專利名稱：用于抑制在功率因數(shù)校正系統(tǒng)中的dc電流的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及電動(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)包括直流(DC)模塊、誤差控制模塊、偏移模塊和占空比控制模塊。DC模塊基于在所述PFC系統(tǒng)的輸入交流(AC)線信號(hào)的至少一個(gè)循環(huán)上的多個(gè)電流值來(lái)確定平均電流值。所述誤差控制模塊基于所述平均電流值來(lái)產(chǎn)生誤差信號(hào)。 所述偏移模塊基于所述誤差信號(hào)來(lái)將期望瞬時(shí)電流偏移。所述占空比控制模塊基于偏移的期望瞬時(shí)電流來(lái)控制所述PFC系統(tǒng)的開關(guān)的至少一個(gè)占空比。在其他特征中，所述誤差控制模塊確定在所述平均電流值和期望電流值之間的差。在其他特征中，所述期望電流值是0。在其他特征中，比例模塊基于比例常數(shù)和所述差的乘積來(lái)產(chǎn)生輸出。在其他特征中，積分器模塊基于所述積分器模塊的前一個(gè)輸出和所述差的和來(lái)產(chǎn)生輸出。在其他特征中，所述積分器模塊通過(guò)向所述和應(yīng)用速率限制、下限和上限中的至少一個(gè)來(lái)產(chǎn)生輸出。在其他特征中，所述誤差控制模塊基于所述比例模塊和所述積分器模塊的輸出的和來(lái)產(chǎn)生所述誤差信號(hào)。
在其他特征中，所述占空比控制模塊控制所述PFC系統(tǒng)的N組開關(guān)，其中，N是大于或等于1的整數(shù)，其中，所述多個(gè)電流值包括N個(gè)PFC相位的每一個(gè)的電流值，在離散的時(shí)間處，所述DC模塊計(jì)算所述N個(gè)相位的N個(gè)電流值的和，并且所述DC模塊通過(guò)平均在所述輸入AC線信號(hào)的一個(gè)循環(huán)上的和來(lái)確定平均電流值。
一種用于功率因數(shù)校正(PFC)的方法包括基于在PFC系統(tǒng)的輸入交流(AC)線信號(hào)的至少一個(gè)循環(huán)上的多個(gè)電流值來(lái)確定平均電流值；基于所述平均電流值來(lái)產(chǎn)生誤差信號(hào)；基于所述誤差信號(hào)來(lái)將期望瞬時(shí)電流偏移；以及基于偏移的期望瞬時(shí)電流來(lái)控制所述 PFC系統(tǒng)的開關(guān)的至少一個(gè)占空比。
在其他特征中，所述方法包括確定在所述平均電流值和期望電流值之間的差。在其他特征中，所述期望電流值是0。
在其他特征中，所述方法包括基于比例常數(shù)和所述差的乘積來(lái)產(chǎn)生第一輸出。在其他特征中，所述方法包括基于前一個(gè)第二輸出和所述差的和來(lái)產(chǎn)生第二輸出。在其他特征中，所述方法包括通過(guò)向所述和應(yīng)用速率限制、下限和上限中的至少一個(gè)來(lái)產(chǎn)生所述第二輸出。在其他特征中，所述方法包括基于所述第一和第二輸出的和來(lái)產(chǎn)生所述誤差信號(hào)。
在其他特征中，所述方法包括控制所述PFC系統(tǒng)的N組開關(guān)，其中，N是大于或等于1的整數(shù)，并且其中，所述多個(gè)電流值包括N個(gè)PFC相位的每一個(gè)的電流值，在離散的時(shí)間處，計(jì)算所述N個(gè)相位的N個(gè)電流值的和，并且通過(guò)平均在所述輸入AC線信號(hào)的一個(gè)循環(huán)上的所述和來(lái)確定所述平均電流值。
一種功率因數(shù)校正(PFC)系統(tǒng)包括第一對(duì)開關(guān)、第二對(duì)開關(guān)、開關(guān)控制器、電流控制模塊、電流確定模塊、直流(DC)模塊、誤差控制模塊和偏移模塊。所述開關(guān)控制器使用第一信號(hào)來(lái)控制所述第一對(duì)開關(guān)，并且使用第二信號(hào)來(lái)控制所述第二對(duì)開關(guān)。所述電流控制模塊基于期望瞬時(shí)電流來(lái)控制所述第一和第二信號(hào)。所述電流確定模塊確定與所述第一對(duì)開關(guān)對(duì)應(yīng)的第一電流和與所述第二對(duì)開關(guān)對(duì)應(yīng)的第二電流。所述DC模塊計(jì)算在輸入交流 (AC)線信號(hào)的至少一個(gè)循環(huán)上的所述第一和第二電流的平均值。所述誤差控制模塊基于在所述第一和第二電流的平均值與期望電流之間的差來(lái)產(chǎn)生誤差信號(hào)。所述偏移模塊基于所述誤差信號(hào)來(lái)將所述期望瞬時(shí)電流偏移。
在其他特征中，所述第一對(duì)開關(guān)是互補(bǔ)的，并且所述第二對(duì)開關(guān)是互補(bǔ)的。在其他特征中，所述第一和第二信號(hào)包括脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)。在其他特征中，所述期望電流是0。
通過(guò)以下提供的詳細(xì)描述，本公開的其他適用領(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，在附圖中
圖1是示例制冷系統(tǒng)的功能框圖2是示例驅(qū)動(dòng)控制器和示例壓縮機(jī)的功能框圖3a_3c是示例功率因數(shù)校正(PFC)模塊的簡(jiǎn)化示意圖4a-4c是示例逆變電源模塊和示例電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化示意圖5是示例PFC控制模塊的功能框圖6是示例脈寬調(diào)制(PWM)驅(qū)動(dòng)模塊的功能框圖7是示例電壓控制模塊的功能框圖8是示例電流控制模塊的功能框圖9是示例占空比轉(zhuǎn)換模塊的功能框圖10是示例延遲補(bǔ)償模塊的功能框圖11是示例電流平衡模塊的功能框圖12是示例DC偏移模塊的功能框圖；以及
圖13是描述通過(guò)用于抑制在PFC系統(tǒng)中的DC電流的方法而執(zhí)行的示例步驟的流程圖。
具體實(shí)施方式
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、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。
現(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，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。
現(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)8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。僅舉例而言，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。
開關(guān)塊320連接在正和負(fù)DC端子306和308之間。開關(guān)塊320包括第一 PFC分支330，第一 FPC分支330包括第一和第二開關(guān)332和334。開關(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。
第一開關(guān)332的第一端子連接到正DC端子306。第一開關(guān)332的第二端子連接到第二開關(guān)334的第一端子。第二開關(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)，向第一開關(guān)332提供的PFC PWM信號(hào)在極性上與向第二開關(guān)334提供的PFC PWM 信號(hào)相反。當(dāng)開關(guān)332和334之一的接通與開關(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，開關(guān)332和334兩者可以在開關(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分支330也可以包括分別與開關(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關(guān)332的第一端子。第二二極管338的陽(yáng)極連接到第二開關(guān)334的第二端子，并且，第二二極管338的陰極連接到第二開關(guān)334的第一端子。
開關(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，開關(guān)塊 320可以包括一個(gè)另外的PFC分支。如圖3a中所示，開關(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。
開關(guān)塊320的第二和第三PFC分支350和360可以類似于第一 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PFCPWM信號(hào)的相移。例如，當(dāng)開關(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。
可以使用用于測(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周圍的磁通來(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)在開關(guān)塊320中的開關(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)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。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)開關(guān)塊402和PFC模塊204的開關(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的開關(guān)332和334與二極管336和338類似地布置。
開關(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。第一開關(guān)420的第一端子可以連接到正DC端子404，而第二開關(guān)422的第二端子可以連接到負(fù)DC端子406。開關(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，開關(guān)塊 402可以包括第二和第三逆變器分支430和440，如圖如中所示。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?？梢曰谕ㄟ^(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?？梢栽?007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。
可以使用用于測(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)?？梢曰谠陔妱?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。
現(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。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?？s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-ι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)。
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14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。另外，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)開關(guān)，則在關(guān)斷的一個(gè)開關(guān)和接通的另一個(gè)開關(guān)之間可能有一些交迭。當(dāng)兩個(gè)開關(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(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16與對(duì)于提高的電流的需要對(duì)應(yīng)的適當(dāng)?shù)男Ｕ?br> 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 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546 接收期望瞬時(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-(| BiJ-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
當(dāng)向(與電流感測(cè)電阻器接近的)下方開關(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線的電流開始在相反方向上流動(dòng)，并且頂部和底部開關(guān)的角色反轉(zhuǎn)。一旦AC線過(guò)零，則下方開關(guān)仍然以20%的占空比運(yùn)行，但是有效地作為上方開關(guān)。同時(shí)，上方開關(guān)仍然以80%的占空比運(yùn)行，但是有效地作為下方開關(guān)。結(jié)果，當(dāng)AC線過(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線的每一個(gè)過(guò)零處或開始翻轉(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。
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。
基于來(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)20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。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖12，示出DC偏移模塊550的示例實(shí)現(xiàn)方式的功能框圖。理想地，相位電流A、B和C在AC線循環(huán)的過(guò)程上合計(jì)為0，指示沒(méi)有DC直流被注入到AC線上。然而， 在沒(méi)有適當(dāng)?shù)男Ｕ那闆r下，在控制算法、測(cè)量和/或部件上的缺陷可能產(chǎn)生DC電流。DC 偏移模塊550可以產(chǎn)生用于減少或消除DC電流的校正因數(shù)。
求和模塊1210接收相電流A、B和C，并且輸出它們的和。平均模塊1220在AC線循環(huán)的過(guò)程上獲取求和模塊1210的輸出的平均值。平均模塊1220可以基于來(lái)自參考產(chǎn)生模塊520的參考數(shù)據(jù)來(lái)確定每一個(gè)AC線信號(hào)的開始和結(jié)束。替代地或補(bǔ)充地，可以向求和模塊1210的輸出應(yīng)用低通濾波器，以確定DC電流值。
在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，可以在多個(gè)AC線循環(huán)上執(zhí)行在AC線循環(huán)上執(zhí)行的平均、求和以及其他操作。僅舉例而言，求和模塊1210的輸出可以在N個(gè)AC線循環(huán)的過(guò)程上累積，其中，N是大于1的整數(shù)。然后，可以通過(guò)將該累積除以(N *周期)來(lái)計(jì)算平均值，其中，周期是AC線循環(huán)的周期。等同地，可以通過(guò)將該累積乘以AC線循環(huán)的頻率然后除以N來(lái)計(jì)算平均值。
在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，平均模塊1220可以將求和模塊1210的輸出求和，并且除以參考數(shù)據(jù)的周期。然而，為了降低用于計(jì)算相除運(yùn)算所需的處理時(shí)間，平均模塊1220可以將該和乘以參考數(shù)據(jù)的頻率。平均模塊1220向誤差控制模塊1230輸出平均值。誤差控制模塊1230輸出DC校正因數(shù)，該DC校正因數(shù)試圖最小化在期望的DC電平和平均模塊1220的輸出之間的差。通常，期望的DC電平將是0。
誤差控制模塊1230包括相減模塊1M0，相減模塊1240從期望的DC電平減去平均模塊1220的輸出。比例模塊1244將相減模塊1240的輸出乘以比例常數(shù)。積分器模塊 1248將相減模塊1240的輸出與來(lái)自積分器模塊1248的前一個(gè)輸出組合。積分器模塊1248 可以首先將相減模塊1240的輸出乘以積分常數(shù)。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，積分器模塊1248可以在每一個(gè)AC線循環(huán)僅更新一次。
積分器模塊1248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1248施加的極限可以基于諸如平均絕對(duì)值的AC信號(hào)的值來(lái)改變。
當(dāng)同步使能信號(hào)轉(zhuǎn)換為無(wú)效狀態(tài)或轉(zhuǎn)換回有效狀態(tài)時(shí)，積分器模塊1248可以將其輸出復(fù)位為0。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，積分器模塊1248也當(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1244或積分器模塊1248的相應(yīng)的影響。
求和模塊1256向積分器模塊1248的輸出加上比例模塊1244的輸出。來(lái)自求和模塊1256的和輸出為來(lái)自誤差控制模塊1230的DC校正因數(shù)。
圖13是描述用于抑制在PFC系統(tǒng)中的DC電流的示例方法的流程圖?？刂圃?310 開始。在1310處，控制確定AC信號(hào)是否在線循環(huán)的結(jié)尾。如果為真，則控制可以進(jìn)行到 1314。如果為假，則控制可以返回到1310。僅舉例而言，控制可以在檢測(cè)到AC信號(hào)的上升沿時(shí)確定AC信號(hào)在線循環(huán)的結(jié)尾。替代地，控制可以在檢測(cè)到AC信號(hào)的下降沿時(shí)確定AC 信號(hào)在線循環(huán)的結(jié)尾。
在1314，控制確定同步使能信號(hào)是否被設(shè)置為有效狀態(tài)。如果為真，則控制可以繼續(xù)到1322。如果為假，則控制可以進(jìn)行到1318。在1318，控制復(fù)位積分器。控制可以然后返回到1314。在1322，控制累積相位電流的和。僅舉例而言，控制可以合計(jì)在三相操作期間的相電流A、B和C。在13 ，控制確定AC信號(hào)是否在線循環(huán)的結(jié)尾。如果為真，則控制可以進(jìn)行到13觀。如果為假，則控制可以返回到步驟1314。僅舉例而言，當(dāng)AC信號(hào)的第二上升沿被檢測(cè)到或在過(guò)零時(shí)，控制可以確定AC信號(hào)在線循環(huán)的結(jié)尾。
在13 ，控制基于累積來(lái)確定統(tǒng)計(jì)參數(shù)。例如，控制可以基于累積的和來(lái)計(jì)算平均電流值?？刂瓶梢匀缓笄宄摾鄯e，并且重新開始累積相電流的和。
在1330，控制基于誤差項(xiàng)來(lái)計(jì)算比例項(xiàng)。因?yàn)槿魏蜠C都是不期望的，所以可以將平均電流值當(dāng)作誤差項(xiàng)。在1334，控制基于誤差項(xiàng)來(lái)計(jì)算積分項(xiàng)。在1338，控制向積分和 /或比例項(xiàng)施加上限。在1342，控制輸出比例項(xiàng)和積分項(xiàng)的和?？刂埔部梢韵虮壤头e分項(xiàng)的和施加限制?？刂瓶梢匀缓蠓祷氐?314。
可以以多種形式來(lái)實(shí)現(xiàn)本公開的廣義教導(dǎo)。因此，雖然本公開包括具體示例，但是本公開的真實(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)，包括直流(DC)模塊，其基于在所述PFC系統(tǒng)的輸入交流(AC)線信號(hào)的至少一個(gè)循環(huán)上的多個(gè)電流值來(lái)確定平均電流值；誤差控制模塊，其基于所述平均電流值來(lái)產(chǎn)生誤差信號(hào)； 偏移模塊，其基于所述誤差信號(hào)來(lái)將期望瞬時(shí)電流偏移；以及占空比控制模塊，其基于偏移的期望瞬時(shí)電流來(lái)控制所述PFC系統(tǒng)的開關(guān)的至少一個(gè)占空比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC系統(tǒng)，其中，所述誤差控制模塊確定在所述平均電流值和期望電流值之間的差。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的PFC系統(tǒng)，其中，所述期望的電流值是0。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的PFC系統(tǒng)，其中，所述誤差控制模塊進(jìn)一步包括比例模塊，所述比例模塊基于比例常數(shù)和所述差的乘積來(lái)產(chǎn)生輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的PFC系統(tǒng)，其中，所述誤差控制模塊進(jìn)一步包括積分器模塊， 所述積分器模塊基于所述積分器模塊的前一個(gè)輸出與所述差的和來(lái)產(chǎn)生輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的PFC系統(tǒng)，其中，所述積分器模塊通過(guò)向所述和應(yīng)用速率限制、下限和上限中的至少一個(gè)來(lái)產(chǎn)生所述輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的PFC系統(tǒng)，其中，所述誤差控制模塊基于所述比例模塊和所述積分器模塊的輸出的和來(lái)產(chǎn)生所述誤差信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC系統(tǒng)，其中所述占空比控制模塊控制所述PFC系統(tǒng)的N組開關(guān)， N是大于或等于1的整數(shù)，所述多個(gè)電流值包括N個(gè)PFC相位的每一個(gè)的電流值，在離散的時(shí)間處，所述DC模塊計(jì)算所述N個(gè)相位的N個(gè)電流值的和，以及所述DC模塊通過(guò)平均在所述輸入AC線信號(hào)的一個(gè)循環(huán)上的和來(lái)確定平均電流值。
9.一種用于功率因數(shù)校正(PFC)的方法，包括基于在PFC系統(tǒng)的輸入交流(AC)線信號(hào)的至少一個(gè)循環(huán)上的多個(gè)電流值來(lái)確定平均電流值；基于所述平均電流值來(lái)產(chǎn)生誤差信號(hào)； 基于所述誤差信號(hào)來(lái)將期望瞬時(shí)電流偏移；以及基于偏移的期望瞬時(shí)電流來(lái)控制所述PFC系統(tǒng)的開關(guān)的至少一個(gè)占空比。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括確定在所述平均電流值與期望電流值之間的差。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述期望電流值是0。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中進(jìn)一步包括基于比例常數(shù)與所述差的乘積來(lái)產(chǎn)生第一輸出。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括基于前一個(gè)第二輸出與所述差的和來(lái)產(chǎn)生第二輸出。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)向所述和應(yīng)用速率限制、下限和上限中的至少一個(gè)來(lái)產(chǎn)生所述第二輸出。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括基于所述第一和第二輸出的和來(lái)產(chǎn)生所述誤差信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括控制所述PFC系統(tǒng)的N組開關(guān)，其中，N是大于或等于1的整數(shù)，并且其中，所述多個(gè)電流值包括N個(gè)PFC相位的每一個(gè)的電流值，在離散的時(shí)間處，計(jì)算所述N個(gè)相位的N個(gè)電流值的和；以及通過(guò)平均在所述輸入AC線信號(hào)的一個(gè)循環(huán)上的所述和來(lái)確定所述平均電流值。
17.一種功率因數(shù)校正(PFC)系統(tǒng)，包括 第一對(duì)開關(guān)；第二對(duì)開關(guān)；開關(guān)控制器，其使用第一信號(hào)來(lái)控制所述第一對(duì)開關(guān)，并且使用第二信號(hào)來(lái)控制所述第二對(duì)開關(guān)；電流控制模塊，其基于期望瞬時(shí)電流來(lái)控制所述第一和第二信號(hào)； 電流確定模塊，其確定與所述第一對(duì)開關(guān)對(duì)應(yīng)的第一電流和與所述第二對(duì)開關(guān)對(duì)應(yīng)的第二電流；直流(DC)模塊，其計(jì)算在輸入交流(AC)線信號(hào)的至少一個(gè)循環(huán)上的所述第一和第二電流的平均值；誤差控制模塊，其基于在所述第一和第二電流的平均值與期望電流之間的差來(lái)產(chǎn)生誤差信號(hào)；以及偏移模塊，其基于所述誤差信號(hào)來(lái)將所述期望瞬時(shí)電流偏移。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的PFC系統(tǒng)，其中，所述第一對(duì)開關(guān)是互補(bǔ)的，并且所述第二對(duì)開關(guān)是互補(bǔ)的。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的PFC系統(tǒng)，其中，所述第一和第二信號(hào)包括脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的PFC系統(tǒng)，其中，所述期望電流是0。
全文摘要
一種功率因數(shù)校正(PFC)系統(tǒng)包括直流(DC)模塊、誤差控制模塊、偏移模塊和占空比控制模塊。DC模塊基于在所述PFC系統(tǒng)的輸入交流(AC)線信號(hào)的至少一個(gè)循環(huán)上的多個(gè)電流值來(lái)確定平均電流值。所述誤差控制模塊基于所述平均電流值來(lái)產(chǎn)生誤差信號(hào)。所述偏移模塊基于所述誤差信號(hào)來(lái)將期望瞬時(shí)電流偏移。所述占空比控制模塊基于所偏移的期望瞬時(shí)電流來(lái)控制所述PFC系統(tǒng)的開關(guān)的至少一個(gè)占空比。
文檔編號(hào)H02M3/155GK102549900SQ201080044563
公開日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