(hào)可以與AC線的過(guò)零同步。同步使能信號(hào)可以與AC 線的過(guò)零同步，以便最小化當(dāng)使能PFC控制模塊250時(shí)在電流上的突然跳躍。該電流跳躍可能導(dǎo)致控制不穩(wěn)定，并且可能向AC線引入失真，諸如陷波。因?yàn)锳C線可能有噪聲，使得難以在真實(shí)的過(guò)零和噪聲之間區(qū)分，所以可以使用參考信號(hào)來(lái)確定過(guò)零。通過(guò)參考產(chǎn)生模塊520來(lái)產(chǎn)生參考信號(hào)。參考產(chǎn)生模塊520接收AC 信號(hào)，并且產(chǎn)生被鎖定到AC信號(hào)的相位和頻率而沒(méi)有AC信號(hào)的噪聲和其他失真的正弦參考信號(hào)。進(jìn)入PFC控制模塊250的AC信號(hào)可以是實(shí)際AC線的隔離的、縮小的和數(shù)字化的版本。
在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，可以在離散的時(shí)間產(chǎn)生正弦參考信號(hào)，通過(guò)求取其自變量是從AC線確定的相位和頻率的、諸如正弦或余弦的正弦函數(shù)來(lái)產(chǎn)生在參考信號(hào)上的每一個(gè)點(diǎn)?？梢栽诿恳粋€(gè)時(shí)間步長(zhǎng)重新計(jì)算相位和頻率，并且因此，結(jié)果產(chǎn)生的正弦參考信號(hào)可以不是純正弦波。相反，相移和頻率可以在周期的過(guò)程上改變。相位和頻率可以都被例如速率限制器低通濾波，使得在相位或頻率上沒(méi)有突變。參考產(chǎn)生模塊520輸出至少包括正弦參考信號(hào)的參考數(shù)據(jù)。參考數(shù)據(jù)也可以包括參考信號(hào)的頻率、參考信號(hào)的周期、參考信號(hào)的時(shí)變角度和/或參考信號(hào)的時(shí)變導(dǎo)數(shù)(或梯度)?？梢酝ㄟ^(guò)將參考信號(hào)求微分來(lái)產(chǎn)生梯度。替代地，可以使用其自變量是確定的相位和頻率的余弦函數(shù)來(lái)產(chǎn)生梯度?？梢砸岳缤ㄟ^(guò)使用三角恒等式的其他方式來(lái)產(chǎn)生梯度。例如，可以使用其自變量是確定的頻率和90度加確定的相位的正弦函數(shù)來(lái)產(chǎn)生梯度。參考數(shù)據(jù)也可以包括梯度和/或參考信號(hào)的縮放版本。縮放因子可以基于AC線的峰值電壓。因?yàn)橹苯拥販y(cè)量峰值電壓可能受到在AC線上的噪聲的影響，可以替代地通過(guò)將(較少受到噪聲的影響的)平均電壓乘以Pi/2來(lái)確定峰值電壓。在此使用的平均電壓指的是平均絕對(duì)電壓，因?yàn)樵诓粦?yīng)用絕對(duì)值函數(shù)的情況下，以零為中心的正弦曲線的平均值將是0。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，參考信號(hào)可以是在-1和1之間改變的單位信號(hào)。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，角度也可以在對(duì)應(yīng)于在弧度上的-η和η的-1和1之間改變。雖然周期和頻率是簡(jiǎn)單的倒數(shù)，但是它們都可以被提供，以避免必須隨后執(zhí)行另一個(gè)計(jì)算量大的相除以從一個(gè)得出另一個(gè)。可以使用頻率來(lái)確定在AC線的單個(gè)循環(huán)上的平均值。取代將值求和并且除以周期，可以將求和的值乘以頻率，這在數(shù)學(xué)上等同，但是不太計(jì)算量大。在啟動(dòng)時(shí)，PFC使能模塊512輸出在無(wú)效狀態(tài)中的同步使能信號(hào)。在PFC使能模塊512從監(jiān)督者控制模塊270接收使能請(qǐng)求后，PFC使能模塊512等待參考數(shù)據(jù)指示AC線在過(guò)零。PFC使能模塊512可以然后將同步使能信號(hào)設(shè)置為有效狀態(tài)。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中， PFC使能模塊512可以僅在上升的過(guò)零或僅在下降的過(guò)零處將同步使能信號(hào)改變?yōu)橛行顟B(tài)。當(dāng)同步使能信號(hào)從無(wú)效狀態(tài)向有效狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，速率限制器模塊508可以初始將測(cè)量的總線電壓輸出為期望的總線電壓。隨后，速率限制器模塊508可以將期望的總線電壓以斜坡變化為由飽和模塊504限制的命令總線電壓。通過(guò)速率限制器模塊508施加的速率限制來(lái)確定斜坡的斜率。雖然被描述為施加線性速率限制，但是可以使用諸如低通濾波器的任何適當(dāng)?shù)奶娲穪?lái)實(shí)現(xiàn)速率限制器模塊508。PFC使能模塊512可以接收關(guān)于圖2的電動(dòng)機(jī)控制模塊260的操作的信息。僅作為示例，電動(dòng)機(jī)控制模塊260可以向PFC使能模塊512提供逆變器操作信號(hào)。當(dāng)逆變器操作信號(hào)指示逆變電源模塊208未運(yùn)行時(shí)，PFC使能模塊512可以將同步使能信號(hào)設(shè)置為無(wú)效狀態(tài)。在正常操作下，當(dāng)逆變電源模塊208未運(yùn)行時(shí)，監(jiān)督者控制模塊270將使能請(qǐng)求設(shè)置為無(wú)效狀態(tài)。然而，為了防止監(jiān)督者控制模塊270的誤操作，PFC使能模塊512可以本身監(jiān)控逆變器操作信號(hào)。直接地監(jiān)控逆變器操作信號(hào)可以允許對(duì)于逆變電源模塊208的停止的更快響應(yīng)。PFC使能模塊512也輸出立即使能信號(hào)，PWM驅(qū)動(dòng)模塊530接收這個(gè)立即使能信號(hào)。當(dāng)立即使能信號(hào)在有效狀態(tài)中時(shí)，PWM驅(qū)動(dòng)模塊530向圖2的PFC模塊204的開(kāi)關(guān)輸
15出PWM信號(hào)。當(dāng)立即使能信號(hào)在無(wú)效狀態(tài)中時(shí)，PWM驅(qū)動(dòng)模塊530暫停輸出PFC PWM信號(hào)。 在同步使能信號(hào)在無(wú)效狀態(tài)中的任何時(shí)間，該立即使能信號(hào)被設(shè)置為無(wú)效狀態(tài)。可以存在其間同步使能信號(hào)在無(wú)效狀態(tài)中并且立即使能信號(hào)在無(wú)效狀態(tài)中的時(shí)間。這允許暫時(shí)停止PFC控制模塊250。僅作為示例，當(dāng)請(qǐng)求的PWM占空比在可接受的范圍之外時(shí)，PFC使能模塊512可以將立即使能信號(hào)設(shè)置為無(wú)效狀態(tài)。作為補(bǔ)充或替代，當(dāng)請(qǐng)求負(fù)電流需求時(shí)，PFC使能模塊512可以將立即使能信號(hào)設(shè)置為無(wú)效狀態(tài)，如下所述。而且，當(dāng)來(lái)自參考產(chǎn)生模塊520的參考信號(hào)與AC信號(hào)相當(dāng)大地不同時(shí)，PFC使能模塊512可以將立即使能信號(hào)設(shè)置為無(wú)效狀態(tài)。在這些情況下的每一個(gè)中，立即使能信號(hào)當(dāng)該條件存在時(shí)，可以被設(shè)置為無(wú)效狀態(tài)，并且一旦該條件不再存在則被重置到有效狀態(tài)。 在該條件結(jié)束后或當(dāng)滿足一個(gè)或更多個(gè)另外的條件時(shí)，諸如在預(yù)定時(shí)間長(zhǎng)度后或當(dāng)滿足更多的嚴(yán)格誤差閾值時(shí)，可以將立即使能信號(hào)立即設(shè)置到有效狀態(tài)。電壓控制模塊540從速率限制器模塊508接收期望的總線電壓，并且接收測(cè)量的總線電壓。電壓控制模塊540執(zhí)行誤差控制算法來(lái)最小化在期望的總線電壓和測(cè)量的總線電壓之間的差。電壓控制模塊540基于該誤差來(lái)產(chǎn)生控制值?？刂浦涤糜诖_定穩(wěn)態(tài)電流需求。這個(gè)穩(wěn)態(tài)電流需求被基于參考信號(hào)轉(zhuǎn)換為正弦電流。這個(gè)瞬時(shí)電流被稱為無(wú)偏移期望瞬時(shí)電流。求和模塊546將來(lái)自DC偏移模塊550的DC校正因數(shù)加到無(wú)偏移期望瞬時(shí)電流， 以產(chǎn)生期望的瞬時(shí)電流。DC偏移模塊550接收用于PFC模塊204的每一個(gè)相位的測(cè)量電流值。雖然在此僅為了說(shuō)明的目的而描述了三相PFC模塊，但是本公開(kāi)的原理適用于具有1、 2或更多相的PFC模塊。DC偏移模塊550 —起平均在AC信號(hào)的一個(gè)循環(huán)(一個(gè)周期)上的三個(gè)相電流，以確定從AC信號(hào)正在拉出的DC電流的數(shù)量。DC偏移模塊550產(chǎn)生DC校正因數(shù)，以便將計(jì)算的DC電流的數(shù)量減少為0。DC偏移模塊550可以接收同步使能信號(hào)，該同步使能信號(hào)當(dāng)使能PFC控制模塊250時(shí)重置DC偏移模塊550的操作。電流控制模塊560接收來(lái)自求和模塊546的期望瞬時(shí)電流和第一相電流。電流控制模塊560執(zhí)行誤差控制算法，以最小化在第一相電流和期望的瞬時(shí)電流之間的差。通過(guò)PFC模塊204的給定相的電流可以源自在與那個(gè)相對(duì)應(yīng)的電感器上產(chǎn)生的電壓。電流控制模塊560因此產(chǎn)生期望的瞬時(shí)電壓，以便向期望的瞬時(shí)電流調(diào)整第一相電流。 當(dāng)立即使能信號(hào)在無(wú)效狀態(tài)中時(shí)或當(dāng)立即使能信號(hào)從無(wú)效狀態(tài)向有效狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，電流控制模塊560可以重置其誤差控制算法。占空比轉(zhuǎn)換模塊570接收期望的瞬時(shí)電壓。占空比轉(zhuǎn)換模塊570產(chǎn)生PWM占空比，該P(yáng)WM占空比被計(jì)算來(lái)產(chǎn)生被施加到在PFC模塊204的第一相中的開(kāi)關(guān)時(shí)的期望瞬時(shí)電壓。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，占空比轉(zhuǎn)換模塊570可以對(duì)于PFC模塊204的每一個(gè)相產(chǎn)生不同的期望瞬時(shí)占空比。通過(guò)當(dāng)前DC總線電壓和AC信號(hào)的當(dāng)前電壓來(lái)建立在向開(kāi)關(guān)施加的占空比和在對(duì)應(yīng)的電感器上出現(xiàn)的電壓之間的關(guān)系。因此，在給定測(cè)量的總線電壓和AC信號(hào)的當(dāng)前電壓的情況下，占空比轉(zhuǎn)換模塊570可以確定將產(chǎn)生期望的瞬時(shí)電壓的期望的瞬時(shí)占空比。然而，在PFC控制模塊250中存在的延遲可能使得期望的瞬時(shí)占空比不正確。例如，在向PFC模塊204施加期望的瞬時(shí)占空比的時(shí)間之前，AC信號(hào)的值可能已經(jīng)改變。另夕卜，在測(cè)量AC信號(hào)的時(shí)間和當(dāng)測(cè)量值被處理時(shí)的時(shí)間之間可能存在延遲?？梢员辉黾觼?lái)用于控制穩(wěn)定性的濾波器可能引入另外的延遲。為了校正這些延遲，占空比轉(zhuǎn)換模塊570可以不基于AC信號(hào)的當(dāng)前值而是基于AC 信號(hào)的預(yù)測(cè)未來(lái)值來(lái)產(chǎn)生期望的瞬時(shí)占空比。延遲補(bǔ)償模塊580可以向占空比轉(zhuǎn)換模塊 570輸出AC信號(hào)的預(yù)測(cè)版本。PFC模塊204的三個(gè)相可以被在三相系統(tǒng)中的彼此相位相差120度的PFC PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)。在兩相系統(tǒng)中，PFC模塊204的兩個(gè)相可以被彼此相位相差180度的PFC PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)。從當(dāng)請(qǐng)求在PWM占空比上的改變時(shí)直到在到達(dá)PFC模塊204的開(kāi)關(guān)的PFC PWM信號(hào)中反映出該改變的延遲可以對(duì)于PFC模塊204的每一個(gè)相不同。結(jié)果，延遲補(bǔ)償模塊580可以提供AC信號(hào)的不同版本，每一個(gè)版本提前略微不同的數(shù)量，該略微不同的數(shù)量考慮了在PFC PWM信號(hào)之間的相差。延遲補(bǔ)償模塊580可以基于AC信號(hào)的預(yù)設(shè)值和其當(dāng)前的斜率或梯度來(lái)預(yù)測(cè)AC信號(hào)的未來(lái)值。因?yàn)锳C信號(hào)可能有噪聲，所以瞬時(shí)導(dǎo)數(shù)可能不提供AC信號(hào)的未來(lái)值的精確的預(yù)測(cè)。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，諸如移動(dòng)平均或低通濾波器的濾波器可以被應(yīng)用到AC信號(hào)。在各個(gè)其他實(shí)現(xiàn)方式中，來(lái)自參考產(chǎn)生模塊520的參考信號(hào)的導(dǎo)數(shù)或梯度可以被用作AC信號(hào)的斜率的更穩(wěn)定的表示。因?yàn)閰⒖夹盘?hào)被鎖相到AC信號(hào)，所以這應(yīng)當(dāng)是足夠的估計(jì)。然后， 延遲補(bǔ)償模塊580通過(guò)沿著參考信號(hào)的當(dāng)前斜率從AC信號(hào)的當(dāng)前值推算來(lái)預(yù)測(cè)AC信號(hào)的未來(lái)值。電流平衡模塊590可以減少在PFC模塊204的相中的電流之間的差。被稱為相A 的相之一可以被選擇為參考相。剩余的相因此被稱為次要相。在三相PFC模塊中，剩余的兩相被稱為相B和相C。電流平衡模塊590使用在相A中的電流來(lái)作為參考，并且試圖控制相B和相C電流來(lái)匹配相A電流?？梢曰谠贏C信號(hào)的單個(gè)循環(huán)上的統(tǒng)計(jì)測(cè)量來(lái)比較相電流。例如，統(tǒng)計(jì)測(cè)量可以是峰值、均方值、均方根值或平均絕對(duì)值。為了調(diào)整相位B和C的電流，電流平衡模塊590對(duì)于相B和C的每一個(gè)向延遲補(bǔ)償模塊580提供提前量調(diào)整信號(hào)。延遲補(bǔ)償模塊580接收這兩個(gè)提前量調(diào)整信號(hào)，并且分別調(diào)整對(duì)于相B和C提供的AC信號(hào)的提前量的數(shù)量。因此，電流平衡模塊590可以通過(guò)改變由占空比轉(zhuǎn)換模塊570使用的AC信號(hào)的提前量的數(shù)量來(lái)調(diào)整在相B和C中的電流的相對(duì)數(shù)量，以計(jì)算期望的瞬時(shí)占空比。電流平衡模塊590可以試圖實(shí)現(xiàn)在三相的測(cè)量電流之間的零差。當(dāng)同步使能信號(hào)從無(wú)效狀態(tài)向有效狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，電流平衡模塊590可以重置提前量調(diào)整信號(hào)。PWM驅(qū)動(dòng)模塊530接收其中每一個(gè)對(duì)應(yīng)于三相之一的瞬時(shí)占空比，并且對(duì)于每一個(gè)相產(chǎn)生互補(bǔ)的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。因此，對(duì)于具有三相的諸如在圖5中所示的系統(tǒng)，將產(chǎn)生6 個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)?，F(xiàn)在參照?qǐng)D6，示出PWM驅(qū)動(dòng)模塊530的示例實(shí)現(xiàn)方式的功能框圖。PWM驅(qū)動(dòng)模塊 530包括第一、第二和第三PWM模塊604,608和612。PWM模塊604,608和612接收立即使能信號(hào)，并且當(dāng)立即使能信號(hào)在無(wú)效狀態(tài)中時(shí)禁止它們的輸出。當(dāng)立即使能信號(hào)在有效狀態(tài)中時(shí)，PWM模塊604、608和612輸出具有分別由期望的瞬時(shí)占空比A、B和C指定的占空比的脈寬調(diào)制信號(hào)。因?yàn)镻FC模塊204的每一個(gè)相包括互補(bǔ)開(kāi)關(guān)，所以分別通過(guò)逆變器6對(duì)、6觀和632來(lái)產(chǎn)生PWM模塊604、608和612的輸出的互補(bǔ)版本。如果使用嚴(yán)格互補(bǔ)的控制信號(hào)來(lái)控制在給定的PFC相中的互補(bǔ)開(kāi)關(guān)，則在關(guān)斷的一個(gè)開(kāi)關(guān)和接通的另一個(gè)開(kāi)關(guān)之間可能有一些交迭。當(dāng)兩個(gè)開(kāi)關(guān)都接通時(shí)，不期望的短路電流可能流動(dòng)。因此，空載時(shí)間調(diào)整模塊640相對(duì)于一個(gè)信號(hào)的關(guān)斷時(shí)間偏移另一個(gè)控制信號(hào)的接通時(shí)間。僅作為示例，空載時(shí)間調(diào)整模塊640可以略微提前離開(kāi)(有效至無(wú)效)控制信號(hào)， 并且略微延遲到來(lái)(無(wú)效至有效)控制信號(hào)。以這種方式，避免了在互補(bǔ)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間之間的任何交迭?？蛰d時(shí)間調(diào)整模塊640的輸出被提供到PFC模塊204的開(kāi)關(guān)。參照?qǐng)D7，示出電壓控制模塊540的示例實(shí)現(xiàn)方式的功能框圖。電壓控制模塊MO 包括誤差控制模塊710，其接收來(lái)自速率限制器模塊508的期望的總線電壓和測(cè)量的總線電壓。誤差控制模塊710產(chǎn)生控制值，該控制值被計(jì)算來(lái)最小化在期望的總線電壓和測(cè)量的總線電壓之間的差?？刂浦悼梢员伙柡湍K720調(diào)整。飽和模塊720的輸出被電流轉(zhuǎn)換模塊730接收，電流轉(zhuǎn)換模塊730將控制值轉(zhuǎn)換為電流需求。為了線性化電流需求，電流轉(zhuǎn)換模塊730可以將控制值除以AC信號(hào)的測(cè)量參數(shù)。 僅作為示例，測(cè)量的參數(shù)可以是AC信號(hào)的絕對(duì)值的平均值或AC信號(hào)的均方根值。因此，當(dāng)測(cè)量的參數(shù)增大時(shí)，電流需求減少。結(jié)果，電流轉(zhuǎn)換模塊730當(dāng)AC信號(hào)較小時(shí)自動(dòng)地應(yīng)用與對(duì)于提高的電流的需要對(duì)應(yīng)的適當(dāng)?shù)男Ｕ?。更新限制模塊740可以限制在來(lái)自電流轉(zhuǎn)換模塊730的電流需求上的改變以與AC 信號(hào)的參考點(diǎn)保持一致。例如，更新限制模塊740可以將在電流需求上的改變限制為僅出現(xiàn)在AC信號(hào)的上升的過(guò)零或下降的過(guò)零處——即，每一個(gè)循環(huán)一次。通過(guò)將更新速率限制為每一個(gè)循環(huán)一次，PFC控制模塊250在每個(gè)AC循環(huán)上均勻地控制PFC模塊204。貫穿AC 循環(huán)的均勻控制趨向于引起從AC線的正和負(fù)部分拉出對(duì)稱的功率，由此避免電流和功率不平衡。電流或功率不平衡可能導(dǎo)致從AC線拉出DC電流。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，更新限制模塊740可以將在電流需求上的改變限制為在AC信號(hào)的任何一個(gè)過(guò)零處出現(xiàn)——即，每半個(gè)循環(huán)一次。作為另一個(gè)替代，更新限制模塊740可以將在電流需求上的改變限制為AC信號(hào)的其他遞增，諸如每四分之一循環(huán)一次。僅作為示例，更新限制模塊740可以在諸如每一個(gè)循環(huán)一次的更限制的更新速率下運(yùn)行，并且然后適于更快的更新速率，諸如每四分之一循環(huán)一次。可以基于負(fù)載來(lái)執(zhí)行這種適應(yīng)。僅作為示例，在負(fù)載上的大改變可以使得更新限制模塊740提高更新速率。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，可以基于從圖2的電動(dòng)機(jī)控制模塊260接收的值來(lái)計(jì)算負(fù)載， 或者，可以從電動(dòng)機(jī)控制模塊260直接地接收負(fù)載本身的值。僅作為示例，可以從DC總線電壓中的改變推斷負(fù)載——在DC總線電壓上的迅速改變可能是在負(fù)載上的大改變的結(jié)果。 更快的更新速率允許PFC控制模塊250迅速地響應(yīng)在負(fù)載上的大改變，這可能比避免從AC 線拉出不平衡的DC電流更重要。一旦大改變已經(jīng)通過(guò)，則更新限制模塊740可以降低更新速率。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，可以省略更新限制模塊740，或者可以將更新限制模塊740替換為或補(bǔ)充諸如低通濾波器的濾波器。更新限制模塊740可以使用來(lái)自參考產(chǎn)生模塊520
18的參考信號(hào)來(lái)確定AC信號(hào)的每一個(gè)循環(huán)或每一個(gè)半循環(huán)何時(shí)出現(xiàn)。更新限制模塊740的輸出被稱為電流需求信號(hào)。該電流需求信號(hào)可以是負(fù)的，其指示PFC模塊204正在提供比用于保持期望的總線電壓所需更多的電流。因?yàn)椴荒軐?shí)現(xiàn)負(fù)電流需求，所以負(fù)電流需求的繼續(xù)存在將導(dǎo)致DC總線電壓上升，并且可能最終導(dǎo)致過(guò)電壓切斷條件。飽和模塊750接收負(fù)電流需求，飽和模塊750可以施加0下限。然而，這未校正由負(fù)電流需求表示的潛在問(wèn)題——即，由PFC模塊204提供太多的電流。因此，PFC使能模塊 512可以當(dāng)電流需求信號(hào)是0或負(fù)值時(shí)，將立即使能信號(hào)設(shè)置為無(wú)效狀態(tài)。這停止了 PFC模塊204繼續(xù)提供過(guò)量電流。相乘模塊760將飽和模塊750的輸出與參考信號(hào)相乘，以建立瞬時(shí)電流。因?yàn)閰⒖夹盘?hào)是正弦的，所以相乘模塊760的輸出也是正弦的。因?yàn)殡S后施加偏移，所以相乘模塊 760的輸出被稱為無(wú)偏移期望瞬時(shí)電流。返回誤差控制模塊710，相減模塊770從期望的總線電壓減去測(cè)量的總線電壓，以確定DC電壓誤差。比例模塊774將DC電壓誤差乘以比例常數(shù)。積分器模塊778將DC電壓誤差與積分器模塊778的前一個(gè)輸出組合。積分器模塊778可以首先將DC電壓誤差乘以積分常數(shù)。積分器模塊778可以向其輸出施加上限和/或下限。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，由積分器模塊778和飽和模塊720施加的限制可以基于諸如平均絕對(duì)值的AC信號(hào)的值來(lái)改變。積分器模塊778可以當(dāng)同步使能信號(hào)轉(zhuǎn)換到無(wú)效狀態(tài)或轉(zhuǎn)換回有效狀態(tài)時(shí)將其輸出復(fù)位為0。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，積分器模塊778也可以當(dāng)立即使能信號(hào)轉(zhuǎn)換到無(wú)效狀態(tài)或轉(zhuǎn)換回有效狀態(tài)時(shí)將其輸出復(fù)位為0。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，可以將比例常數(shù)和/或積分器常數(shù)設(shè)置為0，以去除比例模塊774或積分器模塊778的對(duì)應(yīng)的影響。求和模塊786將比例模塊774的輸出加到積分器模塊778的輸出。來(lái)自求和模塊 786的和被作為控制值從誤差控制模塊710輸出。雖然為了說(shuō)明的目的而將誤差控制模塊 710示出為比例積分控制器，但是可以以諸如使用非線性控制器的各種其他形式來(lái)實(shí)現(xiàn)在本公開(kāi)中的誤差控制模塊(包括誤差控制模塊710)。僅作為示例，誤差控制模塊可以包括前向反饋分量，該前向反饋分量可以與反饋分量相加以產(chǎn)生控制值。現(xiàn)在參照?qǐng)D8，示出電流控制模塊560的示例實(shí)現(xiàn)方式的功能框圖。電流控制模塊 560包括第一和第二絕對(duì)值模塊810和812。第一絕對(duì)值模塊810從圖5的求和模塊M6 接收期望的瞬時(shí)電流，并且輸出其絕對(duì)值。第二絕對(duì)值模塊812接收PFC相之一的電流，并且輸出其絕對(duì)值。在三相PFC系統(tǒng)中，如在此所述，可以使用A相的電流，而在兩相PFC系統(tǒng)中，可以使用B相的電流。誤差控制模塊820輸出電壓值，該電壓值被計(jì)算來(lái)最小化在期望的瞬時(shí)電流的絕對(duì)值和A相電流的絕對(duì)值之間的誤差。飽和模塊830處理電壓值，然后陷波濾波器模塊840 處理電壓值。陷波濾波器模塊840向飽和模塊830的輸出施加陷波濾波器，以產(chǎn)生期望的瞬時(shí)電壓。陷波濾波器模塊840可以減少貫穿控制系統(tǒng)的由延遲的反饋產(chǎn)生的振蕩。僅作為示例，可以與參考圖10下述的陷波濾波器模塊類似地實(shí)現(xiàn)陷波濾波器模塊840。誤差控制模塊820包括相減模塊850、比例模塊854、積分器模塊858以及求和模塊866，它們可以與圖7的相減模塊770、比例模塊774、積分器模塊778以及求和模塊786類似地運(yùn)行。來(lái)自求和模塊866的和被從誤差控制模塊820作為電壓值輸出。積分器模塊 858可以當(dāng)立即使能信號(hào)轉(zhuǎn)換到無(wú)效狀態(tài)或轉(zhuǎn)換回有效狀態(tài)時(shí)將其輸出復(fù)位為0。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，積分器模塊858也可以當(dāng)同步使能信號(hào)轉(zhuǎn)換到無(wú)效狀態(tài)或轉(zhuǎn)換回有效狀態(tài)時(shí)將其輸出復(fù)位為0。現(xiàn)在參照?qǐng)D9，示出占空比轉(zhuǎn)換模塊570的示例實(shí)現(xiàn)方式的功能框圖。第一、第二和第三轉(zhuǎn)換模塊920-1、920-2和920-3 (統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)換模塊920)從電流控制模塊560接收期望的瞬時(shí)電壓，并且也接收測(cè)量的總線電壓。另外，轉(zhuǎn)換模塊920分別從延遲補(bǔ)償模塊580 接收補(bǔ)償?shù)腁C信號(hào)A、B和C。補(bǔ)償?shù)腁C信號(hào)的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于PFC模塊204的相的不同的一個(gè)。轉(zhuǎn)換模塊920 的每一個(gè)基于期望的瞬時(shí)電壓來(lái)輸出占空比。然而，因?yàn)檠a(bǔ)償?shù)腁C信號(hào)A、B和C可以被延遲補(bǔ)償模塊580在時(shí)間上移位，所以占空比值可能不同。轉(zhuǎn)換模塊920可以每一個(gè)基于表達(dá)式(Vdesired-(| ViJ-VDC)/Vdc來(lái)計(jì)算占空比。在這個(gè)表達(dá)式中，Vdesiral是期望的瞬時(shí)電壓，VA。是補(bǔ)償?shù)腁C信號(hào)的值，并且VD。是測(cè)量的總線電壓。當(dāng)在Vdc上的變化是比Vac的數(shù)量級(jí)小的數(shù)量級(jí)時(shí)，預(yù)測(cè)Vdc的未來(lái)值的益處可以忽略。 因此，在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，當(dāng)\c是預(yù)測(cè)的補(bǔ)償值時(shí)，Vdc僅是當(dāng)前測(cè)量的總線電壓。轉(zhuǎn)換模塊920的輸出分別被飽和模塊930-1、930_2和930_3 (統(tǒng)稱為飽和模塊 930)接收。飽和模塊930可以對(duì)于占空比施加下限，以便保證可以獲得精確的電流讀數(shù)。 例如，參照3a，其中，低占空比可能導(dǎo)致具有不足電流的分流電阻器380產(chǎn)生精確的電流讀數(shù)。當(dāng)向(與電流感測(cè)電阻器接近的)下方開(kāi)關(guān)施加的占空比太低時(shí)，測(cè)量通過(guò)電流感測(cè)電阻器的電流可能不夠精確。例如，當(dāng)電流流過(guò)PFC支路的給定的一個(gè)的下方開(kāi)關(guān)達(dá)到至少最小的時(shí)間段時(shí)，能夠測(cè)量通過(guò)該給定的PFC支路的電流。這個(gè)最小的時(shí)間段對(duì)應(yīng)最小占空比。僅作為示例，該最小占空比可以大約是5%。另外，飽和模塊930可以施加對(duì)應(yīng)的上限，諸如95%。翻轉(zhuǎn)模塊940-1、940-2和940-3 (統(tǒng)稱為翻轉(zhuǎn)模塊940)分別接收來(lái)自飽和模塊 930的輸出。因?yàn)镻FC開(kāi)關(guān)以互補(bǔ)的方式運(yùn)行，所以當(dāng)逆變器支路的下方開(kāi)關(guān)以例如20% 的占空比在運(yùn)行時(shí)，在同一支路中的上方開(kāi)關(guān)以80%的占空比運(yùn)行。然而，當(dāng)AC線過(guò)零時(shí)， 來(lái)自AC線的電流開(kāi)始在相反方向上流動(dòng)，并且頂部和底部開(kāi)關(guān)的角色反轉(zhuǎn)。一旦AC線過(guò)零，則下方開(kāi)關(guān)仍然以20%的占空比運(yùn)行，但是有效地作為上方開(kāi)關(guān)。同時(shí)，上方開(kāi)關(guān)仍然以80%的占空比運(yùn)行，但是有效地作為下方開(kāi)關(guān)。結(jié)果，當(dāng)AC線過(guò)零時(shí)，PFC支路的有效占空比從80%轉(zhuǎn)換為20%。為了抵制這種反轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)模塊940在AC線的每一個(gè)過(guò)零處或開(kāi)始翻轉(zhuǎn)或停止翻轉(zhuǎn)占空比。然而，翻轉(zhuǎn)占空比是大的不連續(xù)的改變。如果該改變不與實(shí)際過(guò)零一致，則可能引發(fā)大的電流波動(dòng)。因?yàn)樽R(shí)別過(guò)零的時(shí)間可能困難，所以否則由翻轉(zhuǎn)導(dǎo)致的在占空比上的大的不連續(xù)階梯可以取代被實(shí)現(xiàn)為斜坡。斜坡防止在錯(cuò)誤的時(shí)間產(chǎn)生大的不連續(xù)階梯，并且在估計(jì)的過(guò)零時(shí)間附近擴(kuò)展誤差。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，速率限制模塊950-1、950_2和950-3(統(tǒng)稱為速率限制模塊 950)分別向翻轉(zhuǎn)模塊940的輸出施加斜坡(例如，速率限制)。速率限制模塊950的輸出分別是期望的瞬時(shí)占空比A、B和C，它們被提供到PWM驅(qū)動(dòng)模塊530。
如果翻轉(zhuǎn)模塊940在估計(jì)的過(guò)零處精確地翻轉(zhuǎn)，則速率限制模塊950僅在過(guò)零后將占空比信號(hào)以斜坡改變?yōu)樗鼈兊男轮?。相反，在過(guò)零前執(zhí)行斜坡的一半而在過(guò)零后留下斜坡的僅一半在AC線上更對(duì)稱地分布誤差。另外，較早地開(kāi)始斜坡減少了如果AC線在預(yù)測(cè)的過(guò)零時(shí)間之前過(guò)零則出現(xiàn)的誤差。翻轉(zhuǎn)模塊940基于來(lái)自延遲補(bǔ)償模塊580的翻轉(zhuǎn)信號(hào)來(lái)執(zhí)行翻轉(zhuǎn)。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，延遲補(bǔ)償模塊580在每一個(gè)指令的翻轉(zhuǎn)時(shí)反轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)信號(hào)的極性。換句話說(shuō)，當(dāng)翻轉(zhuǎn)信號(hào)轉(zhuǎn)換到第一狀態(tài)時(shí)，翻轉(zhuǎn)模塊940開(kāi)始反轉(zhuǎn)，并且當(dāng)翻轉(zhuǎn)信號(hào)轉(zhuǎn)換到第二狀態(tài)時(shí)，翻轉(zhuǎn)模塊940停止反轉(zhuǎn)。為了較早地開(kāi)始斜坡，延遲補(bǔ)償模塊580將翻轉(zhuǎn)信號(hào)的時(shí)刻相對(duì)于估計(jì)的過(guò)零出現(xiàn)提前。僅作為示例，如果在4個(gè)PWM周期上執(zhí)行從一個(gè)極點(diǎn)至另一個(gè)的占空比的速率限制的翻轉(zhuǎn)，則在過(guò)零的估計(jì)時(shí)間之前2個(gè)PWM周期反轉(zhuǎn)信號(hào)的極性。這個(gè)2個(gè)PWM周期的時(shí)間被稱為翻轉(zhuǎn)提前量。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，當(dāng)由速率限制模塊950施加的速率限制降低時(shí)，由翻轉(zhuǎn)信號(hào)提供的翻轉(zhuǎn)提前量的數(shù)量也增大。如在下面更詳細(xì)所述，延遲補(bǔ)償模塊580 可以顧及在PFC控制模塊250中的系統(tǒng)控制延遲，其可以提高翻轉(zhuǎn)提前量以抵消控制延遲。比較模塊960可以監(jiān)控飽和模塊930-1的輸入和輸出。當(dāng)在飽和模塊930_1的輸出處的占空比大于在飽和模塊930-1處的輸入處的占空比時(shí)，比較模塊960識(shí)別在占空比上的下限已經(jīng)被飽和模塊930-1施加。比較模塊960的輸出可以被提供到PFC使能模塊512，以指示已經(jīng)檢測(cè)到低占空比請(qǐng)求。當(dāng)檢測(cè)到低占空比請(qǐng)求時(shí)，PFC使能模塊512可以將立即使能信號(hào)設(shè)置為無(wú)效。這禁用了 PFC模塊204，并且允許DC總線降低，直到出現(xiàn)了最低占空比(諸如5%)。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，比較模塊960可以簡(jiǎn)單地將飽和模塊930-1的輸入與預(yù)定限制作比較，該預(yù)定限制可以等于飽和模塊930-1的下限?，F(xiàn)在參照?qǐng)D10，示出延遲補(bǔ)償模塊580的示例實(shí)現(xiàn)方式的功能框圖。延遲補(bǔ)償模塊580包括陷波濾波器模塊1010，陷波濾波器模塊1010向AC信號(hào)應(yīng)用陷波濾波。僅作為示例，控制回路延遲可以導(dǎo)致在控制值上的閉環(huán)震蕩。術(shù)語(yǔ)控制回路延遲可以指的是歸因于在請(qǐng)求(例如，在電流上的)增大時(shí)與當(dāng)在測(cè)量的電流值上觀察到該增大時(shí)之間的時(shí)間的延遲。另外，在電流需求上的改變可能導(dǎo)致在AC線上的變化。電流振蕩因此產(chǎn)生AC電壓振蕩，AC電壓振蕩反饋到電流振蕩。在其中控制回路延遲是2個(gè)PWM周期的示例中，振蕩周期可以是控制延遲的兩倍或4個(gè)PWM周期。如果PWM轉(zhuǎn)換頻率例如僅是20kHz，則振蕩頻率因此是PWM轉(zhuǎn)換頻率的1/4或5kHz。陷波濾波器模塊1010可以以振蕩頻率為中心，以最小化振蕩。在一個(gè)示例實(shí)現(xiàn)方式中，陷波濾波器模塊1010通過(guò)向來(lái)自在過(guò)去的2個(gè)PWM周期的輸入值加上陷波濾波器模塊1010的當(dāng)前輸入值并且將和除以2來(lái)產(chǎn)生輸出。換句話說(shuō)，可以將陷波濾波器實(shí)現(xiàn)為AC 信號(hào)的當(dāng)前讀數(shù)與來(lái)自在過(guò)去的2個(gè)PWM周期的AC信號(hào)的讀數(shù)的平均值。預(yù)測(cè)模塊1020-1、1020_2和1020-3 (統(tǒng)稱為預(yù)測(cè)模塊1020)從陷波濾波器模塊 1010接收濾波的AC信號(hào)。預(yù)測(cè)模塊1020基于參考數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)濾波的AC信號(hào)的未來(lái)值。 例如，可以使用參考梯度。如上所述，參考梯度是被鎖相到AC信號(hào)的正弦參考信號(hào)的導(dǎo)數(shù)。 因此，參考梯度提供了 AC信號(hào)的改變的速率的無(wú)噪聲估計(jì)。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，參考梯度被縮放為AC信號(hào)的峰值電壓。通過(guò)對(duì)應(yīng)的提前量輸入來(lái)確定預(yù)測(cè)模塊1020的每一個(gè)向未來(lái)多遠(yuǎn)預(yù)測(cè)濾波的AC 信號(hào)。預(yù)測(cè)模塊1020-1接收與A相對(duì)應(yīng)的基本提前量。例如，可以在設(shè)計(jì)時(shí)確定基本提前量，并且將其存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，可以以PWM周期為單位或以時(shí)間為單位——諸如秒或微秒——來(lái)表達(dá)提前量的數(shù)量。也可以對(duì)于預(yù)測(cè)模塊1020-2和 1020-3預(yù)定義基本提前量。僅作為示例，用于預(yù)測(cè)模塊1020-1、1020-2和1020-3的基本提前量可以分別是3. 17PWM周期、3. 08PWM周期和3. 25PWM周期?；趤?lái)自電流平衡模塊590的輸入，可以調(diào)整用于B和C相的基本提前量。例如， 求和模塊1030-1和1030-2分別向基本提前量B和基本提前量C加上來(lái)自電流平衡模塊590 的提前量調(diào)整B和提前量調(diào)整C。求和模塊1030-1和1030-2的輸出被預(yù)測(cè)模塊1020-2和 1020-3分別用作用于B和C相的提前量輸入。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，預(yù)測(cè)模塊1020可以通過(guò)向參考梯度和指定提前量的乘積加上濾波的AC信號(hào)值來(lái)計(jì)算補(bǔ)償?shù)腁C信號(hào)。換句話說(shuō)，預(yù)測(cè)模塊1020基于參考信號(hào)的斜率 (梯度)使用濾波的AC信號(hào)的線性外插。預(yù)測(cè)模塊1020的輸出被分別提供到占空比轉(zhuǎn)換模塊570來(lái)作為補(bǔ)償?shù)腁C信號(hào)A、B和C。預(yù)測(cè)過(guò)零檢測(cè)模塊1040預(yù)測(cè)AC信號(hào)的過(guò)零何時(shí)出現(xiàn)。預(yù)測(cè)過(guò)零檢測(cè)模塊1040 可以使用來(lái)自陷波濾波器模塊1010的濾波的AC信號(hào)，如圖所示，或可以使用原始AC信號(hào)。 預(yù)測(cè)過(guò)零檢測(cè)模塊1040可以提前等于控制延遲外加使用給定的速率限制的占空比的翻轉(zhuǎn)所需的時(shí)間的一半的數(shù)量來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)。僅作為示例，當(dāng)控制延遲是3個(gè)PWM周期并且速率限制使得翻轉(zhuǎn)花費(fèi)4個(gè)PWM周期時(shí)，可以提前5個(gè)PWM周期來(lái)預(yù)測(cè)過(guò)零。一旦預(yù)測(cè)過(guò)零檢測(cè)模塊1040預(yù)測(cè)AC信號(hào)將過(guò)零，則預(yù)測(cè)過(guò)零檢測(cè)模塊1040反轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)信號(hào)的極性。這指令占空比轉(zhuǎn)換模塊570或者開(kāi)始或者停止翻轉(zhuǎn)期望的占空比。僅作為示例，預(yù)測(cè)過(guò)零檢測(cè)模塊1040可以輸出具有第一狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)信號(hào)，直到達(dá)到預(yù)測(cè)的過(guò)零，在這個(gè)點(diǎn)，輸出具有第二狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)信號(hào)。當(dāng)達(dá)到隨后的預(yù)測(cè)過(guò)零時(shí)，翻轉(zhuǎn)信號(hào)轉(zhuǎn)換回第一狀態(tài)。僅作為示例，翻轉(zhuǎn)信號(hào)的第一狀態(tài)可以對(duì)應(yīng)于AC信號(hào)的負(fù)值，而翻轉(zhuǎn)信號(hào)的第二狀態(tài)可以對(duì)應(yīng)于AC信號(hào)的正值?，F(xiàn)在參照?qǐng)D11，示出電流平衡模塊590的示例實(shí)現(xiàn)方式的功能框圖。電流平衡模塊590包括分析模塊1120-1、1120-2和1120-3 (統(tǒng)稱為分析模塊1120)。分析模塊1120分別分析PFC模塊204的相電流的一個(gè)或更多個(gè)參數(shù)。僅作為示例，分析模塊1120可以計(jì)算在AC線上的全循環(huán)上的相應(yīng)相電流的值。該值可以例如是均方根、均方值、平均絕對(duì)值或峰值。分析模塊1120可以使用來(lái)自參考產(chǎn)生模塊520的參考數(shù)據(jù)來(lái)確定何時(shí)AC線的每一個(gè)循環(huán)開(kāi)始和結(jié)束。比較模塊1130-1和1130-2(統(tǒng)稱為比較模塊1130)分別將A相電流與B和C相電流作比較。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，比較模塊1130-1和1130-2試圖最小化在 B禾口 C相電流分別與A相電流之間的差。如果一個(gè)或更多個(gè)相在承載較高電流，則在那些相中的損耗將不成比例地較高。 這降低了 PFC模塊204的效率，并且可以導(dǎo)致在承載較高電流的相上的過(guò)多發(fā)熱。在電流上的差可能源自制造變化，諸如在電感器上的變化。僅作為示例，當(dāng)電感器的電感降低時(shí)， 電感器承載的電流增大，并且導(dǎo)致在電阻熱損耗上的增大。
在圖11的示例中，A相電流是參考電流。比較模塊1130向調(diào)整模塊1140-1和 1140-2(統(tǒng)稱為調(diào)整模塊1140)指示B和C相電流是否分別大于或小于A相電流。用于B 和C相的提前量調(diào)整被選擇性地改變，以將B和C相電流與A相電流匹配。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，調(diào)整模塊1140對(duì)于其中相應(yīng)的次要相電流大于A相電流的每一個(gè)線循環(huán)將它們的輸出提高一個(gè)遞增量。類似地，調(diào)整模塊1140對(duì)于其中相應(yīng)的次要相電流小于A相電流的每一個(gè)線循環(huán)將它們的輸出降低一個(gè)遞增量。僅作為示例，調(diào)整模塊1140-1可以對(duì)于其中相電流B大于相電流A的每一個(gè)AC 線循環(huán)將提前量調(diào)整B增大PWM周期的1/1000。類似地，調(diào)整模塊1140-1可以對(duì)于其中相電流B小于相電流A的每一個(gè)AC線循環(huán)將提前量調(diào)整B減小PWM周期的1/1000。當(dāng)提高和減小提前量調(diào)整信號(hào)時(shí)的預(yù)定遞增量可以相同或可以不同。如果分析模塊1120僅在每個(gè)AC線循環(huán)后輸出新值，則調(diào)整模塊1140也可以在每一個(gè)AC線循環(huán)將提前量調(diào)整信號(hào)僅更新一次。調(diào)整模塊1140從PFC使能模塊512接收同步使能信號(hào)，當(dāng)同步的使能信號(hào)在無(wú)效狀態(tài)中時(shí)，調(diào)整模塊1140可以分別復(fù)位提前量調(diào)整信號(hào)B和C。僅作為示例，調(diào)整模塊1140可以將提前量調(diào)整信號(hào)B和C復(fù)位為0。典型的PFC系統(tǒng)可以基于來(lái)自交流(AC)線信號(hào)的測(cè)量結(jié)果控制切換元件(例如， 晶體管)的占空比。然而，來(lái)自AC線信號(hào)的測(cè)量結(jié)果是實(shí)時(shí)獲取的并且因此基于過(guò)去的測(cè)量結(jié)果控制占空比。換言之，在基于來(lái)自AC線信號(hào)的測(cè)量結(jié)果控制占空比時(shí)，存在固有延遲。此外，AC線信號(hào)易于受到AC線路電壓降和/或噪聲的影響并且因此AC線信號(hào)的測(cè)量結(jié)果可能是不正確的。更具體地，基于不正確的測(cè)量結(jié)果控制占空比可能導(dǎo)致諸如切斷和 /或故障的錯(cuò)誤。因此，提出了一種系統(tǒng)和方法，其預(yù)測(cè)沿AC線信號(hào)的第一預(yù)定數(shù)目的周期的提前，因此補(bǔ)償固有延遲。更具體地，該系統(tǒng)和方法使用陷波濾波器對(duì)AC線信號(hào)進(jìn)行濾波以去除諧波失真(即，波紋)。濾波的AC線信號(hào)以下被稱為AC線信號(hào)。該系統(tǒng)和方法隨后通過(guò)使用參考信號(hào)的梯度(即，斜率)進(jìn)行外推來(lái)提前預(yù)測(cè)沿 AC線信號(hào)的第一預(yù)定數(shù)目的周期。僅作為示例，第一預(yù)定數(shù)目的周期可以是3。在一個(gè)實(shí)施例中，參考信號(hào)可以是與AC線信號(hào)同相的數(shù)學(xué)正弦曲線(S卩，正弦波)。該系統(tǒng)和方法這樣可以基于預(yù)測(cè)控制占空比。該系統(tǒng)和方法還通過(guò)使用參考信號(hào)的梯度進(jìn)行外推來(lái)提前預(yù)測(cè)沿AC線信號(hào)的第二預(yù)定數(shù)目的周期。該系統(tǒng)和方法可以基于預(yù)測(cè)的AC線信號(hào)產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)信號(hào)。例如，翻轉(zhuǎn)信號(hào)可以是提前的(即，提前預(yù)測(cè)的)AC線信號(hào)的符號(hào)。換言之，當(dāng)預(yù)測(cè)的AC線信號(hào)是正值 (大于零)時(shí)，翻轉(zhuǎn)信號(hào)可以是第一狀態(tài)(例如，“1”)，并且當(dāng)AC線信號(hào)的預(yù)測(cè)是負(fù)值(小于零)時(shí)，翻轉(zhuǎn)信號(hào)可以是第二狀態(tài)(例如，“0”)?，F(xiàn)在參照?qǐng)D12，一種用于補(bǔ)償延遲的方法開(kāi)始于1204。在1204處，延遲補(bǔ)償模塊 580確定基本提前量。例如，延遲補(bǔ)償模塊580可以從存儲(chǔ)器取回預(yù)定的基本提前量值。此夕卜，延遲補(bǔ)償模塊580可以確定各種數(shù)量的基本提前量。例如，延遲補(bǔ)償模塊580可以確定一個(gè)基本提前量(A，諸如單相操作)、兩個(gè)基本提前量(A和B，諸如兩相操作)或者三個(gè)基本提前量(A、B和C，諸如三相操作)。然而，延遲補(bǔ)償模塊580還可以確定其他數(shù)目的基本提前量。僅作為示例，在三相操作中，延遲補(bǔ)償模塊580可以從存儲(chǔ)器取回如下值基本提前量A可以是3. 18，基本提前量B可以是3. 07，并且基本提前量C可以是3. 25。此外，僅作為示例，在兩相操作中，延遲補(bǔ)償模塊580可以從存儲(chǔ)器取回如下值基本提前量A可以是 2. 5并且基本提前量B可以是2. 5。相似地，在單相操作中，延遲補(bǔ)償模塊580可以從存儲(chǔ)器取回2. 5的基本提前量A。在1208處，延遲補(bǔ)償模塊580調(diào)整從提前量。具體地，從提前量指的是相對(duì)于參考提前量調(diào)整的基本提前量。僅作為示例，在三相操作中，基本提前量B和C分別可以按提前量調(diào)整B和C進(jìn)行調(diào)整。換言之，基本提前量B和C表示從提前量并且基本提前量A表示參考提前量。替選地，僅作為示例，在兩相操作中，基本提前量A可以按提前量調(diào)整A進(jìn)行調(diào)整。換言之，基本提前量A表示從提前量并且基本提前量B表示參考提前量。在1212處，延遲補(bǔ)償模塊580對(duì)進(jìn)入的AC線信號(hào)進(jìn)行陷波濾波。更具體地，延遲補(bǔ)償模塊580可以對(duì)AC線信號(hào)進(jìn)行濾波以去除與拐角頻率對(duì)應(yīng)的AC線信號(hào)中的不穩(wěn)定性。在1216處，延遲補(bǔ)償模塊580產(chǎn)生補(bǔ)償?shù)腁C信號(hào)。更具體地，延遲補(bǔ)償模塊580 可以基于陷波濾波的AC線信號(hào)、調(diào)整的提前量以及參考提前量來(lái)產(chǎn)生補(bǔ)償?shù)腁C信號(hào)。僅作為示例，延遲補(bǔ)償模塊580可以基于參考提前量A和各個(gè)調(diào)整的提前量B和C以及陷波濾波的AC線信號(hào)，產(chǎn)生三個(gè)補(bǔ)償?shù)腁C信號(hào)(A、B、C)。在1220處，延遲補(bǔ)償模塊580可以產(chǎn)生預(yù)測(cè)的AC線信號(hào)。更具體地，延遲補(bǔ)償模塊580可以基于參考信號(hào)的梯度沿AC線信號(hào)進(jìn)行提前預(yù)測(cè)。例如，參考信號(hào)可以是如前文描述的產(chǎn)生的參考信號(hào)。換言之，延遲補(bǔ)償模塊580可以通過(guò)使用產(chǎn)生的參考信號(hào)的斜率近似AC線信號(hào)的未來(lái)值來(lái)進(jìn)行提前預(yù)測(cè)。在12M處，延遲補(bǔ)償模塊580基于預(yù)測(cè)的AC線信號(hào)產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)信號(hào)。更具體地，延遲補(bǔ)償模塊580在預(yù)測(cè)的AC線信號(hào)指示過(guò)零時(shí)產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)信號(hào)。例如，翻轉(zhuǎn)信號(hào)可以基于預(yù)測(cè)的AC線信號(hào)的符號(hào)。具體地，翻轉(zhuǎn)信號(hào)可用于使占空比的極性翻轉(zhuǎn)。在12 處，占空比轉(zhuǎn)換模塊570可以基于補(bǔ)償?shù)腁C信號(hào)和翻轉(zhuǎn)信號(hào)控制占空比。 僅作為示例，在三相操作中，占空比轉(zhuǎn)換模塊570可以基于三個(gè)補(bǔ)償?shù)腁C信號(hào)A、B和C控制占空比。替選地，占空比轉(zhuǎn)換模塊570可以基于參考信號(hào)和翻轉(zhuǎn)信號(hào)控制占空比。換言之，使用參考信號(hào)而非補(bǔ)償?shù)腁C信號(hào)可以減小由于AC線路電壓降和/或噪聲引起的誤差。 控制隨后可以返回1208?？梢砸远喾N形式來(lái)實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)的廣義教導(dǎo)。因此，雖然本公開(kāi)包括具體示例，但是本公開(kāi)的真實(shí)范圍應(yīng)當(dāng)不限于此，因?yàn)槠渌薷膶?duì)于學(xué)習(xí)了附圖、說(shuō)明書和隨后的權(quán)利要求的技術(shù)人員變得顯然。
權(quán)利要求
1.一種功率因數(shù)校正PFC系統(tǒng)，包括調(diào)整模塊，基于N個(gè)預(yù)定時(shí)間提前量和(N-I)個(gè)時(shí)間提前量調(diào)整來(lái)產(chǎn)生N個(gè)時(shí)間提前量，其中N是大于零的整數(shù)；補(bǔ)償模塊，通過(guò)使用正弦參考信號(hào)的梯度和所述N個(gè)時(shí)間提前量提前預(yù)測(cè)輸入交流AC 線信號(hào)，來(lái)分別產(chǎn)生所述輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本，其中所述正弦參考信號(hào)在相位和頻率上與所述輸入AC線信號(hào)同步；以及占空比控制模塊，基于所述輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本產(chǎn)生PFC占空比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC系統(tǒng)，進(jìn)一步包括預(yù)測(cè)過(guò)零檢測(cè)模塊，基于所述輸入AC線信號(hào)的預(yù)測(cè)過(guò)零產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)信號(hào)，其中所述預(yù)測(cè)過(guò)零檢測(cè)模塊基于所述輸入AC線信號(hào)預(yù)測(cè)過(guò)零，其中基于所述翻轉(zhuǎn)信號(hào)使PFC占空比翻轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的PFC系統(tǒng)，其中在第一時(shí)間長(zhǎng)度上發(fā)生PFC占空比的完全翻轉(zhuǎn)，所述預(yù)測(cè)過(guò)零檢測(cè)模塊基于所述輸入AC線信號(hào)的提前版本的預(yù)測(cè)過(guò)零來(lái)切換所述翻轉(zhuǎn)信號(hào)的狀態(tài)，所述預(yù)測(cè)過(guò)零檢測(cè)模塊通過(guò)按時(shí)間提前量進(jìn)行提前預(yù)測(cè)來(lái)產(chǎn)生所述輸入AC線信號(hào)的提前版本，以及所述時(shí)間提前量基于所述PFC系統(tǒng)的控制系統(tǒng)延遲和所述第一時(shí)間長(zhǎng)度的一半的和。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的PFC系統(tǒng)，其中所述預(yù)測(cè)過(guò)零檢測(cè)模塊通過(guò)沿所述正弦參考信號(hào)的當(dāng)前梯度按所述時(shí)間提前量外推所述輸入AC線信號(hào)的當(dāng)前值來(lái)產(chǎn)生所述輸入AC線信號(hào)的提前版本。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的PFC系統(tǒng)，進(jìn)一步包括陷波濾波器，通過(guò)濾除所述輸入AC線信號(hào)的預(yù)定頻率來(lái)產(chǎn)生濾波的AC信號(hào)，其中所述預(yù)定頻率基于所述PFC系統(tǒng)的控制系統(tǒng)延遲，其中所述補(bǔ)償模塊通過(guò)提前預(yù)測(cè)所述濾波的 AC信號(hào)來(lái)產(chǎn)生所述輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本，以及其中所述預(yù)測(cè)過(guò)零檢測(cè)模塊基于所述濾波的AC信號(hào)來(lái)預(yù)測(cè)過(guò)零。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC系統(tǒng)，進(jìn)一步包括陷波濾波器，通過(guò)濾除所述輸入AC線信號(hào)的預(yù)定頻率來(lái)產(chǎn)生濾波的AC信號(hào)，其中所述預(yù)定頻率基于所述PFC系統(tǒng)的控制系統(tǒng)延遲，以及其中所述補(bǔ)償模塊通過(guò)提前預(yù)測(cè)所述濾波的AC信號(hào)來(lái)產(chǎn)生所述輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC系統(tǒng)，其中對(duì)于所述輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本中的每個(gè)版本，所述補(bǔ)償模塊通過(guò)沿所述正弦參考信號(hào)的當(dāng)前梯度按N個(gè)時(shí)間提前量中的相應(yīng)的一個(gè)時(shí)間提前量外推所述輸入AC線信號(hào)的當(dāng)前值來(lái)產(chǎn)生所述版本。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC系統(tǒng)，其中所述(N-I)個(gè)時(shí)間提前量調(diào)整基于具有不同相位的N個(gè)測(cè)量電流之間的差，其中N是大于1的整數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC系統(tǒng)，其中所述N個(gè)預(yù)定時(shí)間提前量被設(shè)定在設(shè)計(jì)時(shí)間。
10.一種用于功率因數(shù)校正PFC的方法，包括基于N個(gè)預(yù)定時(shí)間提前量和(N-I)個(gè)時(shí)間提前量調(diào)整來(lái)產(chǎn)生N個(gè)時(shí)間提前量，其中N 是大于零的整數(shù)；通過(guò)使用正弦參考信號(hào)的梯度和所述N個(gè)時(shí)間提前量提前預(yù)測(cè)輸入交流AC線信號(hào)，來(lái)分別產(chǎn)生所述輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本，其中所述正弦參考信號(hào)在相位和頻率上與所述輸入AC線信號(hào)同步；以及基于所述輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本產(chǎn)生PFC占空比。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括 基于所述輸入AC線信號(hào)的預(yù)測(cè)過(guò)零產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)信號(hào)， 基于所述輸入AC線信號(hào)預(yù)測(cè)過(guò)零，基于所述翻轉(zhuǎn)信號(hào)使PFC占空比翻轉(zhuǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中在第一時(shí)間長(zhǎng)度上發(fā)生PFC占空比的完全翻轉(zhuǎn)，基于所述輸入AC線信號(hào)的提前版本的預(yù)測(cè)過(guò)零來(lái)切換所述翻轉(zhuǎn)信號(hào)的狀態(tài)；以及通過(guò)按時(shí)間提前量進(jìn)行提前預(yù)測(cè)來(lái)產(chǎn)生所述輸入AC線信號(hào)的提前版本，其中所述時(shí)間提前量基于所述PFC系統(tǒng)的控制系統(tǒng)延遲和所述第一時(shí)間長(zhǎng)度的一半的和。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)沿所述正弦參考信號(hào)的當(dāng)前梯度按所述時(shí)間提前量外推所述輸入AC線信號(hào)的當(dāng)前值來(lái)產(chǎn)生所述輸入AC線信號(hào)的提前版本。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)使用陷波濾波器濾除所述輸入AC線信號(hào)的預(yù)定頻率來(lái)產(chǎn)生濾波的AC信號(hào)，其中所述預(yù)定頻率基于所述PFC系統(tǒng)的控制系統(tǒng)延遲。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)提前預(yù)測(cè)所述濾波的AC信號(hào)來(lái)產(chǎn)生所述輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本，以及基于所述濾波的AC信號(hào)來(lái)預(yù)測(cè)過(guò)零。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)使用陷波濾波器濾除所述輸入AC線信號(hào)的預(yù)定頻率來(lái)產(chǎn)生濾波的AC信號(hào)，其中所述預(yù)定頻率基于所述PFC系統(tǒng)的控制系統(tǒng)延遲；以及通過(guò)提前預(yù)測(cè)所述濾波的AC信號(hào)來(lái)產(chǎn)生所述輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括對(duì)于所述輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本中的每個(gè)版本，通過(guò)沿所述正弦參考信號(hào)的當(dāng)前梯度按N個(gè)時(shí)間提前量中的相應(yīng)的一個(gè)時(shí)間提前量外推所述輸入AC線信號(hào)的當(dāng)前值來(lái)產(chǎn)生所述版本。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述(N-I)個(gè)時(shí)間提前量調(diào)整基于具有不同相位的N個(gè)測(cè)量電流之間的差，其中N是大于1的整數(shù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述N個(gè)預(yù)定時(shí)間提前量被設(shè)定在設(shè)計(jì)時(shí)間。
20.一種用于功率因數(shù)校正PFC的方法，包括 接收輸入交流AC線信號(hào)；通過(guò)使用陷波濾波器濾除所述輸入AC線信號(hào)的預(yù)定頻率來(lái)產(chǎn)生濾波的AC信號(hào)，其中所述預(yù)定頻率基于PFC系統(tǒng)的控制系統(tǒng)延遲；產(chǎn)生在相位和頻率上與所述輸入AC線信號(hào)同步的正弦參考信號(hào)； 基于N個(gè)預(yù)定時(shí)間提前量和(N-I)個(gè)時(shí)間提前量調(diào)整來(lái)產(chǎn)生N個(gè)時(shí)間提前量，其中N 是大于零的整數(shù)；對(duì)于所述輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本中的每個(gè)版本，通過(guò)沿所述正弦參考信號(hào)的當(dāng)前梯度按所述N個(gè)時(shí)間提前量中的相應(yīng)的一個(gè)時(shí)間提前量外推所述濾波的AC線信號(hào)的當(dāng)前值來(lái)產(chǎn)生所述版本；基于所述輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本產(chǎn)生PFC占空比； 基于所述濾波的AC信號(hào)來(lái)預(yù)測(cè)過(guò)零； 基于所述濾波的AC線信號(hào)的預(yù)測(cè)過(guò)零產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)信號(hào)； 基于所述翻轉(zhuǎn)信號(hào)使PFC占空比翻轉(zhuǎn)；通過(guò)按時(shí)間提前量進(jìn)行提前預(yù)測(cè)來(lái)產(chǎn)生所述濾波的AC線信號(hào)的提前版本，所述時(shí)間提前量包括所述PFC系統(tǒng)的控制系統(tǒng)延遲和PFC占空比的完全翻轉(zhuǎn)時(shí)間的一半的和；以及基于所述濾波的AC線信號(hào)的提前版本的預(yù)測(cè)過(guò)零來(lái)切換所述翻轉(zhuǎn)信號(hào)的狀態(tài)。
全文摘要
一種功率因數(shù)校正(PFC)系統(tǒng)包括調(diào)整模塊、補(bǔ)償模塊和占空比控制模塊。調(diào)整模塊基于N個(gè)預(yù)定時(shí)間提前量和(N-1)個(gè)時(shí)間提前量調(diào)整來(lái)產(chǎn)生N個(gè)時(shí)間提前量，其中N是大于零的整數(shù)。補(bǔ)償模塊通過(guò)使用正弦參考信號(hào)的梯度和N個(gè)時(shí)間提前量提前預(yù)測(cè)輸入交流(AC)線信號(hào)，來(lái)分別產(chǎn)生輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本，其中正弦參考信號(hào)在相位和頻率上與輸入AC線信號(hào)同步。占空比控制模塊基于輸入AC線信號(hào)的N個(gè)補(bǔ)償版本產(chǎn)生PFC占空比。
文檔編號(hào)H02M3/155GK102549899SQ201080044553
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月10日
發(fā)明者查爾斯·E·格林 申請(qǐng)人:艾默生環(huán)境優(yōu)化技術(shù)有限公司