專(zhuān)利名稱(chēng)：用于功率因數(shù)校正頻率跟蹤和參考產(chǎn)生的系統(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)。僅舉例而言，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)。僅舉例而言，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
—種功率因數(shù)校正(PFC)系統(tǒng)包括周期確定模塊、頻率產(chǎn)生模塊、角度產(chǎn)生模塊、 信號(hào)產(chǎn)生模塊和角度校正模塊。所述周期確定模塊基于在輸入交流(AC)線(xiàn)信號(hào)的上升沿之間的時(shí)間來(lái)確定所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的周期。所述頻率產(chǎn)生模塊基于所述周期來(lái)產(chǎn)生頻率。角度產(chǎn)生模塊基于所述頻率來(lái)產(chǎn)生角度。信號(hào)產(chǎn)生模塊基于所述頻率和調(diào)整的角度來(lái)產(chǎn)生正弦參考信號(hào)。所述角度校正模塊基于所述角度和基于所述正弦參考信號(hào)的下降沿、 所述周期和所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿的比較來(lái)產(chǎn)生所述調(diào)整的角度。在其他特征中，上升沿模塊確定與所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的所述上升沿對(duì)應(yīng)的第一和第二時(shí)間戳，并且所述周期確定模塊基于在所述第一和第二時(shí)間戳之間的差來(lái)確定所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的所述周期。在其他特征中，逝去時(shí)間模塊測(cè)量自所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿起的逝去的時(shí)間，所述周期確定模塊基于當(dāng)檢測(cè)到所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿時(shí)的所述逝去的時(shí)間來(lái)確定所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的所述周期，并且所述周期確定模塊當(dāng)所確定的周期大于預(yù)定閾值時(shí)丟棄所確定的周期。在其他特征中，所述角度校正模塊基于誤差來(lái)產(chǎn)生角度調(diào)整，基于在所述正弦參考信號(hào)的下降沿的時(shí)間和在所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿后的所述周期的一半的時(shí)間之間的差來(lái)確定所述誤差，并且通過(guò)向所述角度增加所述角度調(diào)整來(lái)產(chǎn)生所述調(diào)整的角度。在其他特征中，相位誤差確定模塊基于下述部分的至少一個(gè)來(lái)確定誤差在(i) 所述正弦參考信號(hào)的下降沿的時(shí)間和(ii)所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿的時(shí)間外加所述周期的一半之間的差；以及在所述正弦參考信號(hào)的下降沿時(shí)，(i)所述周期的一半和(ii)自所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿起的逝去的時(shí)間的值之間的差。在其他特征中，增益模塊通過(guò)向所述誤差施加增益來(lái)產(chǎn)生第一輸出，飽和模塊通過(guò)選擇性地向所述第一輸出施加上限和下限中的至少一個(gè)來(lái)產(chǎn)生第二輸出，積分器模塊基于所述第二輸出的積分來(lái)產(chǎn)生所述角度調(diào)整，并且保持模塊防止所述積分器模塊在所述第二輸出在可接受值的預(yù)定范圍之外時(shí)積分所述第二輸出。在其他特征中，當(dāng)所述第二輸出在所述可接受值的預(yù)定范圍之外時(shí)，所述保持模塊將由所述積分器模塊接收的所述第二輸出替換為零值。在其他特征中，所述保持模塊當(dāng)所述第二輸出在所述可接受值的預(yù)定范圍之外時(shí)禁止所述積分器模塊的積分動(dòng)作。在其他特征中，所述信號(hào)產(chǎn)生模塊基于具有所述頻率和所述調(diào)整的角度的自變量的第一三角函數(shù)來(lái)產(chǎn)生所述正弦參考信號(hào)。在其他特征中，所述信號(hào)產(chǎn)生模塊基于所述頻率和所述調(diào)整的角度的第二三角函數(shù)來(lái)產(chǎn)生所述正弦參考信號(hào)的梯度，并且基于將所述正弦參考信號(hào)和所述梯度分別乘以縮放因子來(lái)產(chǎn)生縮放參考信號(hào)和縮放梯度，其中，所述縮放因子包括三角常數(shù)和所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)測(cè)量的乘積。一種用于功率因數(shù)校正(PFC)的方法包括基于在輸入交流(AC)線(xiàn)信號(hào)的上升沿之間的時(shí)間來(lái)確定所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的周期，基于所述周期來(lái)產(chǎn)生頻率，基于所述頻率來(lái)產(chǎn)生角度，基于所述頻率和調(diào)整的角度來(lái)產(chǎn)生正弦參考信號(hào)，并且基于所述角度和基于所述正弦參考信號(hào)的下降沿、所述周期和所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿的比較來(lái)產(chǎn)生所述調(diào)整的角度。在其他特征中，所述方法包括確定與所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的所述上升沿對(duì)應(yīng)的第一和第二時(shí)間戳，并且基于在所述第一和第二時(shí)間戳之間的差來(lái)確定所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的所述周期。在其他特征中，所述方法包括測(cè)量自所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿起的逝去的時(shí)間，基于當(dāng)檢測(cè)到所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿時(shí)的所述逝去的時(shí)間來(lái)確定所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的所述周期，并且當(dāng)所確定的周期大于預(yù)定閾值時(shí)丟棄所確定的周期。在其他特征中，所述方法包括基于誤差來(lái)產(chǎn)生角度調(diào)整，基于在所述正弦參考信號(hào)的下降沿的時(shí)間和在所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿后的所述周期的一半的時(shí)間之間的差來(lái)確定所述誤差，并且通過(guò)向所述角度增加所述角度調(diào)整來(lái)產(chǎn)生所述調(diào)整的角度。在其他特征中，所述方法包括基于下述部分中的至少一個(gè)來(lái)確定所述誤差在 (i)所述正弦參考信號(hào)的下降沿的時(shí)間和(ii)所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿的時(shí)間外加所述周期的一半之間的差；以及，在所述正弦參考信號(hào)的下降沿時(shí)，(i)所述周期的一半和(ii)自所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿起的逝去的時(shí)間的值之間的差。在其他特征中，所述方法包括通過(guò)向所述誤差施加增益來(lái)產(chǎn)生第一輸出；通過(guò)選擇性地向所述第一輸出施加上限和下限中的至少一個(gè)來(lái)產(chǎn)生第二輸出；基于所述第二輸出的積分來(lái)產(chǎn)生所述角度調(diào)整；以及防止當(dāng)所述第二輸出在可接受值的預(yù)定范圍之外時(shí)積分所述第二輸出。在其他特征中，所述方法包括當(dāng)所述第二輸出在所述可接受值的預(yù)定范圍之外時(shí)，(i)將所述第二輸出替換為零值和(ii)禁止所述積分的至少一個(gè)。在其他特征中，所述方法包括基于具有所述頻率和所述調(diào)整的角度的自變量的第一三角函數(shù)來(lái)產(chǎn)生所述正弦參考信號(hào)。在其他特征中，所述方法包括基于所述頻率和所述調(diào)整的角度的第二三角函數(shù)來(lái)產(chǎn)生所述正弦參考信號(hào)的梯度；以及基于將所述正弦參考信號(hào)和所述梯度分別乘以縮放因子來(lái)產(chǎn)生縮放參考信號(hào)和縮放梯度，其中，所述縮放因子包括三角常數(shù)和所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)測(cè)量的乘積。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(xiàn)信號(hào)；基于在所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿之間的時(shí)間來(lái)確定所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的周期；基于所述周期來(lái)產(chǎn)生頻率；基于所述頻率來(lái)產(chǎn)生角度；基于具有所述頻率和所述調(diào)整的角度的自變量的第一三角函數(shù)來(lái)產(chǎn)生正弦參考信號(hào)；基于所述頻率和所述調(diào)整的角度的第二三角函數(shù)來(lái)產(chǎn)生所述正弦參考信號(hào)的梯度；基于將所述正弦參考信號(hào)和所述梯度中的至少一個(gè)乘以縮放因子來(lái)縮放所述正弦參考信號(hào)和所述梯度中的至少一個(gè)；基于在所述正弦參考信號(hào)的下降沿的時(shí)間和在所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿后的所述周期的一半的時(shí)間之間的差來(lái)確定誤差；通過(guò)向所述誤差施加增益來(lái)產(chǎn)生第一輸出；通過(guò)向所述第一輸出選擇性地施加上限和下限中的至少一個(gè)來(lái)產(chǎn)生第二輸出；基于所述第二輸出的積分來(lái)產(chǎn)生角度調(diào)整；當(dāng)所述第二輸出在可接受值的預(yù)定范圍之外時(shí)防止所述第二輸出的所述積分；以及通過(guò)向所述角度增加所述角度調(diào)整來(lái)產(chǎn)生所述調(diào)整的角度。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lh-12b是示例參考產(chǎn)生模塊的功能框圖；以及圖13a_13b是用于產(chǎn)生參考數(shù)據(jù)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(lèi)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(zhuān)用集成電路(ASIC)；電子電路；組合邏輯電路；現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)；執(zhí)行代碼的處理器(共享、專(zhuān)用或組)；提供所述功能的其他適當(dāng)?shù)牟考换蛏厦娴囊恍┗蛉康慕M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(zhuān)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(lèi)和/或?qū)ο?。上面使用的術(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?？梢酝ㄟ^(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(lèi)型的制冷系統(tǒng)，該其他適當(dāng)類(lèi)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)。僅舉例而言，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。僅舉例而言，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(xiàn)頻率提供三相電力。 設(shè)施120可以經(jīng)由AC線(xiàn)向系統(tǒng)控制器130提供AC電力。AC電力也可以經(jīng)由AC線(xiàn)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。僅舉例而言，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(hù)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(xiàn)或其他適當(dāng)數(shù)據(jù)總線(xiàn)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(hù)接口 134向系統(tǒng)控制器130提供用戶(hù)輸入。用戶(hù)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(hù)輸入。用戶(hù)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。僅舉例而言，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)在參見(jiàn)圖2，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(xiàn)上的EMI。EMI濾波器202也可以濾波在AC線(xiàn)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(xiàn)的AC電力。 (參考圖3a、北和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。僅舉例而言，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(chēng)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。僅舉例而言，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。僅舉例而言，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。僅舉例而言，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。僅舉例而言，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。僅舉例而言，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。僅舉例而言，第三DC電壓可以是大約1. 2V?？梢允褂谜{(diào)壓器來(lái)從第一 DC電壓得出第三DC電壓。僅舉例而言，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。可以將PFC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(xiàn)和/或無(wú)線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)的測(cè)量的電壓——來(lái)調(diào)整命令總線(xiàn)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。僅舉例而言，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。僅舉例而言，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(xiàn)電壓和期望的DC總線(xiàn)電壓之間的誤差來(lái)計(jì)算期望電流。換句話(huà)說(shuō)，計(jì)算期望電流以便實(shí)現(xiàn)期望的 DC總線(xiàn)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(chēng)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(chēng)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)。僅舉例而言，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260接收數(shù)據(jù)，諸如測(cè)量的DC總線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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。僅舉例而言，IC 280可以包括數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)、微處理器等。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，可以在IC 280 中包括另外的部件。另外，可以在IC 280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IC 280內(nèi)示出的各個(gè)功能。僅舉例而言，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分支330，第一 FPC分支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分支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(huà)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?chē)?，兩個(gè)信號(hào)可以在某個(gè)交迭時(shí)間段低或高。第一 PFC分支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(huà)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分支。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分支。如圖3a中所示，開(kāi)關(guān)塊320包括第二和第三PFC分支 350和360?？梢曰谛阅芎统杀緛?lái)選擇在開(kāi)關(guān)塊320中包括的PFC分支的數(shù)量。僅舉例而言，當(dāng)PFC分支的數(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分支的數(shù)量增加時(shí)，在AC線(xiàn)電流中的紋波電流的數(shù)量可能降低。 然而，當(dāng)PFC分支的數(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分支350和360可以類(lèi)似于第一 PFC分支330。僅舉例而言，第二和第三PFC分支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分支330相同方式連接的相應(yīng)的分流電阻器。向另外的PFC分支的開(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分支提供的PFC PWM信號(hào)可以彼此相移，并且相對(duì)于向第一 PFC分支330提供的 PFC PWM信號(hào)相移。僅舉例而言，可以通過(guò)將360度(° )除以PFC分支的數(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分支時(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(xiàn)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分支。僅舉例而言，圖3a示出將第一 AC輸入端子302分別連接到第二和第三PFC 分支360和360的第二電感器372和第三電感器374。可以在分流電阻器380上測(cè)量電壓，以根據(jù)歐姆定律確定通過(guò)第一 PFC分支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分支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分支的電流。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分支 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分支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分支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分支330的電流。僅舉例而言，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?chē)拇磐▉?lái)測(cè)量通過(guò)第一 PFC分支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分支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(xiàn)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)包中的整流二極管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?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖4a，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(lèi)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。僅舉例而言，在圖如中，第一逆變器分支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(lèi)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)另外的逆變器分支。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)逆變器分支。僅舉例而言，開(kāi)關(guān)塊 402可以包括第二和第三逆變器分支430和440，如圖乜中所示。逆變器分支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(chēng)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(chēng)為Na、Vb和Vc。 通過(guò)繞組妨4、452和450的電流可以分別被稱(chēng)為la、Ib和Ic。僅舉例而言，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分支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分支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分支430和440的每一個(gè)與負(fù)DC端子406之間。 僅舉例而言，可以基于在第一逆變器分支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，可以省略逆變器分支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)逆變器分支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)逆變器分支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(zhuān)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)逆變器分支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)第一逆變器分支410的電流。僅舉例而言，可以在第一逆變器分支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)逆變器分支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分支 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)逆變器分支410、430和440的另一個(gè)的電流?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖5，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(xiàn)電壓。飽和模塊504可以向命令總線(xiàn)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。可以預(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。僅舉例而言，如果正在強(qiáng)制上限，則當(dāng)命令總線(xiàn)電壓大于上限時(shí)，飽和模塊504將命令總線(xiàn)電壓限制為上限。類(lèi)似地，如果正在強(qiáng)制下限，則當(dāng)命令總線(xiàn)電壓小于下限時(shí)，飽和模塊504將命令總線(xiàn)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。僅舉例而言，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。僅舉例而言， 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(xiàn)電壓。速率限制器模塊508限制被限制的命令總線(xiàn)電壓的改變速率，并且輸出期望的總線(xiàn)電壓。所施加的速率限制減少了在期望的總線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)的過(guò)零同步。同步使能信號(hào)可以與AC 線(xiàn)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(xiàn)引入失真，諸如陷波。因?yàn)锳C線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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)。可以在每一個(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。可以以例如通過(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?？s放因子可以基于AC線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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)?？梢允褂妙l率來(lái)確定在AC線(xiàn)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(xiàn)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?xún)H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(xiàn)電壓輸出為期望的總線(xiàn)電壓。隨后，速率限制器模塊508可以將期望的總線(xiàn)電壓以斜坡變化為由飽和模塊504限制的命令總線(xiàn)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(xiàn)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。僅舉例而言，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)?？梢源嬖谄溟g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。僅舉例而言，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新設(shè)置到有效狀態(tài)。在該條件結(jié)束后或當(dāng)滿(mǎn)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(mǎn)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(xiàn)電壓，并且接收測(cè)量的總線(xiàn)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(xiàn)電壓和測(cè)量的總線(xiàn)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。控制值用于確定穩(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(chēng)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)重新設(shè)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可以重新設(shè)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(xiàn)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(xiàn)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(chēng)為相A 的相之一可以被選擇為參考相。剩余的相因此被稱(chēng)為次要相。在三相PFC模塊中，剩余的兩相被稱(chēng)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可以重新設(shè)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)。現(xiàn)在參見(jiàn)圖6，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(guān)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。僅舉例而言，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)。參見(jiàn)圖7，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(xiàn)電壓和測(cè)量的總線(xiàn)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(xiàn)電壓和測(cè)量的總線(xiàn)電壓之間的差。控制值可以被飽和模塊720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(xiàn)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)。 僅舉例而言，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(xiàn)的正和負(fù)部分拉出對(duì)稱(chēng)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(xiàn)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。僅舉例而言，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?？梢曰谪?fù)載來(lái)執(zhí)行這種適應(yīng)。僅舉例而言，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。僅舉例而言，可以從DC總線(xiàn)電壓中的改變推斷負(fù)載——在DC總線(xiàn)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(xiàn)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 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(chēng)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(xiàn)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(xiàn)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(chēng)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(xiàn)電壓減去測(cè)量的總線(xiàn)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(xiàn)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)。僅舉例而言，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)在參見(jiàn)圖8，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。僅舉例而言，可以與參考圖10下述的陷波濾波器模塊類(lèi)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(lèi)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?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖9，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(chēng)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(xiàn)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- (I Vac I -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，Vac是補(bǔ)償?shù)腁C信號(hào)的值，并且Vdc是測(cè)量的總線(xiàn)電壓。當(dāng)在Vdc上的變化是比\c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)Va。是預(yù)測(cè)的補(bǔ)償值時(shí)，VD。僅是當(dāng)前測(cè)量的總線(xiàn)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(chēng)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，參見(jiàn)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分支的給定的一個(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分支的電流。這個(gè)最小的時(shí)間段對(duì)應(yīng)最小占空比。僅舉例而言，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(chēng)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)逆變器分支的下方開(kāi)關(guān)以例如20% 的占空比在運(yùn)行時(shí)，在同一分支中的上方開(kāi)關(guān)以80%的占空比運(yùn)行。然而，當(dāng)AC線(xiàn)過(guò)零時(shí)，來(lái)自AC線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)過(guò)零時(shí)，PFC分支的有效占空比從80%轉(zhuǎn)換為20%。為了抵制這種反轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)模塊940在AC線(xiàn)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(chēng)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(xiàn)上更對(duì)稱(chēng)地分布誤差。另外，較早地開(kāi)始斜坡減少了如果AC線(xiàn)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(huà)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。僅舉例而言，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(chēng)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(xiàn)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。現(xiàn)在參見(jiàn)圖10，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。僅舉例而言，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(guān)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(xiàn)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(huà)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(chēng)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。僅舉例而言，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(huà)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(xiàn)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)。僅舉例而言，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。僅舉例而言，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)。僅舉例而言，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。現(xiàn)在參見(jiàn)圖11，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(chēng)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)。僅舉例而言，分析模塊1120可以計(jì)算在AC線(xiàn)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(xiàn)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(chēng)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。僅舉例而言，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(chēng)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(xiàn)循環(huán)將它們的輸出提高一個(gè)遞增量。類(lèi)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(xiàn)循環(huán)將它們的輸出降低一個(gè)遞增量。僅舉例而言，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(xiàn)循環(huán)將提前量調(diào)整B增大PWM周期的1/1000。類(lèi)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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。僅舉例而言，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?？梢曰贏C線(xiàn)信號(hào)的測(cè)量來(lái)控制功率因數(shù)校正系統(tǒng)。然而，AC線(xiàn)信號(hào)容易受到線(xiàn)路電壓降和/或噪聲兩者的影響，線(xiàn)路電壓降和/或噪聲兩者可能使得錯(cuò)誤的測(cè)量通過(guò)功率因數(shù)校正饋送，引起誤差和/或故障。因此，提供了用于產(chǎn)生與AC線(xiàn)信號(hào)同相的正弦參考信號(hào)?？梢栽诠β室驍?shù)校正系統(tǒng)中使用參考信號(hào)作為對(duì)于使用AC線(xiàn)信號(hào)的更穩(wěn)定的替代。而且，該系統(tǒng)和方法產(chǎn)生參考信號(hào)，同時(shí)防止AC線(xiàn)路電壓降和/或噪聲。更具體地，該系統(tǒng)和方法可以基于AC信號(hào)的周期來(lái)確定角度。該角度對(duì)應(yīng)于包括 AC信號(hào)的周期但是具有與AC信號(hào)的未知相位關(guān)系的正弦曲線(xiàn)。該系統(tǒng)和方法可以基于相位誤差的積分來(lái)產(chǎn)生角度校正?？梢曰谠趨⒖夹盘?hào)(即，異相)和AC信號(hào)之間的相位差來(lái)確定相位誤差。該系統(tǒng)和方法也可以基于角度和角度校正的和來(lái)產(chǎn)生參考信號(hào)?，F(xiàn)在參考圖12a，示出參考產(chǎn)生模塊520的示例實(shí)現(xiàn)方式。圖12的參考產(chǎn)生模塊 520包括上升沿測(cè)量模塊1204、周期確定模塊1208、周期限制模塊1212、速率限制模塊1220 和12 以及頻率產(chǎn)生模塊1224。參考產(chǎn)生模塊520也包括角度產(chǎn)生模塊12 、信號(hào)產(chǎn)生模塊1232、縮放模塊1234以及下降沿測(cè)量模塊1236。參考產(chǎn)生模塊520進(jìn)一步包括相位誤差確定模塊1240、增益模塊1M4、飽和模塊1248、積分器模塊1252和鎖定確定模塊1256。上升沿測(cè)量模塊1204接收AC線(xiàn)信號(hào)。上升沿測(cè)量模塊1204可以檢測(cè)AC線(xiàn)信號(hào)的邊沿(過(guò)零)。上升沿測(cè)量模塊1204可以使用滯后來(lái)最小化噪聲對(duì)于AC線(xiàn)信號(hào)的影響。雖然所產(chǎn)生的參考信號(hào)不包括噪聲，但是可以向所產(chǎn)生的參考信號(hào)應(yīng)用類(lèi)似的滯后，以與AC線(xiàn)信號(hào)保持統(tǒng)一的延遲。上升沿測(cè)量模塊1204可以當(dāng)檢測(cè)到AC線(xiàn)信號(hào)的邊沿時(shí)產(chǎn)生時(shí)間戳U1)。僅舉例而言，計(jì)數(shù)器的值可以用于標(biāo)記時(shí)間。僅舉例而言，計(jì)數(shù)器可以是貫穿參考產(chǎn)生模塊520全局地使用的自由運(yùn)行計(jì)數(shù)器。周期確定模塊1208可以將兩個(gè)連續(xù)的時(shí)間戳、(對(duì)應(yīng)于連續(xù)的上升沿)做減法，以確定AC線(xiàn)信號(hào)的周期(TdJ。替代地，可以省略周期確定模塊1208， 并且上升沿測(cè)量模塊1204可以將周期Tdrt直接地測(cè)量為在連續(xù)上升沿之間的時(shí)間。周期限制模塊1212接收所確定的周期Tdet，并且輸出所選擇的周期(Tsel)。周期限制模塊1212可以當(dāng)Tdrt滿(mǎn)足特定條件時(shí)將Tsel更新得等于Tdrt。周期限制模塊1212可以限制周期Tsel，以防止由接近邊沿的AC線(xiàn)路電壓降和/或噪聲導(dǎo)致的問(wèn)題。換句話(huà)說(shuō)，周期限制模塊1212可以忽略當(dāng)前的周期Tdet，根本地將Tdrt作為差的測(cè)量丟棄。這可以改善所產(chǎn)生的參考信號(hào)的強(qiáng)壯性。僅舉例而言，周期限制模塊1212可以?xún)H當(dāng)Tdrt在預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)更新Tsel。僅舉例而言，預(yù)定范圍可以是13. 33-25. 00毫秒(ms)。這個(gè)范圍對(duì)應(yīng)于在比50赫茲小大約20% 和比60Hz大大約20%之間的頻率。速率限制模塊1220向選擇的周期Tsel應(yīng)用速率限制，以產(chǎn)生周期T。y。。速率限制模塊1220可以以周期的間隔運(yùn)行，并且在每個(gè)周期間隔期間將在T。y。中的改變限制為預(yù)定數(shù)量(TTH)。頻率產(chǎn)生模塊12M基于選擇的周期Tsel (即，沒(méi)有速率限制的周期)來(lái)產(chǎn)生AC線(xiàn)信號(hào)的頻率(fdrt)。更具體地，頻率產(chǎn)生模塊12M可以基于周期Tsel的倒數(shù)(例如，1/Tsel) 來(lái)確定頻率fdrt。速率限制模塊12 通過(guò)速率限制頻率fdrt來(lái)產(chǎn)生頻率(f。y。)?？梢耘c速率限制模塊1220類(lèi)似地執(zhí)行速率限制。替代地，可以省略速率限制模塊1226，并且，頻率產(chǎn)生模塊12M可以基于速率限制的周期T。y。來(lái)產(chǎn)生速率限制的頻率f。y。。頻率f。y。和周期T。y?？梢宰鳛?如下更詳細(xì)所述的)由參考產(chǎn)生模塊520輸出的“參考數(shù)據(jù)”的一部分被包括。角度產(chǎn)生模塊12 基于頻率f。y。來(lái)產(chǎn)生角度(θ J。更具體地，角度產(chǎn)生模塊12 可以通過(guò)對(duì)于頻率f。y。積分來(lái)產(chǎn)生角度Θ”當(dāng)頻率f。y。匹配AC線(xiàn)信號(hào)時(shí)，角度Qi以正確的速率(即，與AC線(xiàn)信號(hào)相同的速率)改變，但是可以相對(duì)于AC線(xiàn)信號(hào)有相差(Φ)。因此，將角度Qi與角度校正(θ e)求和，以產(chǎn)生更接近或等于AC線(xiàn)信號(hào)的相位的校正的角度(Θ。)。角度校正可以在0開(kāi)始，并且隨著時(shí)間被修改以獲得AC線(xiàn)信號(hào)的相位。在一種實(shí)現(xiàn)方式中，角度產(chǎn)生模塊12 可以將角度Qi從弧度(-π至π)轉(zhuǎn)換為數(shù)值范圍(例如，-1至1)，以使得數(shù)字實(shí)現(xiàn)方式更容易。信號(hào)產(chǎn)生模塊1232基于校正的角度θ。產(chǎn)生參考信號(hào)和參考信號(hào)的梯度(g卩，斜率)。例如，信號(hào)產(chǎn)生模塊1232可以基于校正的角度Θ。的正弦產(chǎn)生參考信號(hào)。類(lèi)似地，信號(hào)產(chǎn)生模塊1232可以基于校正的角度θ。的余弦產(chǎn)生參考信號(hào)的梯度。參考產(chǎn)生模塊520的集合輸出可以被稱(chēng)為“參考數(shù)據(jù)”，并且可以被在PFC控制模塊500中的其他部件使用。例如，參考數(shù)據(jù)可以被PFC使能模塊512、電壓控制模塊540和 /或延遲補(bǔ)償模塊580使用。參考數(shù)據(jù)可以包括參考信號(hào)、梯度、周期T。y。、頻率f。y。、校正的角度Θ。、參考信號(hào)的縮放版本和/或參考信號(hào)的縮放梯度。更具體地，縮放模塊1234可以縮放參考信號(hào)和/ 或梯度以匹配AC線(xiàn)信號(hào)的幅度。換句話(huà)說(shuō)，并且僅用于例示的目的，如果參考信號(hào)可以是在-1和1之間改變的正弦曲線(xiàn)，則(當(dāng)AC線(xiàn)信號(hào)具有325V的標(biāo)稱(chēng)峰值時(shí))縮放的參考信號(hào)可以是在-325和325之間改變的正弦曲線(xiàn)。類(lèi)似地，縮放模塊1234可以縮放參考信號(hào)的梯度，以確定縮放的梯度?？s放模塊1234可以使用相同或不同值來(lái)縮放參考信號(hào)和梯度。下降沿測(cè)量模塊1236接收參考信號(hào)。下降沿測(cè)量模塊1236也可以接收計(jì)數(shù)器。 下降沿測(cè)量模塊1236檢測(cè)參考信號(hào)的邊沿，并且產(chǎn)生時(shí)間戳(t2)。在替代實(shí)現(xiàn)方式中，下降沿測(cè)量模塊1236可以被替代為上升沿測(cè)量模塊，而上升沿測(cè)量模塊1204可以被替代為下降沿測(cè)量模塊。相位誤差確定模塊1240可以從下降沿測(cè)量模塊1236接收時(shí)間戳t2。相位誤差確定模塊1240也可以從上升沿測(cè)量模塊1204接收時(shí)間戳tp相位誤差確定模塊1240可以基于在接收的時(shí)間戳之間的差(例如，、-、)來(lái)確定相位誤差(θ err)。更具體地，當(dāng)AC線(xiàn)信號(hào)和參考信號(hào)同相(即，Φ = 0)時(shí)，從上升沿至下降沿的差應(yīng)當(dāng)是周期T。y。的一半(T。y。/2)，因此，相位誤差等于(、-、)-(1^。/2)。例如，可以使用參考信號(hào)的下降沿而不是上升沿，以保證當(dāng)兩個(gè)信號(hào)鎖定在一起(同相或Φ = 0)時(shí)，差 (Vt1)總是正的。換句話(huà)說(shuō)，比較上升沿會(huì)導(dǎo)致在零附近波動(dòng)的差α2-、)，這引起(下面更詳細(xì)描述的)相位校正鎖定的問(wèn)題。增益模塊1244從相位誤差確定模塊1240接收相位誤差θ _。增益模塊1244作為積分校正回路的一部分將相位誤差θ _乘以預(yù)定增益。僅舉例而言，預(yù)定增益可以是 0. 001。飽和模塊1248從增益模塊1244接收相位誤差θ err和預(yù)定增益的乘積。飽和模塊1248可以將該乘積速率限制為預(yù)定角度(θ limit)。僅舉例而言，預(yù)定角度elimit可以是 2° (0.0349弧度)。限制相位誤差θ e 和預(yù)定增益的乘積可以防止不是參考信號(hào)異相的結(jié)果而是諸如在AC信號(hào)的過(guò)零周?chē)腁C線(xiàn)電壓降和/或噪聲的假誤差的結(jié)果的在相位角上的突變。積分器模塊1252接收速率限制的乘積。積分器模塊1252通過(guò)將速率限制的乘積積分來(lái)產(chǎn)生角度校正θε。例如，積分器模塊1252可以每一個(gè)循環(huán)產(chǎn)生一次角度校正θε。鎖定確定模塊1256也接收時(shí)間戳、、t2 (類(lèi)似于相位誤差確定模塊1M0)。鎖定確定模塊1256基于在時(shí)間戳、、t2之間的差來(lái)產(chǎn)生鎖定信號(hào)。更具體地，鎖定確定模塊1256 可以當(dāng)在時(shí)間戳、、、之間的差(例如，Itft1I)大于一個(gè)周期T。y。時(shí)產(chǎn)生鎖定信號(hào)。積分器模塊1252可以從鎖定確定模塊1256接收鎖定信號(hào)，積分器模塊1252可以當(dāng)接收到鎖定信號(hào)時(shí)鎖定相位校正。更具體地，積分器模塊1252可以在鎖定相位校正的同時(shí)停止校正(即改變)角度校正θε。鎖定相位校正可以防止AC線(xiàn)路電壓降和/或噪聲影響相位校正。換句話(huà)說(shuō)，當(dāng)在時(shí)間戳、、、之間的差α2-、)大于一個(gè)周期T。y。時(shí)，確定存在誤差?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖12b，示出參考產(chǎn)生模塊520的另一個(gè)示例實(shí)現(xiàn)方式。上升沿模塊1260接收用于指示AC線(xiàn)的當(dāng)前電壓的AC線(xiàn)信號(hào)。上升沿模塊1260識(shí)別上升沿(正向過(guò)零) 何時(shí)出現(xiàn)。上升沿的指示被發(fā)送到周期確定模塊1262和逝去時(shí)間模塊1264。逝去時(shí)間模塊1264接收計(jì)數(shù)器值。計(jì)數(shù)器值可以是自由運(yùn)行計(jì)數(shù)器，該自由運(yùn)行計(jì)數(shù)器可以用作時(shí)間的表示。逝去時(shí)間模塊1264當(dāng)上升沿模塊1260檢測(cè)到上升沿時(shí)復(fù)位為0。逝去時(shí)間模塊1264基于自檢測(cè)到最后的上升沿起逝去的時(shí)間來(lái)輸出值。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，逝去時(shí)間模塊1264可以輸出在計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值與當(dāng)出現(xiàn)最后的上升沿時(shí)計(jì)數(shù)器的值之間的差。周期確定模塊1262接收逝去的時(shí)間。在當(dāng)上升沿模塊1260檢測(cè)到下一個(gè)上升沿時(shí)的時(shí)間，周期確定模塊1262可以使用逝去的時(shí)間值來(lái)作為周期。換句話(huà)說(shuō)，因?yàn)槭湃r(shí)間模塊1264輸出自最后的上升沿逝去的時(shí)間，所以當(dāng)下一個(gè)上升沿出現(xiàn)時(shí)，逝去的時(shí)間的當(dāng)前值等于AC信號(hào)的一個(gè)循環(huán)。周期確定模塊1262可以丟棄周期的明顯假值。例如，如果逝去的時(shí)間指示其對(duì)應(yīng)的頻率大于上限或小于下限的周期，則周期確定模塊1262可以忽略那個(gè)逝去的時(shí)間值。僅舉例而言，可以將該下和上值設(shè)置為大于或小于預(yù)期頻率值的預(yù)定百分比。僅舉例而言，在預(yù)期50Hz或60Hz電力的系統(tǒng)中，周期確定模塊1262可以拒絕與大于75Hz或小于40Hz的頻率對(duì)應(yīng)的周期。周期確定模塊1262向頻率產(chǎn)生模塊1266和速率限制模塊 1268輸出驗(yàn)證的周期。速率限制模塊1268向驗(yàn)證的周期施加速率限制，并且輸出速率限制的周期。速率限制的周期可以被簡(jiǎn)稱(chēng)為周期，并且可以作為參考數(shù)據(jù)的一部分被輸出。頻率產(chǎn)生模塊 1266例如通過(guò)用驗(yàn)證的周期除一來(lái)基于驗(yàn)證的周期計(jì)算頻率。頻率產(chǎn)生模塊1266向速率限制模塊1270輸出計(jì)算的頻率，速率限制模塊1270施加速率限制并且輸出速率限制的頻率，該速率限制的頻率簡(jiǎn)稱(chēng)為頻率。該頻率也可以作為參考數(shù)據(jù)的一部分被包括。角度產(chǎn)生模塊1272基于頻率來(lái)產(chǎn)生正弦波形的底角。角度產(chǎn)生模塊1272可以通過(guò)將頻率積分來(lái)計(jì)算底角。理想上，這個(gè)底角與AC線(xiàn)的角度匹配。然而，雖然已經(jīng)從AC線(xiàn)確定頻率，如上所述，但是還沒(méi)有確定AC線(xiàn)的相移。因此，求和模塊1274可以向角度產(chǎn)生模塊1272的底角施加相位偏移，以產(chǎn)生校正的角度，該校正的角度簡(jiǎn)稱(chēng)為角度。該角度現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)與AC線(xiàn)同相，并且可以被輸出為參考數(shù)據(jù)的一部分。信號(hào)產(chǎn)生模塊1276通過(guò)計(jì)算其自變量是來(lái)自求和模塊1274的角度的正弦函數(shù)來(lái)產(chǎn)生正弦波形?？梢酝ㄟ^(guò)使用該角度作為自變量求值余弦函數(shù)來(lái)計(jì)算參考信號(hào)的導(dǎo)數(shù)或梯度?？s放模塊1278接收參考信號(hào)和梯度。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，參考信號(hào)和梯度可以在-1和1之間改變，因?yàn)檎液瘮?shù)和余弦函數(shù)在-1和+1之間自然地改變。為了將參考信號(hào)與AC線(xiàn)不僅在頻率和相位上而且在幅度上匹配，縮放模塊1278將參考信號(hào)乘以AC線(xiàn)的峰值。結(jié)果被稱(chēng)為縮放的參考信號(hào)。類(lèi)似地，縮放模塊1278可以將梯度乘以AC線(xiàn)的峰值， 以產(chǎn)生縮放的梯度信號(hào)。直接地測(cè)量AC線(xiàn)的峰值可能不準(zhǔn)確，因?yàn)锳C線(xiàn)的物理峰值可能被噪聲和/或其他偽瞬變影響。用于確定AC線(xiàn)的額定峰值電壓的更精確的手段可以是確定AC線(xiàn)的平均絕對(duì)值或AC線(xiàn)的均方根(RMS)值，從其可以使用三角恒等式計(jì)算峰值。僅舉例而言，如果計(jì)算在單個(gè)周期上的AC線(xiàn)的絕對(duì)值的平均值，并且假定AC線(xiàn)大體是正弦的，則可以通過(guò)將該平均絕對(duì)值乘以Pi/2來(lái)確定AC線(xiàn)的峰值電壓?？s放的參考信號(hào)和縮放的梯度可以被輸出為參考數(shù)據(jù)的一部分。為了相位校正的目的，半周期計(jì)算模塊1280基于該周期來(lái)計(jì)算半周期。半周期應(yīng)當(dāng)?shù)扔谠谡较?上升沿)上的AC線(xiàn)過(guò)零和在負(fù)方向(下降沿)上的AC線(xiàn)過(guò)零之間的時(shí)間。相位誤差確定模塊1282從逝去的時(shí)間的當(dāng)前值減去半周期。相減的結(jié)果被稱(chēng)為相位誤差。增益模塊1284例如通過(guò)將相位誤差乘以預(yù)定常數(shù)來(lái)向相位誤差施加增益。飽和模塊1286向增益模塊1284的輸出施加上限和/或下限。飽和模塊1286可以將其輸入的絕對(duì)值限制到上限，使得不產(chǎn)生在相位偏移上的迅速改變，在相位偏移上的迅速改變可能導(dǎo)致不穩(wěn)定和/或過(guò)快地跟蹤瞬時(shí)AC誤差。保持模塊1288確定飽和模塊1286的輸出是否應(yīng)當(dāng)用于調(diào)整相位偏移。如果應(yīng)當(dāng)使用飽和模塊1286的輸出，則保持模塊1288將飽和模塊1286的輸出傳送到積分器模塊 1290。否則，飽和模塊1288可以向積分器模塊1290提供零值。下降沿模塊1292檢測(cè)縮放的參考信號(hào)的負(fù)向過(guò)零(即，下降沿)。下降沿模塊 1292向積分器模塊1290指示這些下降沿何時(shí)出現(xiàn)。如果參考信號(hào)的下降沿在AC線(xiàn)的上升沿后半個(gè)周期不出現(xiàn)，則參考信號(hào)與AC線(xiàn)異相。因此，在下降沿時(shí)，積分器模塊1290使用保持模塊1288的輸出來(lái)更新相位偏移。 假定現(xiàn)在保持模塊1288正在傳送飽和模塊1286的輸出，積分器模塊1290基于在半周期和在縮放的參考信號(hào)的下降沿出現(xiàn)時(shí)的逝去的時(shí)間之間的差來(lái)更新相位偏移。積分器模塊 1290基于這個(gè)差來(lái)更新相位偏移，目標(biāo)是消除由相位誤差確定模塊1282檢測(cè)的相位誤差。保持模塊1288用來(lái)丟棄偽相位誤差。這些相位誤差可以是AC線(xiàn)的丟失循環(huán)或其他瞬態(tài)問(wèn)題的結(jié)果，而不是在參考信號(hào)和AC線(xiàn)之間的實(shí)際相位偏移的結(jié)果。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，保持模塊1288可以將當(dāng)前的逝去時(shí)間與周期作比較。如果逝去的時(shí)間大于周期，則保持模塊1288假定上升沿未被正確地檢測(cè)到。結(jié)果，保持模塊1288輸出零值，這防止積分器模塊1290對(duì)于偽出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)改變。因?yàn)榉e分器模塊1290僅當(dāng)下降沿模塊1292指示參考信號(hào)的下降沿已經(jīng)出現(xiàn)時(shí)更新，所以保持模塊1288此時(shí)應(yīng)當(dāng)看到小于周期的大約半個(gè)周期的逝去的時(shí)間。如上所述， 當(dāng)逝去的時(shí)間小于半個(gè)周期時(shí)，保持模塊1288將該值從飽和模塊1286向積分器模塊1290傳送?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖13a，用于產(chǎn)生包括參考信號(hào)的參考數(shù)據(jù)的示例方法在1300開(kāi)始。在 1300，參考產(chǎn)生模塊520檢測(cè)AC線(xiàn)信號(hào)的第一上升沿。例如，參考產(chǎn)生模塊520可以產(chǎn)生與第一個(gè)檢測(cè)到的上升沿對(duì)應(yīng)的第一時(shí)間戳。在1304，參考產(chǎn)生模塊520檢測(cè)AC線(xiàn)信號(hào)的第二上升沿。例如，參考產(chǎn)生模塊520可以產(chǎn)生與第二個(gè)檢測(cè)到的上升沿對(duì)應(yīng)的第二時(shí)間戳。在1308，參考產(chǎn)生模塊520基于在第一個(gè)和第二個(gè)檢測(cè)到的上升沿之間的差來(lái)確定周期Tdrt。在1312，參考產(chǎn)生模塊520確定所確定的周期Tdrt是否在預(yù)定周期范圍內(nèi)。僅舉例而言，該預(yù)定周期范圍可以是13. 33-25ms(即，與大約50Hz減去20%和60Hz+20%對(duì)應(yīng)的周期)。如果周期Tdrt在預(yù)定周期范圍內(nèi)，則控制可以進(jìn)行到1316。否則，控制可以進(jìn)行到1320。在1316，參考產(chǎn)生模塊520可以選擇所確定的周期Tdet。換句話(huà)說(shuō)，參考產(chǎn)生模塊 520可以將選擇的周期Tsel更新為確定的周期?？刂瓶梢匀缓筮M(jìn)行到13M。在13M，參考產(chǎn)生模塊520速率限制所選擇的周期Tsel。例如，在選擇的周期Tsel和來(lái)自前一個(gè)循環(huán)的限制的周期T。y。之間的改變可以被限制到預(yù)定數(shù)量TTH。速率限制的選擇的周期Tsel可以被輸出為周期T。y。。在1328，參考產(chǎn)生模塊520基于選擇的周期Tsel來(lái)產(chǎn)生AC線(xiàn)信號(hào)的頻率(fdet)。 換句話(huà)說(shuō)，參考產(chǎn)生模塊520基于在速率限制發(fā)生之前的選擇的周期Tsel來(lái)產(chǎn)生頻率fdrt。 在1332，參考產(chǎn)生模塊520可以速率限制頻率fdet，以確定要用于產(chǎn)生參考信號(hào)的AC線(xiàn)信號(hào)的頻率(f。y。)。然而，如上所述，在另一種實(shí)現(xiàn)方式中，速率限制的周期T。y?？梢杂糜诋a(chǎn)生速率限制的頻率f。y。，因此需要一個(gè)更小的速率限制器。參考產(chǎn)生模塊520也可以輸出周期 Tcyc和頻率f。y。來(lái)作為參考數(shù)據(jù)的一部分。在1336，參考產(chǎn)生模塊520通過(guò)將頻率f。y。積分來(lái)確定角度(θ》。換句話(huà)說(shuō)，參考產(chǎn)生模塊520產(chǎn)生與頻率f。y。對(duì)應(yīng)的角度Gi (以弧度計(jì))。參考產(chǎn)生模塊520可以進(jìn)一步將角度Qi從弧度(-π至π)轉(zhuǎn)換為數(shù)字范圍(例如，-1至1)，以使得數(shù)字實(shí)現(xiàn)方式更
各易ο在1340，參考產(chǎn)生模塊520通過(guò)將確定的角度θ i和角度校正(θ e)求和來(lái)產(chǎn)生校正的角度(Θ。)。然而，在初始迭代中，角度校正θε可以是0。在1344，參考產(chǎn)生模塊520 基于頻率f。y。和對(duì)應(yīng)的角度θ。來(lái)產(chǎn)生參考數(shù)據(jù)。例如，參考數(shù)據(jù)可以包括參考信號(hào)和參考信號(hào)的梯度。另外，例如，參考產(chǎn)生模塊520可以基于校正的角度θ。的正弦來(lái)產(chǎn)生參考信號(hào)，并且可以基于校正的角度θ。的余弦來(lái)產(chǎn)生參考信號(hào)的梯度。參考數(shù)據(jù)也可以包括縮放的參考信號(hào)和/或縮放的梯度。在1348，參考產(chǎn)生模塊520檢測(cè)AC線(xiàn)信號(hào)的下降沿。例如，參考產(chǎn)生模塊520可以產(chǎn)生與AC線(xiàn)信號(hào)的檢測(cè)的下降沿對(duì)應(yīng)的第三時(shí)間戳。在1352，參考產(chǎn)生模塊520可以確定自前一個(gè)檢測(cè)的上升沿起的逝去的時(shí)間是否大于一個(gè)周期T。y。。如果為真，則控制可以進(jìn)行到1356。如果為假，則控制可以進(jìn)行到1360。在1356，參考產(chǎn)生模塊520保持相位校正。換句話(huà)說(shuō)，參考產(chǎn)生模塊520可以在保持相位校正期間停止產(chǎn)生/更新角度校正θε。 控制可以隨后返回1304。在1360，參考產(chǎn)生模塊520基于在第三時(shí)間戳和自前一個(gè)檢測(cè)的上升沿起的逝去的時(shí)間之間的差來(lái)確定相位誤差(θ_)。在1364，參考產(chǎn)生模塊520將確定的相位誤差 θ err乘以預(yù)定增益。僅舉例而言，預(yù)定增益可以是0. 001。在1368，參考產(chǎn)生模塊520確定相位誤差θ err和預(yù)定增益的乘積(“乘積”)是否大于預(yù)定角度閾值(θ TH)。如果為真，則控制可以進(jìn)行到1372。如果為假，則控制可以進(jìn)行到1376。在1372，參考產(chǎn)生模塊520可以將乘積設(shè)置得等于預(yù)定角度θ limit。在1376，參考產(chǎn)生模塊520通過(guò)將該乘積積分來(lái)產(chǎn)生角度校正θε?？刂瓶梢苑祷氐?304。現(xiàn)在參見(jiàn)圖13b，提供了用于產(chǎn)生包括參考信號(hào)的參考數(shù)據(jù)的另一種示例方法的流程圖?？刂圃?402開(kāi)始，其中，復(fù)位相位偏移和周期。僅舉例而言，相位偏移可以被復(fù)位為0，并且周期可以被復(fù)位為典型值，諸如與50Hz或60Hz對(duì)應(yīng)的周期。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，周期可以被復(fù)位為與^Hz的頻率對(duì)應(yīng)的值?？刂圃?404中繼續(xù)，其中，控制檢測(cè)是否在AC線(xiàn)信號(hào)中已經(jīng)出現(xiàn)上升沿。僅舉例而言，當(dāng)AC信號(hào)的當(dāng)前值大于0并且AC信號(hào)的前一個(gè)值小于0時(shí)，控制可以確定已經(jīng)出現(xiàn)上升沿?？梢詰?yīng)用滯后，使得如果噪聲使得AC信號(hào)多次過(guò)零，則僅第一過(guò)零被檢測(cè)到。可以通過(guò)忽略在第一上升沿的預(yù)定時(shí)間內(nèi)的上升沿來(lái)應(yīng)用滯后。替代地，可以忽略上升沿，直到AC信號(hào)已經(jīng)移動(dòng)得在零周?chē)姆秶庾銐蜻h(yuǎn)。當(dāng)檢測(cè)到上升沿時(shí)，控制轉(zhuǎn)移到1406 ；否則，控制保持在1404。在1406，控制將逝去時(shí)間計(jì)數(shù)器復(fù)位為0。逝去時(shí)間計(jì)數(shù)器可以連續(xù)地運(yùn)行，并且可以表示實(shí)際時(shí)間。僅舉例而言，每一個(gè)計(jì)數(shù)器遞增量可以對(duì)應(yīng)于物理時(shí)間的預(yù)定時(shí)間長(zhǎng)度(以秒計(jì))?？刂圃?408中繼續(xù)，其中，控制查看AC信號(hào)的上升沿。如果檢測(cè)到上升沿，則控制轉(zhuǎn)移到1410 ；否則，控制轉(zhuǎn)移到1412。在1410，控制確定逝去的時(shí)間的當(dāng)前值是否在可接受的范圍內(nèi)。這個(gè)可接受的范圍可以對(duì)應(yīng)于可接受的頻率的范圍，諸如40Hz至75Hz。如果逝去的時(shí)間在可接受的范圍內(nèi)，則控制轉(zhuǎn)移到1414 ；否則，控制轉(zhuǎn)移到1416。在1414，控制基于逝去的時(shí)間來(lái)更新周期。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，控制可以簡(jiǎn)單地將周期設(shè)置為等于逝去的時(shí)間。替代地，控制可以施加速率限制，以將周期以斜坡向逝去的時(shí)間變化。控制然后在1416中繼續(xù)。在1416中，控制復(fù)位逝去的時(shí)間，使得逝去的時(shí)間是自從檢測(cè)到上升沿起逝去的時(shí)間量的指示?？刂圃?412中繼續(xù)。在1412中，控制基于周期來(lái)計(jì)算頻率。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，可以基于周期的非速率限制版本來(lái)計(jì)算頻率。而且，在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，計(jì)算的頻率可以被速率限制以避免在頻率上的突變?？刂圃?418中繼續(xù)，在此，控制通過(guò)將頻率積分來(lái)產(chǎn)生底角?？刂圃?420中繼續(xù)，在此，控制通過(guò)向底角施加相位偏移來(lái)產(chǎn)生角度。僅舉例而言，控制可以向底角加上相位偏移，以產(chǎn)生角度?？刂圃?422中繼續(xù)，在此，控制通過(guò)求值角度的正弦函數(shù)來(lái)產(chǎn)生參考信號(hào)?？刂圃?似4中繼續(xù)，在此，控制通過(guò)求值角度的余弦函數(shù)來(lái)產(chǎn)生參考梯度?？刂埔部梢酝ㄟ^(guò)AC信號(hào)的峰值來(lái)縮放(未示出)參考信號(hào)和參考梯度。如上所述，可以基于諸如AC信號(hào)的絕對(duì)平均值或AC信號(hào)的均方根(RMS)值的統(tǒng)計(jì)測(cè)量來(lái)計(jì)算峰值?？刂圃?4 中繼續(xù)，在此，計(jì)算半周期。僅舉例而言，可以通過(guò)將周期除以2來(lái)計(jì)算半周期。控制在14 中繼續(xù)，在此，控制確定在半周期和逝去的時(shí)間之間的相位誤差。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，控制可以通過(guò)從逝去的時(shí)間減去半周期來(lái)確定相位誤差。控制在1430中繼續(xù)，在此，控制通過(guò)向相位誤差應(yīng)用增益并隨后進(jìn)行飽和操作來(lái)產(chǎn)生偏移調(diào)整。飽和操作可以包括對(duì)于偏移調(diào)整的上限和/或下限。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，上限和下限可以是彼此相反的代數(shù)。僅舉例而言，由飽和應(yīng)用的上限和下限可以分別對(duì)應(yīng)于+2度和-2度。通過(guò)限制偏移調(diào)整的數(shù)量，可以降低不穩(wěn)定。另外，如果與實(shí)際相位偏移作比較從瞬時(shí)誤差導(dǎo)致偏移調(diào)整，則相位偏移將不基于誤差迅速地改變。然后，當(dāng)瞬時(shí)誤差消失時(shí)， 相位偏移將不移動(dòng)到相距正確的相位偏移太遠(yuǎn)?？刂圃?432中繼續(xù)，在此，控制將逝去的時(shí)間與周期作比較。如果逝去的時(shí)間大于周期，則控制轉(zhuǎn)移到1434 ；否則，控制轉(zhuǎn)移到1436。在1434，控制將偏移調(diào)整設(shè)置為0，并且在1436中繼續(xù)。在1436中，控制檢測(cè)是否存在參考信號(hào)的下降沿。如果如此，則控制轉(zhuǎn)移到1438 ；否則，控制返回到1408。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，檢測(cè)縮放的參考信號(hào)的下降沿可以等同于檢測(cè)參考信號(hào)的下降沿。在1438，控制基于偏移調(diào)整來(lái)更新相位偏移。僅舉例而言， 控制可以向相位偏移加上偏移調(diào)整，由此將偏移調(diào)整積分。控制然后返回1408。
可以以多種形式實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)的廣義教導(dǎo)。因此，雖然本公開(kāi)包括具體例示，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(shū)和所附的權(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)，包括周期確定模塊，其基于在輸入交流(AC)線(xiàn)信號(hào)的上升沿之間的時(shí)間來(lái)確定所述輸入 AC線(xiàn)信號(hào)的周期；頻率產(chǎn)生模塊，其基于所述周期來(lái)產(chǎn)生頻率； 角度產(chǎn)生模塊，其基于所述頻率來(lái)產(chǎn)生角度；信號(hào)產(chǎn)生模塊，其基于所述頻率和調(diào)整的角度來(lái)產(chǎn)生正弦參考信號(hào)；以及角度校正模塊，其基于所述角度和基于所述正弦參考信號(hào)的下降沿、所述周期和所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿的比較來(lái)產(chǎn)生所述調(diào)整的角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC系統(tǒng)，進(jìn)一步包括上升沿模塊，其確定與所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的所述上升沿對(duì)應(yīng)的第一和第二時(shí)間戳，其中，所述周期確定模塊基于在所述第一和第二時(shí)間戳之間的差來(lái)確定所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的所述周期。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC系統(tǒng)，進(jìn)一步包括逝去時(shí)間模塊，其測(cè)量自所述輸入AC 線(xiàn)信號(hào)的上升沿起的逝去的時(shí)間，其中，所述周期確定模塊基于當(dāng)檢測(cè)到所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿時(shí)的所述逝去的時(shí)間來(lái)確定所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的所述周期，并且其中，所述周期確定模塊當(dāng)所確定的周期大于預(yù)定閾值時(shí)丟棄所確定的周期。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC系統(tǒng)，其中，所述角度校正模塊 基于誤差來(lái)產(chǎn)生角度調(diào)整；基于在所述正弦參考信號(hào)的下降沿的時(shí)間與在所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿后的所述周期的一半的時(shí)間之間的差來(lái)確定所述誤差；并且通過(guò)向所述角度增加所述角度調(diào)整來(lái)產(chǎn)生所述調(diào)整的角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的PFC系統(tǒng)，其中，所述角度校正模塊包括相位誤差確定模塊， 所述相位誤差確定模塊基于下述部分的至少一個(gè)來(lái)確定所述誤差在(i)所述正弦參考信號(hào)的下降沿的時(shí)間與(ii)所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿的時(shí)間外加所述周期的一半之間的差；以及在所述正弦參考信號(hào)的下降沿時(shí)，(i)所述周期的一半和(ii)自所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿起的逝去的時(shí)間的值之間的差。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的PFC系統(tǒng)，其中，所述角度校正模塊進(jìn)一步包括 增益模塊，其通過(guò)向所述誤差施加增益來(lái)產(chǎn)生第一輸出；飽和模塊，其通過(guò)選擇性地向所述第一輸出施加上限和下限中的至少一個(gè)來(lái)產(chǎn)生第二輸出；積分器模塊，其基于所述第二輸出的積分來(lái)產(chǎn)生所述角度調(diào)整；以及保持模塊，其防止當(dāng)所述第二輸出在可接受值的預(yù)定范圍之外時(shí)所述積分器模塊積分所述第二輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的PFC系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述第二輸出在所述可接受值的預(yù)定范圍之外時(shí)，所述保持模塊將由所述積分器模塊接收的所述第二輸出替換為零值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的PFC系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述第二輸出在所述可接受值的預(yù)定范圍之外時(shí)，所述保持模塊禁止所述積分器模塊的積分動(dòng)作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)產(chǎn)生模塊基于具有所述頻率和所述調(diào)整的角度的自變量的第一三角函數(shù)來(lái)產(chǎn)生所述正弦參考信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的PFC系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)產(chǎn)生模塊產(chǎn)生基于所述頻率和所述調(diào)整的角度的第二三角函數(shù)的所述正弦參考信號(hào)的梯度；以及基于將所述正弦參考信號(hào)和所述梯度分別乘以縮放因子的縮放參考信號(hào)和縮放梯度信號(hào)，其中，所述縮放因子包括三角常數(shù)和所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)測(cè)量的乘積。
11.一種用于功率因數(shù)校正(PFC)的方法，包括基于在輸入交流(AC)線(xiàn)信號(hào)的上升沿之間的時(shí)間來(lái)確定所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的周期； 基于所述周期來(lái)產(chǎn)生頻率； 基于所述頻率來(lái)產(chǎn)生角度；基于所述頻率和調(diào)整的角度來(lái)產(chǎn)生正弦參考信號(hào)；以及基于所述角度和基于所述正弦參考信號(hào)的下降沿、所述周期和所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿的比較來(lái)產(chǎn)生所述調(diào)整的角度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括確定與所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的所述上升沿對(duì)應(yīng)的第一和第二時(shí)間戳；以及基于在所述第一和第二時(shí)間戳之間的差來(lái)確定所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的所述周期。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括測(cè)量自所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿起的逝去的時(shí)間；基于當(dāng)檢測(cè)到所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿時(shí)的所述逝去的時(shí)間來(lái)確定所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的所述周期；以及當(dāng)所確定的周期大于預(yù)定閾值時(shí)丟棄所確定的周期。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括基于誤差來(lái)產(chǎn)生角度調(diào)整；基于在所述正弦參考信號(hào)的下降沿的時(shí)間和在所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿后的所述周期的一半的時(shí)間之間的差來(lái)確定所述誤差；以及通過(guò)向所述角度增加所述角度調(diào)整來(lái)產(chǎn)生所述調(diào)整的角度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括基于下述部分中的至少一個(gè)來(lái)確定所述誤差在(i)所述正弦參考信號(hào)的下降沿的時(shí)間與(ii)所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿的時(shí)間外加所述周期的一半之間的差；以及在所述正弦參考信號(hào)的下降沿時(shí)，(i)所述周期的一半和(ii)自所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿起的逝去的時(shí)間的值之間的差。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括 通過(guò)向所述誤差施加增益來(lái)產(chǎn)生第一輸出；通過(guò)選擇性地向所述第一輸出施加上限和下限中的至少一個(gè)來(lái)產(chǎn)生第二輸出； 基于所述第二輸出的積分來(lái)產(chǎn)生所述角度調(diào)整；以及防止當(dāng)所述第二輸出在可接受值的預(yù)定范圍之外時(shí)積分所述第二輸出。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括當(dāng)所述第二輸出在所述可接受值的預(yù)定范圍之外時(shí)，(i)將所述第二輸出替換為零值和(ii)禁止所述積分的至少一個(gè)。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括基于具有所述頻率和所述調(diào)整的角度的自變量的第一三角函數(shù)來(lái)產(chǎn)生所述正弦參考信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括基于所述頻率和所述調(diào)整的角度的第二三角函數(shù)來(lái)產(chǎn)生所述正弦參考信號(hào)的梯度；以及基于將所述正弦參考信號(hào)和所述梯度分別乘以縮放因子來(lái)產(chǎn)生縮放參考信號(hào)和縮放梯度，其中，所述縮放因子包括三角常數(shù)和所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)測(cè)量的乘積。
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(xiàn)信號(hào)；基于在所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿之間的時(shí)間來(lái)確定所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的周期； 基于所述周期來(lái)產(chǎn)生頻率； 基于所述頻率來(lái)產(chǎn)生角度；基于具有所述頻率和調(diào)整的角度的自變量的第一三角函數(shù)來(lái)產(chǎn)生正弦參考信號(hào)； 基于所述頻率和所述調(diào)整的角度的第二三角函數(shù)來(lái)產(chǎn)生所述正弦參考信號(hào)的梯度； 基于將所述正弦參考信號(hào)和所述梯度中的至少一個(gè)乘以縮放因子來(lái)縮放所述正弦參考信號(hào)和所述梯度中的至少一個(gè)；基于在所述正弦參考信號(hào)的下降沿的時(shí)間與在所述輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿后的所述周期的一半的時(shí)間之間的差來(lái)確定誤差；通過(guò)向所述誤差施加增益來(lái)產(chǎn)生第一輸出；通過(guò)向所述第一輸出選擇性地施加上限和下限中的至少一個(gè)來(lái)產(chǎn)生第二輸出； 基于所述第二輸出的積分來(lái)產(chǎn)生角度調(diào)整；當(dāng)所述第二輸出在可接受值的預(yù)定范圍之外時(shí)防止所述第二輸出的所述積分；以及通過(guò)向所述角度增加所述角度調(diào)整來(lái)產(chǎn)生所述調(diào)整的角度。
全文摘要
一種功率因數(shù)校正(PFC)系統(tǒng)包括周期確定模塊、頻率產(chǎn)生模塊、角度產(chǎn)生模塊、信號(hào)產(chǎn)生模塊和角度校正模塊。周期確定模塊基于在輸入交流(AC)線(xiàn)信號(hào)的上升沿之間的時(shí)間來(lái)確定輸入AC線(xiàn)信號(hào)的周期。頻率產(chǎn)生模塊基于周期來(lái)產(chǎn)生頻率。角度產(chǎn)生模塊基于頻率來(lái)產(chǎn)生角度。信號(hào)產(chǎn)生模塊基于頻率和調(diào)整的角度來(lái)產(chǎn)生正弦參考信號(hào)。角度校正模塊基于角度和基于正弦參考信號(hào)的下降沿、周期和輸入AC線(xiàn)信號(hào)的上升沿的比較來(lái)產(chǎn)生調(diào)整的角度。
文檔編號(hào)H02M1/42GK102577058SQ201080044559
公開(kāi)日2012年7月11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