本發(fā)明涉及變換器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種升壓型PFC變換器的控制電路。

背景技術(shù)：

三相六開關(guān)Boost型PFC(Power Factor Correction，功率因數(shù)校正)變換器工作在電流連續(xù)模式下，因此輸入電感電流和開關(guān)電流應力比較小，開關(guān)器件的電壓應力小，變換器效率較高，三相六管Boost型PFC變換器具有輸入電流波形質(zhì)量好，輸出電壓穩(wěn)定的優(yōu)點，其主要拓撲如圖1所示，其包括三個橋臂，每一橋臂包括一個電感、兩個開關(guān)管以及與開關(guān)管并聯(lián)的二極管，在輸出端設置一電容和電阻。但是圖1中的開關(guān)管的硬開關(guān)與二極管的反向恢復電流帶來很多問題，限制了變換器開關(guān)頻率的提高，產(chǎn)生很大的電磁干擾等。

現(xiàn)有技術(shù)中，為了解決上述問題，在圖1的電路上加入一些輔助電路，實現(xiàn)開關(guān)管的軟開關(guān)工作同時抑制二極管的反向恢復問題。如圖2所示為基于復合有源箝位ZVS三相Boost型PFC變換器，其由于結(jié)構(gòu)簡單而具有一定的優(yōu)勢。如圖2所示，其加入了輔助開關(guān)管S7及與之電連接的電容、二極管以及電感。

當前，對圖2所示的變換器是通過改進的空間矢量調(diào)制方法來實現(xiàn)，該改進型空間矢量調(diào)制方法把一個工頻輸入周期分成12個扇區(qū)，也就是把傳統(tǒng)的空間矢量調(diào)制方法分成6個扇區(qū)中的每一個扇區(qū)再分成兩個，形成12個。在按照空間矢量調(diào)制的方法給出兩個基本矢量和零矢量，通過控制三個矢量的時間來實現(xiàn)調(diào)制，從而實現(xiàn)三相輸入電流矢量按照一個圓軌跡進行旋轉(zhuǎn)。

現(xiàn)有技術(shù)的控制方法存在以下缺點：

1、通過改進的SVM空間矢量調(diào)制方法來實現(xiàn)三相Boost型PFC變換器控制算法復雜。

2、通過智能芯片(DSP、MCU)來實現(xiàn)，需要各種外圍資源配合程序的開發(fā)來實現(xiàn)，開發(fā)周期長。

3、控制器的成本高。

4、相關(guān)理論比較抽象，晦澀。

5、技術(shù)不易普及推廣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種升壓型PFC變換器的控制電路，能夠降低成本，并且控制簡單，技術(shù)極易推廣。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：提供一種升壓型PFC變換器的控制電路，變換器為三相六開關(guān)變換器，其包括六個主開關(guān)管和一個輔開關(guān)管，該控制電路包括：

區(qū)間選擇電路，把輸入電壓信號以60°相位為間隔分成6個區(qū)間；

用于選擇所需的兩個電流絕對值信號；

積分電路，用于獲取一個電流比較信號；

兩路合并電路，用于將兩個電流絕對值信號進行交叉合并，得到兩個電流合并信號；

兩路比較電路，用于將電流比較信號分別與兩個電流合并信號進行比較，以得到兩個脈寬調(diào)制信號；

區(qū)間選擇電路選擇兩個脈寬調(diào)制信號作為主開關(guān)管的驅(qū)動信號，以驅(qū)動變換器的其中兩個主開關(guān)管。

其中，控制電路進一步包括：

兩路濾波器，用于分別對兩個電流絕對信號進行濾波。

其中，濾波器為低通濾波器。

其中，控制電路進一步包括：

兩路觸發(fā)器，用于分別根據(jù)復位信號來輸出脈寬調(diào)制信號；

輸出邏輯電路，用于接收脈寬調(diào)制信號，并接收區(qū)間選擇電路的選擇信號，以驅(qū)動變換器的開關(guān)管。

其中，控制電路進一步包括：

傳感器，用于獲取變換器的電流；

整流電路，用于將變換器的電流進行整流，以獲得電流絕對值信號。

其中，傳感器為霍爾傳感器。

其中，控制電路還包括：

多路模擬開關(guān)，用于接收電流絕對值信號，并接收區(qū)間選擇電路的選擇信號，以選擇出所需的兩個電流絕對值信號。

其中，控制電路還包括：

電壓隔離采集器，用于獲取直流電壓。

比較器，用于將直流電壓和參考電壓進行比較，以獲取一個誤差信號；

調(diào)節(jié)器，用于根據(jù)誤差信號調(diào)節(jié)出一個控制信號；

積分電路根據(jù)控制信號獲取一個電流比較信號。

其中，積分電路為可復位積分電路。

其中，積分電路包括積分電阻、積分電容、復位開關(guān)、積分比較器以及積分器，其中：

積分電阻的一端電連接調(diào)節(jié)器的輸出端以及積分器的一輸入端，積分電阻的另一端分別電連接積分電容以及復位開關(guān)的一端以及比較器的一輸入端；

比較器的另一輸入端接地，比較器的輸出端電連接積分器的另一輸入端以及復位開關(guān)和積分電容的另一端；

復位開關(guān)的控制端接收復位信號。

本發(fā)明的有益效果是：區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明提供一種升壓型PFC變換器的控制電路，變換器為三相六開關(guān)變換器，其包括六個主開關(guān)管和一個輔開關(guān)管，該控制電路包括：區(qū)間選擇電路，用于選擇所需的兩個電流絕對值信號；積分電路，用于獲取一個電流比較信號；兩路合并電路，用于將兩個電流絕對值信號進行交叉合并，得到兩個電流合并信號；兩路比較電路，用于將電流比較信號分別與兩個電流合并信號進行比較，以得到兩個脈寬調(diào)制信號；區(qū)間選擇電路選擇兩個脈寬調(diào)制信號作為主開關(guān)驅(qū)動信號，以驅(qū)動變換器的其中兩個主開關(guān)管。因此，本發(fā)明能夠降低成本，并且控制簡單，技術(shù)極易推廣。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的變換器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是改進后的三相六開關(guān)變換器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例提供的一種變換器的控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3所示的輔開關(guān)管控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是輸入相電壓和輸入相電流的波形圖；

圖6是主開關(guān)管與輔助開關(guān)管的ZVS的波形圖。

具體實施方式

請參閱圖2和圖3，圖2是三相六開關(guān)變換器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是本發(fā)明實施例提供的一種升壓型PFC變換器的控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖。首先如圖2所示，三相六開關(guān)變換器包括三個并聯(lián)的橋臂電路21-23以及一個輔助電路24。其中，輔助電路24設置在橋臂電路與輸出端之間。每一個橋臂電路包括一電感、兩個開關(guān)管、兩個二極管以及兩個電容。如橋臂電路21包括電感La、開關(guān)管S1和S2、二極管V1和V2以及電容C1和C2。其中，電感La的一端接收電壓信號Va、另一端分別電連接開關(guān)管S1的發(fā)射機以及開關(guān)管S2的集電極。開關(guān)管S1和S2的基極分別接收驅(qū)動信號A1和A2，開關(guān)管S1的集電極電連接橋臂電路22和23以及輔助電路24。開關(guān)管S2的發(fā)射極電連接橋臂電路22和23。二極管V1和V2分別與開關(guān)管S1和S2并聯(lián)，電容C1和C2分別與開關(guān)管S1和S2并聯(lián)。

同理，其他橋臂電路22和23的連接方式如橋臂電路21的相同，在此不再贅述。

在橋臂電路和輸出端之間設置輔助電路24。輔助電路24包括電感Lr、電容Cr和C7、二極管V7以及開關(guān)管S7。其中，電感Lr一端與橋臂電路電連接，另一端與輸出端電連接，開關(guān)管S7的發(fā)射機和集電極分別與橋臂電路和電容Cr的一端電連接，基極接收驅(qū)動信號A7。電容Cr的另一端與輸出端電連接。電容C7和二極管V7分別與開關(guān)管S7并聯(lián)。

其中，開關(guān)管S1-S6為主開關(guān)管，開關(guān)管S7為輔開關(guān)管。

再如圖3所示，控制電路30包括主開關(guān)控制電路31以及輔開關(guān)控制電路32。

其中，主開關(guān)控制電路31用于輸出主開關(guān)管的驅(qū)動信號，以驅(qū)動其中兩個主開關(guān)管。

輔開關(guān)控制電路32用于提供復位信號給主開關(guān)控制電路31，以控制主開關(guān)控制電路31對主開關(guān)管的控制，進一步的，輔開關(guān)控制電路32進一步輸出輔開關(guān)管的驅(qū)動信號A7，以對輔開關(guān)管S7進行控制。

本實施例中，主開關(guān)控制電路31包括區(qū)間選擇電路311、積分電路312、合并電路313以及比較電路314。

其中，區(qū)間選擇電路311用于選擇所需的兩個電流絕對值信號。具體的，控制電路30進一步包括傳感器(圖未示出)、整流電路(圖未示出)以及多路模擬開關(guān)315。本實施例首先通過傳感器獲取變換器的電流，具體是獲取變換器的三相電流ia、ib以及ic。然后整流電路將變換器的三相電流進行整流，以獲得電流絕對值信號。這樣，當電流為正的時候，電流波形不變，電流為負的時候，輸出為電流信號極性取反，如圖3中的正負相電流ia、-ia、ib、-ib、ic以及-ic的輸入。其中，傳感器優(yōu)選為霍爾傳感器。

多路模擬開關(guān)315接收電流絕對值信號ia、-ia、ib、-ib、ic以及-ic，并接收區(qū)間選擇電路311的選擇信號，以選擇出所需的兩個電流絕對值信號。

積分電路312用于獲取一個電流比較信號。

具體的，控制電路30還包括電壓隔離采集器(圖未示)、比較器316以及調(diào)節(jié)器317。其中，電壓隔離采集器用于獲取直流電壓V0。電壓隔離采集器優(yōu)選為隔離電壓隔離采集器。比較器316用于將直流電壓V0和參考電壓Vref進行比較，以獲取一個誤差信號。調(diào)節(jié)器317用于根據(jù)誤差信號調(diào)節(jié)出一個控制信號。積分電路312根據(jù)控制信號獲取一個電流比較信號。該電流比較信號為鋸齒波信號。

本實施例的積分電路312為可復位積分電路。具體而言，積分電路312包括積分電阻3121、積分電容3122、復位開關(guān)3123、積分比較器3124以及積分器3125。其中，積分電阻3121的一端電連接調(diào)節(jié)器317的輸出端以及積分器3125的一輸入端，積分電阻3121的另一端分別電連接積分電容3122以及復位開關(guān)3123的一端以及比較器3124的一輸入端。比較器3124的另一輸入端接地，比較器3124的輸出端電連接積分器3125的另一輸入端以及復位開關(guān)3123和積分電容3122的另一端。復位開關(guān)3123的控制端接收復位信號。

合并電路313為兩路，分別為3131和3132，用于將兩個電流絕對值信號進行交叉合并，得到兩個電流合并信號。

比較電路314為兩路，分別為3141和3142，用于將電流比較信號分別與兩個電流合并信號進行比較，以得到兩個脈寬調(diào)制信號。

區(qū)間選擇電路311選擇兩個脈寬調(diào)制信號作為主開關(guān)管的驅(qū)動信號，以驅(qū)動變換器的其中兩個主開關(guān)管。

進一步，控制電路30還包括濾波器318，同樣為兩路，分別為3181和3182，其用于分別對兩個電流絕對信號進行濾波。其中，濾波器318為低通濾波器。

進一步，控制電路10還包括觸發(fā)器319以及輸出邏輯電路320。其中，觸發(fā)器319為兩路，分別為3191和3192，用于分別根據(jù)復位信號來輸出脈寬調(diào)制信號。輸出邏輯電路320用于接收脈寬調(diào)制信號，并接收區(qū)間選擇電路311的選擇信號，輸出驅(qū)動信號A1-A6的任意兩個，以驅(qū)動變換器的其中兩個主開關(guān)管。其余的4個主開關(guān)管保存關(guān)閉狀態(tài)。其中，驅(qū)動信號A1-A6分別驅(qū)動開關(guān)管S1-S6。

以上介紹的是主開關(guān)控制電路31的結(jié)構(gòu)，以下將介紹輔開關(guān)控制電路32的結(jié)構(gòu)。請一并參閱圖4。

如圖4所示，輔開關(guān)控制電路32包括第一控制單元321和第二控制單元322。其中，第一控制單元321包括第一支路3211和第二支路3212，其中第一支路3211接收時鐘信號，并根據(jù)時鐘信號輸出輔開關(guān)管的驅(qū)動信號A7，第二支路3212接收時鐘信號，并根據(jù)時鐘信號輸出復位初始信號。其中，時鐘信號和驅(qū)動信號A7互為反向信號。

第一支路3211包括一非門電路3213，非門電路3213的輸入端接收時鐘信號，輸出端對時鐘信號進行反向，得到驅(qū)動信號A7。

第二支路3212包括電阻3214、電容3215以及與門電路3216，其中，電阻3214的一端接收時鐘信號，另一端電連接電容3215的一端以及與門電路3216的一輸入端。電容3215的另一端接地。與門電路3216的另一輸入端接收時鐘信號，與門電路3216的輸出端輸出復位初始信號。

第二控制單元322接收復位初始信號，并根據(jù)復位初始信號輸出復位信號。具體的，第二控制單元322包括兩個與門電路3221和3222、一個非門電路3223、一個電阻3224以及一個電容3225。其中，電阻3224的一端接收復位初始信號，電阻3224的另一端電連接電容3225的一端以及與門電路3221的其中一輸入端。電容3225的另一端接地。與門電路3221的另一輸入端接收復位初始信號，輸出端電連接非門電路3223的輸入端。與門電路3222的一輸入端接收復位初始信號，另一輸入端與非門電路3223的輸出端電連接，與門電路3222的輸出端輸出復位信號。

本實施例中，根據(jù)變換器的橋臂電壓的諧振時間來設置驅(qū)動信號與復位信號的時間。第二控制單元322在輸出驅(qū)動信號來驅(qū)動輔助開關(guān)管S7關(guān)閉后，在橋臂電壓諧振到零時，再輸出復位信號驅(qū)動橋臂的主開關(guān)管。

其中，時鐘信號的頻率是復位信號的至少兩倍。本實施例，時鐘信號的頻率優(yōu)選是復位信號的兩倍。

通過上述的控制電路，可以實現(xiàn)變換器的軟開關(guān)，為了驗證本發(fā)明的正確性，請再參閱圖2所示。Va、Vb以及Vc為三相輸入相電壓幅度，設置成170V輸入，輸出電壓設置500V，電容C1～C7設置為10nF，諧振電感Lr設置為50uH，鉗位電容Cr設置為480uF，負載R設置為10Ω(25KW輸出)，支撐電容C設置成1000uF。則輸入相電壓Va、Vb以及Vc和輸入相電流ia、ib以及ic的波形如圖5所示。變換器的輸入功率因數(shù)接近1，相電流波形正弦化，并基本跟隨相電壓波形。

本實施例的主開關(guān)管與輔助開關(guān)管的ZVS(Zero Voltage Switch，零電壓開關(guān))實現(xiàn)如圖6所示。圖6所示的長虛線時刻是主開關(guān)管開通時刻，是在dc-link下降到零后才打開，實現(xiàn)了零電壓開通，短虛線時刻是輔助開關(guān)管開通時刻，是在輔助開光管S7兩端電壓下降到零的時候才打開，也實現(xiàn)了零電壓開通的目的，由于主開關(guān)管和輔助開關(guān)管都并聯(lián)了一個電容，所以可以認為開關(guān)管是零電壓關(guān)斷的(電容電壓不能突變，需要有充電時間)，因此，該系統(tǒng)實現(xiàn)了所有開關(guān)管的軟開關(guān)工作。

綜上，本發(fā)明通過簡單的電路就能實現(xiàn)變換器的軟開關(guān)功能，成本低，并且控制簡單，技術(shù)極易推廣。

以上僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。