功率因數校正電路及其控制方法

2023-06-03 11:46:36 3

功率因數校正電路及其控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種功率因數校正電路及其控制方法。其中，功率因數校正電路包括：校正單元，包括電感和開關模塊；電流檢測單元，用於檢測流通電感的電感電流；電壓環控制單元，用於獲取校正單元的輸出電壓並計算與輸出電壓相對應的調節電壓；電流環控制單元，用於控制開關模塊導通或截止，包括：電阻，第一端與電流檢測單元相連接；積分復位電路，與電壓環控制單元相連接；以及比較器，第一輸入端與電阻的第二端相連接，第二輸入端與積分復位電路的輸出端相連接，輸出端與開關模塊相連接。通過本發明，解決了現有技術中功率因數校正電路的主電路佔用面積大的問題，進而達到了降低主電路電路面積，降低成本投入的效果。
【專利說明】功率因數校正電路及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力電子領域，具體而言，涉及一種功率因數校正電路及其控制方法。【背景技術】
[0002]傳統的升壓型(即，BOOST型)功率因數校正(Power Factor Correction,簡稱PFC)控制電路如圖1所示，通常由校正單元主電路、控制單元電路和檢測單元電路三部分組成，其中，校正單元包括整流模塊1、電感L、絕緣柵雙極型電晶體(Insulated Gate BipolarTransistor，簡稱IGBT)開關模塊、二極體Dl、電容和負載；控制單元包括由乘法器組成的電流環控制電路和電壓環控制電路；檢測單元包括三個信號檢測單元:前饋輸入電壓檢測單元2、電流檢測單元3及反饋輸出電壓檢測單元4。此種基於三個檢測單元的PFC控制電路，需要在主電路上設置三個檢測模塊，使得對於功率因數校正的控制方式不管是硬體實現方式還是軟體的數字實現方式都較複雜；同時，由於採用的檢測單元較多，增加了功率因數校正電路的主電路的成本及面積。
[0003]針對相關技術中功率因數校正電路的主電路佔用面積大的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發明內容】

[0004]本發明的主要目的在於提供一種功率因數校正電路及其控制方法，以解決現有技術中功率因數校正電路的主電路佔用面積大的問題。
[0005]為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種功率因數校正電路，包括:校正單元，包括電感和控制電感儲能或放電的開關模塊；電流檢測單元，檢測端設置在校正單元上，用於檢測流通電感的電感電流；電壓環控制單元，用於獲取校正單元的輸出電壓並計算與輸出電壓相對應的調節電壓；電流環控制單元，與電流檢測單元的輸出端和電壓環控制單元的輸出端分別相連接，用於根據電感電流和調節電壓控制開關模塊導通或截止，其中，電流環控制單元包括:電阻，第一端與電流檢測單元的輸出端相連接；積分復位電路，與電壓環控制單元的輸出端相連接；以及比較器，第一輸入端與電阻的第二端相連接，第二輸入端與積分復位電路的輸出端相連接，輸出端與開關模塊相連接。
[0006]進一步地，功率因數校正電路還包括:輸出電壓估算單元，連接在電流檢測單元的輸出端與電壓環控制單元的輸入端之間，用於根據電感電流計算電感電壓，並通過電感電壓估算校正單元的輸出電壓。
[0007]進一步地，輸出電壓估算單元包括:第一乘法器，連接於電流檢測單元的輸出端，用於在開關模塊導通時根據電感電流計算電感電壓，得到第一電感電壓；第二乘法器，連接於電流檢測單元的輸出端，用於在開關模塊截止時根據電感電流計算電感電壓，得到第二電感電壓；以及加法器，正相輸入端與第一乘法器相連接，反相輸入端與第二乘法器相連接，輸出端與電壓環控制單元的輸入端相連接。
[0008]進一步地,功率因數校正電路還包括:電壓檢測單元，檢測端設置在校正單元上，用於檢測校正単元的輸出電壓，輸出端與電壓環控制單元的輸入端相連接。
[0009]為了實現上述目的，根據本發明的另一方面，提供了一種功率因數校正電路，包括:校正単元，包括電感和控制電感儲能或放電的開關模塊；輸入電壓檢測單元，檢測端設置在校正單元上，用於檢測校正單元的輸入電壓；電流檢測單元，檢測端設置在校正單元上，用於檢測流通電感的電感電流；輸出電壓估算単元，與電流檢測單元的輸出端相連接，用於根據電感電流計算電感電壓，並通過電感電壓估算校正単元的輸出電壓；電壓環控制単元，與輸出電壓估算單元相連接，用於輸出與輸出電壓相對應的調節電壓；電流環控制單元，輸入端與輸入電壓檢測単元的輸出端、電流檢測單元的輸出端和電壓環控制單元的輸出端分別相連接，輸出端與開關模塊相連接。
[0010]進ー步地，輸出電壓估算単元包括:第一乘法器，連接於電流檢測單元的輸出端，用於在開關模塊導通時根據電感電流計算電感電壓，得到第一電感電壓；第二乘法器，連接於電流檢測單元的輸出端，用於在開關模塊截止時根據電感電流計算電感電壓，得到第二電感電壓；以及加法器，正相輸入端與第一乘法器相連接，反相輸入端與第二乘法器相連接，輸出端與電壓環控制單元的輸入端相連接。
[0011]為了實現上述目的，根據本發明的另一方面，提供了一種功率因數校正電路的控制方法，功率因數校正電路包括校正單元和電流檢測單元，其中，校正單元包括電感和控制電感儲能或放電的開關模塊，電流檢測單元用於檢測流通電感的電感電流，控制方法包括:獲取校正単元的輸出電壓；計算與輸出電壓相對應的調節電壓；以及根據電感電流和調節電壓控制開關模塊導通或截止。
[0012]進ー步地， 獲取校正単元的輸出電壓包括:根據電感電流計算電感電壓；以及通過電感電壓估算校正單元的輸出電壓。
[0013]進ー步地，根據電感電流計算電感電壓以及通過電感電壓估算校正単元的輸出電壓包括:在開關模塊導通時根據電感電流計算電感電壓，得到第一電感電壓；在開關模塊截止時根據電感電流計算電感電壓，得到第二電感電壓；以及對第一電感電壓和第二電感電壓進行加法求和，得到輸出電壓。
[0014]進ー步地，控制開關模塊導通或截止包括:控制校正単元的開關周期T和開關模塊的導通佔空比D滿足以下公式:
[0015]
【權利要求】
1.一種功率因數校正電路，其特徵在於，包括: 校正單元，包括電感和控制所述電感儲能或放電的開關模塊； 電流檢測單元，檢測端設置在所述校正單元上，用於檢測流通所述電感的電感電流； 電壓環控制單元，用於獲取所述校正單元的輸出電壓並計算與所述輸出電壓相對應的調節電壓； 電流環控制單元，與所述電流檢測單元的輸出端和所述電壓環控制單元的輸出端分別相連接，用於根據所述電感電流和所述調節電壓控制所述開關模塊導通或截止， 其中， 所述電流環控制單元包括: 電阻，第一端與所述電流檢測單元的輸出端相連接； 積分復位電路，與所述電壓環控制單元的輸出端相連接；以及比較器，第一輸入端與所述電阻的第二端相連接，第二輸入端與所述積分復位電路的輸出端相連接，輸出端與所述開關模塊相連接。
2.根據權利要求1所述的功率因數校正電路，其特徵在於，還包括: 輸出電壓估算單元，連接在所述電流檢測單元的輸出端與所述電壓環控制單元的輸入端之間，用於根據所述電感電流計算所述電感電壓，並通過所述電感電壓估算所述校正單兀的輸出電壓。
3.根據權利要求2所述的功率因數校正電路，其特徵在於，所述輸出電壓估算單元包·括: 第一乘法器，連接於所述電流檢測單元的輸出端，用於在所述開關模塊導通時根據所述電感電流計算所述電感電壓，得到第一電感電壓； 第二乘法器，連接於所述電流檢測單元的輸出端，用於在所述開關模塊截止時根據所述電感電流計算所述電感電壓，得到第二電感電壓；以及 加法器，正相輸入端與所述第一乘法器相連接，反相輸入端與所述第二乘法器相連接，輸出端與所述電壓環控制單元的輸入端相連接。
4.根據權利要求1所述的功率因數校正電路，其特徵在於，還包括: 電壓檢測單元，檢測端設置在所述校正單元上，用於檢測所述校正單元的輸出電壓，輸出端與所述電壓環控制單元的輸入端相連接。
5.一種功率因數校正電路，其特徵在於，包括: 校正單元，包括電感和控制所述電感儲能或放電的開關模塊； 輸入電壓檢測單元，檢測端設置在所述校正單元上，用於檢測所述校正單元的輸入電壓； 電流檢測單元，檢測端設置在所述校正單元上，用於檢測流通所述電感的電感電流；輸出電壓估算單元，與所述電流檢測單元的輸出端相連接，用於根據所述電感電流計算所述電感電壓，並通過所述電感電壓估算所述校正單元的輸出電壓； 電壓環控制單元，與所述輸出電壓估算單元相連接，用於輸出與所述輸出電壓相對應的調節電壓； 電流環控制單元，輸入端與所述輸入電壓檢測單元的輸出端、所述電流檢測單元的輸出端和所述電壓環控制單元的輸出端分別相連接，輸出端與所述開關模塊相連接。
6.根據權利要求5所述的功率因數校正電路，其特徵在於，所述輸出電壓估算單元包括: 第一乘法器，連接於所述電流檢測單元的輸出端，用於在所述開關模塊導通時根據所述電感電流計算所述電感電壓，得到第一電感電壓； 第二乘法器，連接於所述電流檢測單元的輸出端，用於在所述開關模塊截止時根據所述電感電流計算所述電感電壓，得到第二電感電壓；以及 加法器，正相輸入端與所述第一乘法器相連接，反相輸入端與所述第二乘法器相連接，輸出端與所述電壓環控制単元的輸入端相連接。
7.—種功率因數校正電路的控制方法，其特徵在於，功率因數校正電路包括校正単元和電流檢測單元，其中，所述校正單元包括電感和控制所述電感儲能或放電的開關模塊，所述電流檢測單元用於檢測流通所述電感的電感電流，控制方法包括: 獲取所述校正単元的輸出電壓； 計算與所述輸出電壓相對應的調節電壓；以及 根據所述電感電流和所述調節電壓控制所述開關模塊導通或截止。
8.根據權利要求7所述的控制方法，其特徵在於，獲取所述校正単元的輸出電壓包括: 根據所述電感電流計算所述電感電壓；以及 通過所述電感電壓估算所述校正単元的輸出電壓。
9.根據權利要求8所述的控制方法，其特徵在於，根據所述電感電流計算所述電感電壓以及通過所述電感電壓估算所述校正単元的輸出電壓包括: 在所述開關模塊導通時根據所述電感電流計算所述電感電壓，得到第一電感電壓； 在所述開關模塊截止時根據所述電感電流計算所述電感電壓，得到第二電感電壓；以及 對所述第一電感電壓和所述第二電感電壓進行加法求和，得到所述輸出電壓。
10.根據權利要求7所述的控制方法，其特徵在幹，控制所述開關模塊導通或截止包括:控制所述校正単元的開關周期T和所述開關模塊的導通佔空比D滿足以下公式::ば-'.鄭二響 0<(<T 其中，Uni(t)為調節電壓，Rs為電流檢測係數，れ為電感電流。
【文檔編號】H02M1/42GK103595239SQ201210292817
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年8月15日 優先權日:2012年8月15日
【發明者】許敏, 張有林, 郭清風, 米雪濤 申請人:珠海格力電器股份有限公司