交錯式功率因數(shù)校正電路及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種交錯式功率因數(shù)校正電路及其控制方法。本發(fā)明提供的控制方法包括：分別采集第一電流值和第二電流值，第一電流值為第一開關(guān)管導(dǎo)通時交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入電流值，第二電流值為第二開關(guān)管導(dǎo)通時交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入電流值；采集輸出電壓值，并使用狀態(tài)觀測器計算得出輸入電壓估算值；計算第一目標占空比和第二目標占空比，其中，第一目標占空比為第一開關(guān)管的控制信號的目標占空比，第二目標占空比為第二開關(guān)管的控制信號的目標占空比；按照第一目標占空比向第一開關(guān)管發(fā)送第一控制信號，并按照第二目標占空比向第二開關(guān)管發(fā)送第二控制信號。本發(fā)明的技術(shù)方案利用減小了測量誤差，降低了硬件復(fù)雜性。
【專利說明】交錯式功率因數(shù)校正電路及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，具體而言，涉及一種交錯式功率因數(shù)校正電路及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的交錯式并聯(lián)功率因數(shù)校正電路(Power Factor Correct1n,PFC) —般采用兩個或更多升壓轉(zhuǎn)換單元組成。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中兩單元交錯式PFC的電路拓撲圖，其中第一升壓轉(zhuǎn)換單元包括第一電感L1、第一開關(guān)管Q1、第一二極管D1，第二升壓轉(zhuǎn)換單元包括第二電感L2、第二開關(guān)管Q2、第二二極管D2。
[0003]以上電路的具體交錯式PFC，整流電路交流電源Vac轉(zhuǎn)換為直流輸入Vin，PFC電路中經(jīng)過開關(guān)管的通斷，對第一電感L1、第二電感L2、電容器C進行充放電，調(diào)節(jié)輸入電流的大小，并將PFC電路的輸出電壓值升高至恒定的目標值。其控制過程為:控制器同時對多個電信號進行采集，根據(jù)采集信號進行反饋控制，向第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2的控制端輸出與控制信號對應(yīng)的占空比的PWM控制信號，以調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)電流與電壓同相位，完成PFC控制。
[0004]升壓轉(zhuǎn)換單元的工作原理為:當開關(guān)管導(dǎo)通時，向電感充電儲存能量，當開關(guān)管關(guān)斷時，電感通過二極管放電，從而電容器充電。兩個升壓轉(zhuǎn)換單元依次工作，其中開關(guān)管控制端接收的占空比相等，且兩個開關(guān)管控制信號的相位相差180°，以保證電路的平衡。交錯式PFC的控制方案采用電壓電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過電流內(nèi)環(huán)控制相位，通過電壓外環(huán)控制電壓幅值。
[0005]為了保證電壓電流雙閉環(huán)控制的控制效果達到要求，PFC控制器需要對多個電信號進行采集，采集的電信號包括輸入電流Iin，輸入電壓Vin，通過第一開關(guān)管的電流Iinl，通過第二開關(guān)管的電流Iin2，輸出電壓Vout。從而現(xiàn)有技術(shù)中的交錯式并聯(lián)功率因數(shù)校正電路的控制方法至少需要五個測量值，每個測量值的精度都會影響PFC電路的控制精度。
[0006]但是，通過硬件測量電信號的大小會帶來測量誤差，隨著測量點的增多，引入的誤差也就越大，從而降低了控制精度和控制可靠性。現(xiàn)有技術(shù)中對至少五個電信號進行測量，經(jīng)過控制器的計算，引入的系統(tǒng)誤差較大。
[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)中電信號測量點多引入的系統(tǒng)誤差大的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明旨在提供一種交錯式功率因數(shù)校正電路及其控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中電信號測量點多引入的系統(tǒng)誤差大的問題。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種交錯式功率因數(shù)校正電路的控制方法。該交錯式功率因數(shù)校正電路的控制方法中的交錯式功率因數(shù)校正電路包括第一升壓轉(zhuǎn)換單元和第二升壓轉(zhuǎn)換單元，第一升壓轉(zhuǎn)換單元包括第一開關(guān)管、第一電感和第一二極管，第二升壓轉(zhuǎn)換單元包括第二開關(guān)管、第二電感和第二二極管，其中，第一電感在第一開關(guān)管導(dǎo)通時充電，第一電感在第一開關(guān)管斷開時通過第一二極管向負載放電，第二電感在第二開關(guān)管導(dǎo)通時充電，第二電感在第二開關(guān)管斷開時通過第二二極管向負載放電，本發(fā)明提供的控制方法包括:分別采集第一電流值和第二電流值，其中，第一電流值為第一開關(guān)管導(dǎo)通時交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入電流值，第二電流值為第二開關(guān)管導(dǎo)通時交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入電流值；采集輸出電壓值，并使用狀態(tài)觀測器計算得出輸入電壓估算值；將第一電流值、第二電流值、輸出電壓值和輸入電壓估算值作為電壓電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計算第一目標占空比和第二目標占空比，其中，第一目標占空比為第一開關(guān)管的控制信號的目標占空比，第二目標占空比為第二開關(guān)管的控制信號的目標占空比；按照第一目標占空比向第一開關(guān)管發(fā)送第一控制信號，并按照第二目標占空比向第二開關(guān)管發(fā)送第二控制信號。
[0010]進一步地，按照第一目標占空比向第一開關(guān)管發(fā)送第一控制信號，并按照第二目標占空比向第二開關(guān)管發(fā)送第二控制信號包括:將第一電流值和第二電流值作為占空比閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計算占空比調(diào)整值；根據(jù)占空比調(diào)整值計算第一目標占空比的補償值和第二目標占空比的補償值；向第一開關(guān)管發(fā)送占空比為第一目標占空比的補償值的第一控制信號，并向第二開關(guān)管發(fā)送占空比為第二目標占空比的補償值的第二控制信號。
[0011]進一步地，將第一電流值和第二電流值作為占空比閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計算占空比調(diào)整值包括:計算第一電流值和第二電流值的差值；將差值作為占空比閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計算占空比調(diào)整值。
[0012]進一步地,在計算第一電流值和第二電流值的差值之前還包括:判斷第一電流值和第二電流值是否相等，其中，在第一電流值和第二電流值不相等時，計算第一電流值和第二電流值的差值。
[0013]進一步地，將差值作為占空比閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計算占空比調(diào)整值包括:將差值作為占空比閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋量，其中，占空比閉環(huán)控制系統(tǒng)為PID反饋控制系統(tǒng)，該PID反饋控制系統(tǒng)的參考量為O ;根據(jù)差值和參考量利用占空比閉環(huán)控制系統(tǒng)計算占空比
調(diào)整值。
[0014]進一步地，根據(jù)占空比調(diào)整值計算第一目標占空比的補償值和第二目標占空比的補償值包括:將第一目標占空比與占空比調(diào)整值相加得到第一目標占空比的補償值；將第二目標占空比減去占空比調(diào)整值得到第二目標占空比的補償值。
[0015]進一步地，將第一電流值、第二電流值、輸出電壓值和輸入電壓估算值作為電壓電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計算第一目標占空比和第二目標占空比包括:將輸出電壓值作為電壓控制環(huán)的反饋值，其中電壓控制環(huán)為PID反饋控制系統(tǒng)；利用電壓控制環(huán)進行控制以保證交錯式功率因數(shù)校正電路的輸出電壓達到輸出電壓目標值；根據(jù)第一電流值和第二電流值計算交錯式功率因數(shù)校正電路輸入電流的平均值，將輸入電流的平均值作為電流控制環(huán)的反饋值，其中電流控制環(huán)為PID反饋控制系統(tǒng)；利用電流控制環(huán)進行控制以保證交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入電流的相位跟隨輸入電壓估算值的相位。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種交錯式功率因數(shù)校正電路。該交錯式功率因數(shù)校正電路，包括交錯式功率因數(shù)校正電路包括第一升壓轉(zhuǎn)換單元和第二升壓轉(zhuǎn)換單元，第一升壓轉(zhuǎn)換單元包括第一開關(guān)管、第一電感和第一二極管，第二升壓轉(zhuǎn)換單元包括第二開關(guān)管、第二電感和第二二極管，其中，第一電感在第一開關(guān)管導(dǎo)通時充電，第一電感在第一開關(guān)管斷開時通過第一二極管向負載放電，第二電感在第二開關(guān)管導(dǎo)通時充電，第二電感在第二開關(guān)管斷開時通過第二二極管向負載放電，進一步地，該交錯式功率因數(shù)校正電路還包括:輸入電流檢測裝置，設(shè)置在交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入端，用于分別采集第一電流值和第二電流值，其中，第一電流值為第一開關(guān)管導(dǎo)通時交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入電流值，第二電流值為第二開關(guān)管導(dǎo)通時交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入電流值；輸出電壓檢測裝置，設(shè)置在交錯式功率因數(shù)校正電路的輸出端，用于采集輸出電壓值；狀態(tài)觀測器，用于計算得出交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入電壓估算值；控制器，與輸入電流檢測裝置、輸出電壓檢測裝置、狀態(tài)觀測器、第一開關(guān)管和第二開關(guān)管分別連接，用于將第一電流值、第二電流值、輸出電壓值和輸入電壓估算值作為電壓電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計算第一目標占空比和第二目標占空比；按照第一目標占空比向第一開關(guān)管發(fā)送第一控制信號，并按照第二目標占空比向第二開關(guān)管發(fā)送第二控制信號，其中第一目標占空比為第一開關(guān)管的控制信號的目標占空比，第二目標占空比為第二開關(guān)管的控制信號的目標占空比。
[0017]進一步地，控制器還用于:將第一電流值和第二電流值作為占空比閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計算占空比調(diào)整值；根據(jù)占空比調(diào)整值計算第一目標占空比的補償值和第二目標占空比的補償值；向第一開關(guān)管發(fā)送占空比為第一目標占空比的補償值的第一控制信號，并向第二開關(guān)管發(fā)送占空比為第二目標占空比的補償值的第二控制信號。
[0018]進一步地，控制器還用于:將輸出電壓值作為電壓控制環(huán)的反饋值，其中電壓控制環(huán)為PID反饋控制系統(tǒng)；利用電壓控制環(huán)進行控制以保證交錯式功率因數(shù)校正電路的輸出電壓達到輸出電壓目標值；根據(jù)第一電流值和第二電流值計算交錯式功率因數(shù)校正電路輸入電流的平均值，將輸入電流的平均值作為電流控制環(huán)的反饋值，其中電流控制環(huán)為PID反饋控制系統(tǒng)；利用電流控制環(huán)進行控制以保證交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入電流的相位跟隨輸入電壓估算值的相位。
[0019]應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，由于通過輸入電流檢測裝置在不同時間進行電流采集，以得到第一電流值和第二電流值，經(jīng)過控制器計算得到輸入電流的平均值，利用狀態(tài)觀測器計算得出輸入電壓估算值，通過采集一個電流量即總電流得到兩路開關(guān)管的電流，而且無需檢測輸入電壓，電壓通過利用較少電信號采集點完成了交錯式功率因數(shù)校正電路控制需要的信號采集工作，從而減小了大量的測量誤差，降低了硬件復(fù)雜性，提高了系統(tǒng)可靠性，進一步地，通過占空比補償對第一控制信號和第二控制信號的占空比進行調(diào)節(jié)，從而利用占空比的調(diào)節(jié)保證通過第一電感的電流和通過第二電感的電流相等，以保證電路的電流平衡。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0021]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中兩單元交錯式PFC的電路拓撲圖；
[0022]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的交錯式功率因數(shù)校正電路的示意圖；
[0023]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的交錯式功率因數(shù)校正電路的控制方法的示意圖；[0024]圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的交錯式功率因數(shù)校正電路的控制方法的控制框圖；
[0025]圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的交錯式功率因數(shù)校正電路的控制方法的主程序流程圖；
[0026]圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的交錯式功率因數(shù)校正電路的控制方法的占空比補償程序流程圖。
【具體實施方式】
[0027]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0028]本發(fā)明實施例提供了一種交錯式功率因數(shù)校正電路，圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的交錯式功率因數(shù)校正電路的示意圖，如圖1所示，該交錯式功率因數(shù)校正電路包括第一升壓轉(zhuǎn)換單元和第二升壓轉(zhuǎn)換單元，第一升壓轉(zhuǎn)換單元包括第一開關(guān)管Q1、第一電感LI和第一二極管D1，第二升壓轉(zhuǎn)換單元包括第二開關(guān)管Q2、第二電感L2和第二二極管D2，其中，第一電感LI在第一開關(guān)管Ql導(dǎo)通時充電，第一電感LI在第一開關(guān)管Ql斷開時通過第一二極管Dl向負載放電，第二電感L2在第二開關(guān)管Q2導(dǎo)通時充電，第二電感L2在第二開關(guān)管Q2斷開時通過第二二極管D2向負載放電，本實施例的交錯式功率因數(shù)校正電路還包括:輸入電流檢測裝置11，設(shè)置在交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入端，用于分別采集第一電流值iQ1和第二電流值iQ2，其中，第一電流值iQ1為在第一開關(guān)管Ql導(dǎo)通時交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入電流值，第二電流值iQ2為在第二開關(guān)管Q2導(dǎo)通時交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入電流值；輸出電壓檢測裝置12，設(shè)置在交錯式功率因數(shù)校正電路的輸出端，用于采集輸出電壓值vd。；狀態(tài)觀測器13，用于計算得出交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入電壓估算值Vin ;控制器14，與輸入電流檢測裝置11、輸出電壓檢測裝置12、狀態(tài)觀測器13、第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2分別連接,用于將第一電流值iQ1、第二電流值iQ2、輸出電壓值vd。和輸入電壓估算值I作為電壓電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計算第一目標占空比Dl和第二目標占空比D2 ;按照第一目標占空比Dl向第一開關(guān)管Ql發(fā)送第一控制信號，并按照第二目標占空比D2向第二開關(guān)管Q2發(fā)送第二控制信號，其中第一目標占空比Dl為第一開關(guān)管Ql控制信號的目標占空比，第二目標占空比D2為第二開關(guān)管Q2控制信號的目標占空比。
[0029]在以上電路結(jié)構(gòu)中，輸入電流檢測裝置11包括采樣電阻R3、調(diào)理電路、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog-Digital Converter, ADC),用于將該交錯式功率因數(shù)校正電路輸入電流轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字信號提供給控制器14，輸出電壓檢測裝置12的工作原理與輸入電流檢測裝置11類似，同樣包括采樣電阻R1、采樣電阻R2、調(diào)理電路、ADC，將交錯式功率因數(shù)校正電路輸出電壓轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字信號提供給控制器14。
[0030]由于通過輸入電流檢測裝置11在不同時間進行電流采集，以得到第一電流值iQ1和第二電流值iQ2，經(jīng)過控制器14計算得到輸入電流的平均值，利用狀態(tài)觀測器13計算得出輸入電壓估算值^?，通過采集一個電流量即總電流得到兩路開關(guān)管的電流，而且無需檢測輸入電壓，電壓通過利用較少電信號采集點完成了交錯式功率因數(shù)校正電路控制需要的信號采集工作，從而減小了大量的測量誤差，降低了硬件復(fù)雜性，提高了系統(tǒng)可靠性。
[0031]在理想狀態(tài)下，第一電感LI和第二電感L2通過電流應(yīng)當保持平衡，而且，在一般情況下，D1=D2，因此現(xiàn)有技術(shù)中一般采用相同的占空比但相位相差180°的控制信號，對第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2分別進行控制，沒有考慮電流實際的平衡狀態(tài)。本實施例的PFC電路為了保證電流平衡，控制器14還可以用于:將第一電流值iQ1和第二電流值iQ2作為占空比閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計算占空比調(diào)整值Λ D ;根據(jù)占空比調(diào)整值計算第一目標占空比的補償值D1*和第二目標占空比的補償值D/;向第一開關(guān)管發(fā)送占空比為第一目標占空比的補償值D1*的第一控制信號，并向第二開關(guān)管發(fā)送占空比為第二目標占空比的補償值D2*的第二控制信號，以保證第一電流值iQ1和第二電流值iQ2相等。從而增加了占空比控制環(huán)，通過電流補償對第一控制信號和第二控制信號的占空比進行調(diào)節(jié)，由于通過第一電感LI的電流iu滿足關(guān)系iu=0.5*iQ1，通過第二電感L2的電流^滿足關(guān)系iL2=0.5*iQ2，通過對占空比的調(diào)節(jié)可以保證通過第一電感LI的電流iu和通過第二電感L2的電流L相等。
[0032]控制器14的控制算法可以包括三個比例積分微分(Proport1nal, Integral andDerivative,PID)控制環(huán)，第一 PID控制環(huán)為電流控制環(huán)，用于使PFC輸入電流跟隨輸入電壓，并計算出占空比。第二 PID控制環(huán)為電壓控制環(huán)，用于通過負載大小計算出輸入電流的大小，并使PFC輸出電壓升高到一個恒定值即輸出電壓目標值。第三PID控制環(huán)為占空比控制環(huán)，用于輸出計算占空比調(diào)整值Λ D，以保證通過第一電感LI的電流iu和通過第二電感L2的電流L相等。
[0033]對于電壓控制環(huán)，控制器14還可以具體用于:將輸出電壓值Vd。作為電壓控制環(huán)的反饋值，其中電壓控制環(huán)為PID反饋控制系統(tǒng)；利用電壓控制環(huán)進行控制以保證交錯式功率因數(shù)校正電路的輸出電壓達到輸出電壓目標值< ;
[0034]對于電流控制環(huán)，控制器14還可以具體用于:根據(jù)第一電流值iQ1和第二電流值iQ2計算交錯式功率因數(shù)校正電路輸入電流的平均值，將輸入電流的平均值作為電流控制環(huán)的反饋值，其中電流控制環(huán)為PID反饋控制系統(tǒng)；利用電流環(huán)進行控制以保證交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入電流 iin的相位跟隨輸入電壓估算值I的相位。
[0035]本發(fā)明實施例還提供了一種交錯式功率因數(shù)校正電路的控制方法，用于對以上實施例的交錯式功率因數(shù)校正電路進行控制，并且該交錯式功率因數(shù)校正電路的控制方法可以通過以上實施例中的控制器14來執(zhí)行，圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的交錯式功率因數(shù)校正電路的控制方法的示意圖，該交錯式功率因數(shù)校正電路的控制方法包括:
[0036]步驟S31，分別采集第一電流值iQ1和第二電流值iQ2,其中,第一電流值iQ1為在第一開關(guān)管Ql導(dǎo)通時交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入電流值，第二電流值iQ2為在第二開關(guān)管Q2導(dǎo)通時交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入電流值；
[0037]步驟S32，采集輸出電壓值vd。，并使用狀態(tài)觀測器計算得出輸入電壓估算值弋；
[0038]步驟S33，將以上得到的信號量作為電壓電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計算第一目標占空比和第二目標占空比，其中第一目標占空比Dl為第一開關(guān)管控制信號的目標占空比D1，第二目標占空比D2為第二開關(guān)管控制信號的目標占空比，在一般情況下，D1=D2,因此現(xiàn)有技術(shù)中一般采用相同的占空比但相位相差180°的控制信號，對第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2分別進行控制。以上得到的信號量包括:第一電流值iQ1、第二電流值iQ2、輸出電壓值vd。和輸入電壓估算值V
[0039]步驟S34，按照第一目標占空比Dl向第一開關(guān)管Ql發(fā)送第一控制信號，并按照第二目標占空比D2向第二開關(guān)管Q2發(fā)送第二控制信號。[0040]在步驟S34中還可以具體包括:將第一電流值iQ1和第二電流值iQ2作為占空比閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計算占空比調(diào)整值Λ D ;根據(jù)占空比調(diào)整值Λ D計算第一目標占空比的補償值D1*和第二目標占空比的補償值D/;向第一開關(guān)管Ql發(fā)送占空比為第一目標占空比的補償值D1*的第一控制信號，并向第二開關(guān)Q2管發(fā)送占空比為第二目標占空比的補償值D2*的第二控制信號，以保證第一電流值iQ1和第二電流值iQ2相等，并進一步保證通過第一電感LI的電流iu和通過第二電感L2的電流込相等。
[0041]以上步驟中的將第一電流值iQ1和第二電流值iQ2作為占空比閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計算占空比調(diào)整值A(chǔ)D具體可以包括:計算第一電流值iQ1和第二電流值iQ2的差值iQ1_iQ2 ；將差值iQ1_iQ2作為占空比閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計算占空比調(diào)整值Λ D。
[0042]通過步驟S34可以保證通過第一電感LI的電流iu和通過第二電感L2的電流L相等，從而電流平衡。
[0043]計算第一電流值iQ1和第二電流值iQ2的差值iQ1_iQ2之前還可以包括:判斷第一電流值iQ1和第二電流值iQ2是否相等；在iQ1幸Iq2時，執(zhí)行計算第一電流值iffl和第二電流值iQ2的差值iQ1_iQ2的步驟。利用該判斷步驟判斷是否需要進行占空比補償，當前PFC電路電流平衡，可以不進行占空比補償控制，以節(jié)省計算量。
[0044]以上步驟中將差值iQ1_iQJt為占空比閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計算占空比調(diào)整值Λ D具體可以包括:將差值iQ1_iQ2作為占空比閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋量，其中，占空比閉環(huán)控制系統(tǒng)為PID反饋控制系統(tǒng)，該PID反饋控制系統(tǒng)的參考量為O ;根據(jù)差值和參考量利用占空比閉環(huán)控制系統(tǒng)計算占 空比調(diào)整值。
[0045]以上根據(jù)占空比調(diào)整值計算第一目標占空比的補償值D1*和第二目標占空比的補償值D/具體可以包括:第一目標占空比與占空比調(diào)整值相加得到第一目標占空比的補償值，即D^=DJAD ;第二目標占空比減去占空比調(diào)整值得到第二目標占空比的補償值，即D2*=D2- Δ D。
[0046]電壓電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的具體工作步驟可以包括:將輸出電壓值Vdc作為電壓控制環(huán)的反饋值，其中電壓控制環(huán)為PID反饋控制系統(tǒng)；利用電壓控制環(huán)進行控制以保證交錯式功率因數(shù)校正電路的輸出電壓vd。達到輸出電壓目標值Vdc* ;根據(jù)第一電流值iQ1和第二電流值iQ2計算交錯式功率因數(shù)校正電路輸入電流的平均值，將輸入電流的平均值作為電流控制環(huán)的反饋值，其中電流控制環(huán)為PID反饋控制系統(tǒng)；利用電流環(huán)進行控制以保證交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入電流的相位跟隨輸入電壓估算值的相位。
[0047]以下分別結(jié)合控制器14執(zhí)行的控制框圖和主控制流程圖和占空比補償流程圖，對以上實施例的交錯式功率因數(shù)校正電路的控制流程進行說明。圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的交錯式功率因數(shù)校正電路的控制方法的控制框圖，控制器14的控制算法可以包括三個比例積分微分(Proport1nal, Integral and Derivative, PID)控制環(huán)，第一 PID 控制環(huán)為電流控制環(huán)，用于使PFC輸入電流跟隨輸入電壓，并計算出占空比。第二 PID控制環(huán)為電壓控制環(huán)，用于通過負載大小計算出輸入電流的大小，并使PFC輸出電壓升高到一個恒定值即輸出電壓目標值。第三PID控制環(huán)為占空比控制環(huán)，用于輸出計算占空比調(diào)整值Λ D，以保證通過第一電感LI的電流iu和通過第二電感L2的電流L相等。圖4中出現(xiàn)的參數(shù)
中，上標*代表參考量， '表示估計值，具體參數(shù)如下:I為輸入電壓估計值，K為常數(shù)，4為母線電壓參考值，Vd。為采樣值，Pin為輸入功率，Pwt為輸出功率P力輸入功率參考值，/力輸入電流參考值，<為開關(guān)管發(fā)射極與集電極間電壓參考值。
[0048]控制器14的控制流程具體可以為在不同時刻采樣iin與vd。的值，得到iQ1與iQ2的值。然后iin后使用PID控制，使iin相位跟隨4的估計量，Pin=VinX iin,由電容充放電得出與vd。的關(guān)系，通過PID控制使vd。的電壓為一個恒定值，根據(jù)能量守恒，boost升壓電路，在開關(guān)管開通時，電感儲存能量，開關(guān)管關(guān)斷后，通過二極管向電容與負載釋放能量，通過PID
算法得出這個合適的開通時間，算出占空比。由得出占空比D的值。再由電
流補償環(huán)路得出Λ D，對電流進行補償。
[0049]圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的交錯式功率因數(shù)校正電路的控制方法的主程序流程圖，PFC初始化，在不同時刻采樣輸入電流，采樣值經(jīng)過運算放大器放大，送入DSP進行算法處理，通過狀態(tài)觀測器對輸入電壓進行估算，經(jīng)過電壓環(huán)算出負載需要的電流大小，通過電
流環(huán)計算出Vp的值，由于Vin=SLiin+Vp，V in可由狀態(tài)觀測器得出，因此得出Vp=Vin-S L &，
Vp為開關(guān)管發(fā)射極與集電極間電壓。根據(jù)平均電流的概念Vp=(1-D) Vdc,
【權(quán)利要求】
1.一種交錯式功率因數(shù)校正電路的控制方法，該交錯式功率因數(shù)校正電路包括第一升壓轉(zhuǎn)換單元和第二升壓轉(zhuǎn)換單元，所述第一升壓轉(zhuǎn)換單元包括第一開關(guān)管、第一電感和第一二極管，所述第二升壓轉(zhuǎn)換單元包括第二開關(guān)管、第二電感和第二二極管，其中，所述第一電感在所述第一開關(guān)管導(dǎo)通時充電，所述第一電感在所述第一開關(guān)管斷開時通過所述第一二極管向負載放電，所述第二電感在所述第二開關(guān)管導(dǎo)通時充電，所述第二電感在所述第二開關(guān)管斷開時通過所述第二二極管向負載放電，其特征在于，該控制方法包括: 分別采集第一電流值和第二電流值，其中，所述第一電流值為所述第一開關(guān)管導(dǎo)通時所述交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入電流值，所述第二電流值為所述第二開關(guān)管導(dǎo)通時所述交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入電流值； 采集輸出電壓值，并使用狀態(tài)觀測器計算得出輸入電壓估算值； 將所述第一電流值、所述第二電流值、所述輸出電壓值和所述輸入電壓估算值作為電壓電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計算第一目標占空比和第二目標占空比，其中，所述第一目標占空比為所述第一開關(guān)管的控制信號的目標占空比，所述第二目標占空比為所述第二開關(guān)管的控制信號的目標占空比； 按照所述第一目標占空比向所述第一開關(guān)管發(fā)送第一控制信號，并按照所述第二目標占空比向所述第二開關(guān)管發(fā)送第二控制信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交錯式功率因數(shù)校正電路的控制方法，其特征在于，按照所述第一目標占空比向所述第一 開關(guān)管發(fā)送第一控制信號，并按照所述第二目標占空比向所述第二開關(guān)管發(fā)送第二控制信號包括: 將所述第一電流值和所述第二電流值作為占空比閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計算占空比調(diào)整值； 根據(jù)所述占空比調(diào)整值計算所述第一目標占空比的補償值和所述第二目標占空比的補償值； 向所述第一開關(guān)管發(fā)送占空比為所述第一目標占空比的補償值的所述第一控制信號，并向所述第二開關(guān)管發(fā)送占空比為所述第二目標占空比的補償值的所述第二控制信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交錯式功率因數(shù)校正電路的控制方法，其特征在于，將所述第一電流值和所述第二電流值作為占空比閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計算占空比調(diào)整值包括: 計算所述第一電流值和所述第二電流值的差值； 將所述差值作為占空比閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計算占空比調(diào)整值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交錯式功率因數(shù)校正電路的控制方法，其特征在于，在計算所述第一電流值和所述第二電流值的差值之前還包括: 判斷所述第一電流值和所述第二電流值是否相等，其中，在所述第一電流值和所述第二電流值不相等時，計算所述第一電流值和所述第二電流值的差值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交錯式功率因數(shù)校正電路的控制方法，其特征在于，將所述差值作為占空比閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計算占空比調(diào)整值包括: 將所述差值作為所述占空比閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋量，其中，所述占空比閉環(huán)控制系統(tǒng)為PID反饋控制系統(tǒng),該PID反饋控制系統(tǒng)的參考量為O ; 根據(jù)所述差值和所述參考量利用所述占空比閉環(huán)控制系統(tǒng)計算占空比調(diào)整值。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交錯式功率因數(shù)校正電路的控制方法，其特征在于，根據(jù)所述占空比調(diào)整值計算所述第一目標占空比的補償值和所述第二目標占空比的補償值包括: 將所述第一目標占空比與所述占空比調(diào)整值相加得到所述第一目標占空比的補償值； 將所述第二目標占空比減去所述占空比調(diào)整值得到所述第二目標占空比的補償值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交錯式功率因數(shù)校正電路的控制方法，其特征在于，將所述第一電流值、所述第二電流值、所述輸出電壓值和所述輸入電壓估算值作為電壓電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計算第一目標占空比和第二目標占空比包括: 將所述輸出電壓值作為電壓控制環(huán)的反饋值，其中所述電壓控制環(huán)為PID反饋控制系統(tǒng)； 利用所述電壓控制環(huán)進行控制以保證所述交錯式功率因數(shù)校正電路的輸出電壓達到輸出電壓目標值； 根據(jù)所述第一電流值和第二電流值計算所述交錯式功率因數(shù)校正電路輸入電流的平均值，將所述輸入電流的平均值作為電流控制環(huán)的反饋值，其中所述電流控制環(huán)為PID反饋控制系統(tǒng)； 利用所述電流控制環(huán)進行控制以保證所述交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入電流的相位跟隨所述輸入電壓估算值的相位。
8.一種交錯式功率因數(shù)校正電路，包括交錯式功率因數(shù)校正電路包括第一升壓轉(zhuǎn)換單元和第二升壓轉(zhuǎn)換單元，所述第一升壓轉(zhuǎn)換單元包括第一開關(guān)管、第一電感和第一二極管，所述第二升壓轉(zhuǎn)換單元包括第二開關(guān)管、第二電感和第二二極管，其中，所述第一電感在所述第一開關(guān)管導(dǎo)通時充電，所述第一電感在所述第一開關(guān)管斷開時通過所述第一二極管向負載放電，所述第二電感在所述第二開關(guān)管導(dǎo)通時充電，所述第二電感在所述第二開關(guān)管斷開時通過所述第二二極管向負載放電，其特征在于，該交錯式功率因數(shù)校正電路還包括: 輸入電流檢測裝置，設(shè)置在所述交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入端，用于分別采集第一電流值和第二電流值，其中，所述第一電流值為所述第一開關(guān)管導(dǎo)通時所述交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入電流值，所述第二電流值為所述第二開關(guān)管導(dǎo)通時所述交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入電流值； 輸出電壓檢測裝置，設(shè)置在所述交錯式功率因數(shù)校正電路的輸出端，用于采集輸出電壓值； 狀態(tài)觀測器，用于計算得出所述交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入電壓估算值； 控制器，與所述輸入電流檢測裝置、所述輸出電壓檢測裝置、所述狀態(tài)觀測器、所述第一開關(guān)管和所述第二開關(guān)管分別連接，用于將所述第一電流值、所述第二電流值、所述輸出電壓值和所述輸入電壓估算值作為電壓電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計算第一目標占空比和第二目標占空比；按照所述第一目標占空比向所述第一開關(guān)管發(fā)送第一控制信號，并按照所述第二目標占空比向所述第二開關(guān)管發(fā)送第二控制信號，其中所述第一目標占空比為所述第一開關(guān)管的控制信號的目標占空比，所述第二目標占空比為所述第二開關(guān)管的控制?目號的目標占空比。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的交錯式功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述控制器還用于:將所述第一電流值和所述第二電流值作為占空比閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計算占空比調(diào)整值； 根據(jù)所述占空比調(diào)整值計算所述第一目標占空比的補償值和所述第二目標占空比的補償值； 向所述第一開關(guān)管發(fā)送占空比為所述第一目標占空比的補償值的所述第一控制信號，并向所述第二開關(guān)管發(fā)送占空比為所述第二目標占空比的補償值的所述第二控制信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的交錯式功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述控制器還用于: 將所述輸出電壓值作為電壓控制環(huán)的反饋值，其中所述電壓控制環(huán)為PID反饋控制系統(tǒng)； 利用所述電壓控制環(huán)進行控制以保證所述交錯式功率因數(shù)校正電路的輸出電壓達到輸出電壓目標值； 根據(jù)所述第一電流值和第二電流值計算所述交錯式功率因數(shù)校正電路輸入電流的平均值，將所述輸入電 流的平均值作為電流控制環(huán)的反饋值，其中所述電流控制環(huán)為PID反饋控制系統(tǒng)； 利用所述電流控制環(huán)進行控制以保證所述交錯式功率因數(shù)校正電路的輸入電流的相位跟隨所述輸入電壓估算值的相位。
【文檔編號】H02M1/42GK104038042SQ201310068626
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月4日
【發(fā)明者】孫豐濤, 胡晰怡, 呂向前, 楊帆, 孫泉良 申請人:珠海格力電器股份有限公司