一種pfc控制方法和控制裝置製造方法
2023-09-23 03:06:05 1
一種pfc控制方法和控制裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種PFC控制方法和裝置，將市電交流電壓與一不失真的標準同相正弦波基波進行比較，最終得到帶有適量基波的失真信號，失真信號反映了市電的畸變情況，利用這個信號去控制PFC裝置的工作電流，使得PFC裝置的工作電流在市電的半波波形中，瞬間出現重載時，本裝置消耗很小的工作電流或不消耗，而在相對輕載瞬間，消耗較大的工作電流，來減小市電電壓波形失真，這樣實現用電單元的整體PF值升高，用電單元中存在其它畸變負載，PFC裝置仍可良好工作，用電單元整體PF值被提升。
【專利說明】ー種PFC控制方法和控制裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於功率因數校正(PFC)裝置的PFC控制方法，本發明還涉及使用上述方法的控制裝置。
【背景技術】
[0002]エ業與民用都經常需要把各種電網交流電壓變成直流，甚至是隔離的直流電，隨著國家標準對用電器的功率因數(PF)的進ー步要求，目前，對消耗功率75W以上的開關電源都有功率因數要求，即要求電路的工作電流波形基本和電壓波形相同。
[0003]目前已有功率因數校正電路解決這ー問題，功率因數校正電路簡稱為PFC電路，是 Power Factor Correction 的縮寫。
[0004]注:75W數據來源於中國國家標準GB17625.1-1998，名為《低壓電氣及電子設備發出的諧波電流限值(設備每相輸入電流< 16A)》。
[0005]傳統的BOOST功率因數校正器已經良好地解決了這ー問題，其工作原理可以參見電子エ業出版社的《開關電源的原理與設計》第190頁、191頁，該書ISBN號7-121-00211-6。
[0006]精確地說，功率因數是指輸入有功功率和輸入視在功率的比值；傳統的功率因數校正器也分為無源和有源兩種，有源功率因數校正(APFC:ActiVe Power FactorCorrection)目前得到廣泛應用，目前APFC電路的常用拓撲有:升壓式(Boost);降壓式(Buck);升/降壓式(Buck/Boost);反激式(Flyback),而且直接簡稱為PFC電路。而控制方法也很多，電感電流斷續控制法，電感電流臨界連續控制法，電流峰值控制法，電流滯環控制法，平均電流控制法，單周期控制法，它們的共同特點就是要求PFC電路的工作電流波形基本和電壓波形相同。
[0007]現有的PFC這種電流波形和電壓波形同步的方法，在輸入交流電為標準的正弦波吋，效果很好，圖1電壓曲線(圖1中上圖y軸U對應的曲線)示出了我國市電的在標稱220VAC下的波形，其峰值為311V，圖1中電流曲線(圖1中上圖y軸I對應的曲線)示出了現有的PFC電路的工作電流波形，電壓電流同相，較理想的PFC電路就是為了獲得這種純電阻特性的用電性能。
[0008]事實上，エ業用電和市電的電壓波形由於各種原因，都不是標準的正弦波，圖2示出的電壓波形，就是廣州蘿崗區滄聯エ業園在2013年6月24日早上8:32分採集的エ業用電波形，此時大部份エ廠已上班；因為示波器的最大輸入電壓峰峰值僅為300V左右，為了方便看到波形，使用了整流電路對交流電整流後，無任何濾波電容，帶上4.7K/20W的功率電阻作為負載，示波器接在功率電阻兩端採集而得，示波器為安捷倫DS0-X3024A數字示波器。
[0009]眾所周知，肉眼能觀察到的失真，失真度都大於10%，對於圖2示出的電壓波形，現有PFC在這種失真的交流電壓下得到的電流波形如圖3所示，這種純電阻特性的PFC電路，其電流相位與電壓相位同相。現有PFC電路對於已失真的交流電壓波形並沒有直接的改善作用。
[0010]圖4示出了現有PFC電路在電カ系統中的不足，交流電源AC輸出的為標準的正弦波，如圖4中的I所指；因超導體供電目前仍無法普及，故設置電阻Rol和Ro2為供電線路的等效內阻，而負載RLl為除了用電單元5以外的所有用電負載的等效體，一般情況下，負載RLl為非線性負載，其端電壓為失真的波形，如圖4中的2所指；電阻Ro3和Ro4為用電単元5的供電線路的等效內阻，負載RL2為用電単元5的負載。
[0011]當用電單元5為ー個良好的功率因數示範單位吋，即負載RL2為純阻性的PFC電路，那麼用電單元5的供電端3、4之間，一祥存在失真的供電波形，從圖4不難分析出，這個波形只是幅值低一點，如圖4中的2所指。
[0012]由於相關標準的約束，如筆記本電腦的電源適配器、手機充電器、可控矽調速風扇等都不帶有功率因素校正。在這裡，把這種非純阻性的負載統稱為畸變負載，儘管功率小，但數量眾多，引起圖4中負載RLl的消耗電流畸變，負載RLl的端電壓也出現畸變，相應地，用電單元5中使用現有技術的PFC電路時，流過電阻Ro3和Ro4的電流仍是畸變的。
[0013]當用電單元5的供電端3、4之間還接有畸變負載時，流過電阻Ro3或Ro4的電流畸變進ー步惡化。流過電阻Ro3或Ro4的電流即為用電單元5的用電單元的工作電流。
[0014]綜上，現有PFC電路在電カ系統中的不足主要有兩點:
[0015](I)無法改善現有PFC電路所在的用電單元的工作電流波形；
[0016](2)用電單元中存在其它畸變負載，用電單元的工作電流波形進ー步惡化。
[0017]即現有PFC電路在電カ系統中對周邊的已失真的電流沒有改善作用。
【發明內容】
[0018]有鑑如此，本發明的目的是在於要解決現有PFC電路存在的不足，提供ー種PFC控制方法對用電單元中已失真的電流有改善作用，當用電單元中存在其它畸變負載時，本發明可以改善用電單元的工作電流，使得用電單元的整體PF值得到提高。
[0019]本發明的另一目的還在於提供ー種使用上述方法的控制裝置。
[0020]本發明的目的是這樣實現的，一種用於PFC裝置的PFC控制方法，檢測PFC裝置輸入端的輸入交流電電壓波形，並把所述的輸入的交流電電壓波形不失真地衰減至第一有效值的電壓波形，將所述的第一有效值的電壓波形與第一標準基波進行減法運算，得到第一波形，所述第一標準基波的有效值等於所述的第一有效值、且與所述的第一有效值的電壓波形同頻同相；所述的第一波形的有效值與所述的第一有效值的比值為失真度；再採用加法器把所述的第一波形和第二標準基波相加得到第二波形；所述的第二標準基波和所述的輸入的交流電同頻同相，並且，當所述的失真度大於第一限定值時，所述的第二標準基波的有效值為零；當所述的失真度在所述的第一限定值以下時，所述的第二標準基波的有效值反比於所述的失真度；所述的PFC裝置中採用電流反饋式開關變換器，使得所述的PFC裝置輸入端電流波形跟隨所述的第二波形絕對值。
[0021]本發明還提供ー種PFC控制裝置，包括:
[0022]一衰減單元，用於將所述的輸入的交流電電壓波形不失真地衰減至第一有效值；
[0023]—第一標準基波生成單兀，用於生成一個有效值等於所述的第一有效值、並與輸入的交流電同頻同相的第一標準基波；[0024]一減法運算放大單元，用於將所述的第一有效值的電壓波形與第一標準基波進行減法運算，得到第一波形；
[0025]—第二標準基波生成単元，用於生成與輸入的交流電同頻同相的第二標準基波，並且，當所述的失真度大於第一限定值時，所述的第二標準基波的有效值為零；當所述的失真度在所述的第一限定值以下時，所述的第二標準基波的有效值反比於所述的失真度；所述第一波形的有效值與所述第一有效值的比值為失真度；
[0026]一求和單元，用於將所述的第一波形和第二標準基波相加得到第二波形；
[0027]所述第二波形的絕對值作為控制PFC裝置輸入端電流波形的電流反饋跟隨值；即使得PFC裝置輸入端電流波形跟隨所述的第二波形絕對值。
[0028]按前文描述的技術方案，檢測輸入的交流電的電壓波形，並把輸入的交流電電壓波形不失真地衰減至第一有效值，這是因為PFC裝置一般工作在市電下，輸入電壓很高，衰減成低壓，以確保後續的電路不被損壞，使用常見的分壓電阻即可實現這個功能；第一有效值的電壓波形與一個有效值等於第一有效值、同頻同相的第一標準基波進行減法運算，得到第一波形，第一有效值的電壓波形，為已失真的市電波形，減去有效值相等的第一標準基波，得到的第一波形即為失真波形。已失真的市電波形若如前文所述，是在接近峰頂時被「削頂」，那麼，減去有效值相等的標準基波後，得到的「第一波形」為對應在「削頂時」輸出電壓更低的失真波形。當失真度大於第一限定值時，第二標準基波的有效值為零，即第二波形和第一波形是相等的，PFC裝置中的開關變換器，採用電流反饋技木，使得PFC裝置的輸入端電流波形跟隨第二波形，即跟隨第一波形。
[0029]即當市電波形在接近峰頂時被「削頂」對應的時刻，PFC裝置的輸入端電流波形在這時消耗電流更小，甚至為零。市電波形在接近峰頂時被「削頂」對應的時刻，正是因為各種其它電器的峰值整流電路引起，消耗電流極大，通過供電線的內阻引起市電波形失真，而本發明的PFC控制方法，就是通過把已失真的市電波形，與一個標準基波比較，標準基波是一個乾淨的純正正弦波，其自身失真度極低，比較後，比標準基波低的電壓區間，說明在這個區間，市電被其它電器消耗的電流過大，而在這個區間，本發明的PFC控制方法所控制的PFC裝置，消耗電流較小；相應地，與標準基波相比，最低的電壓對應的區間，因為PFC裝置電路本身的電流反饋技木，PFC裝置的輸入端電流可以降至零。
[0030]即實現了，當用電單元中其它用電器，消耗的電流大，而PFC裝置通過被動的失真檢測，在其它電器耗電大的區間，本發明可以使PFC裝置減小工作電流，甚至降為零，這樣使得用電單元整體的PF值升高。
[0031]當輸入的市電波形失真很小時，市電波形與標準基波比較後，第一波形的電壓接近零，若不採取特殊措施，後續電路的電流反饋技術無法直接跟蹤第一波形來工作。用加法器把第一波形和第二標準基波相加得到第二波形，失真度在第一限定值以下時，第二標準基波的有效值反比於失真度，即第一波形的電壓接近零，即失真度越接近零，第二標準基波的有效值越高，這樣，得到的第二波形中基波的成份越多，PFC裝置中的開關變換器，採用電流反饋技術，使得PFC裝置的輸入端電流波形跟隨第二波形。這時，隨著失真度的降低，本控制方法越來越接近傳統的PFC控制效果。
[0032]通過上述工作原理，可以看出本發明的有益效果為:
[0033](I)改善所在的用電單元的工作電流波形，使得用電單元整體的PF值升高；[0034](2)用電單元中存在其它畸變負載，PFC裝置仍可良好工作；
[0035](3)由於用電単元整體PF值被提升，風力、光伏發電的逆電器向市電供電變得容易。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036]圖1為現有的PFC電路的工作電壓、電流波形圖；
[0037]圖2為實測廣州某地的市電經整流帶純阻負載的波形圖；
[0038]圖3為現有PFC在失真的交流電壓下得到的電流波形圖；
[0039]圖4為說明現有PFC電路在電カ系統中的等效電路圖；
[0040]圖5為本發明第一實施例原理框圖；
[0041]圖6為本發明第二實施例原理框圖。
【具體實施方式】
[0042]第一實施例
[0043]圖5示出了第一實施例的原理框圖，示出了應用本發明方法的採用電流反饋式PFC裝置，包括:由四個整流ニ極管Da、Db、Dc、Dd組成的整流橋，以及電感LI和功率管Ql、ニ極管D1、電容Cl組成的經典Boost PFC電路拓撲；以及反饋信號衰減單元1/H、比較器單元、電流峰值檢測電路IA組成電流反饋部分；比較器單元還包括內置的電流誤差放大器、脈寬調製器和驅動器等，屬於現有技木，圖5中未畫出，其負載是一個經典PFC電路拓撲的主功率MOS管Ql ;衰減單元1/H內部還包括內置的基準電壓和誤差放大器，也屬於現有技術，圖5中未畫出，衰減單元的功能是分壓，也作分壓器。其PFC控制裝置採用本發明的控制方法控制，由衰減器1/K、波形恢復單元、BEF濾波單元、限幅單元、BPF濾波單元、壓控放大器Al、求和電路A2、精密全波整流電路A3、乘法器M。
[0044]精密全波整流電路A3的輸出值Y就是本發明控制方法得到的信號，方法包括:圖5的PFC裝置中，檢測輸入的交流電電壓UAC經整流輸出半波波形W1，並通過衰減器1/K、波形恢復單元把輸入的交流電Ua。不失真地衰減到第一有效值，在圖5中，是經波形恢復單元逐周期反相成正常的正弦波，即圖5中波形WRl對應的有效值，也記作WRl ;第一有效值WRl的電壓波形與一個有效值等於第一有效值、同頻同相的第一標準基波進行減法運算，得到第一波形WFl，在圖5中，是通過BEF濾波單元電路實現這一功能，BEF濾波單元電路為帶阻濾波器，濾除了波形WRl的基波，同頻同相的第一標準基波為帶阻濾波器BEF濾波單元的虛擬波，自動等於第一有效值WR1，即為エ頻交流電的基波，BEF濾波單元的輸出即為エ頻交流電的失真波形，即為所述的第一波形，如圖5中WFl所指的點對應的波形；
[0045]顯然，本文中提及的標準基波是指失真度為零的正弦波，且與輸入的交流電同頻率同相位，簡稱同頻同相，即與第一有效值的電壓波形也同頻同相；
[0046]很顯然，第一波形WFl的有效值與第一有效值WRl的比值為失真度THD，採用加法器A2把第一波形WFl和第二標準基波WS2相加得到第二波形WF2，第二標準基波WS2和輸入的交流電同頻同相，在圖5中，是通過BPF濾波單元電路實現這一功能，BPF濾波單元電路為帶通濾波器，第一有效值WRl經過限幅電路後，再經過BPF濾波單元就可以得到純淨的、和輸入的交流電同頻同相的第二標準基波WS2 ；[0047]當失真度THD大於第一限定值時，第二標準基波WS2的有效值為零，失真度在第一限定值以下時，第二標準基波的有效值反比於失真度THD，PFC裝置中的開關變換器，採用電流反饋技木，使得PFC裝置的輸入端電流iL波形跟隨第二波形WF2的絕對值；
[0048]圖5中利用壓控放大器Al實現上述功能，當BEF濾波單元輸出的第一波形WFl的有效值小時，即在失真度在第一限定值以下時，壓控放大器Al的増益高；當BEF濾波單元輸出的第一波形WFl的有效值大時，失真度大於第一限定值時，壓控放大器Al的增益極低，甚至為零；
[0049]圖5是通過精密全波整流電路A3對第二波形WF2精密整流獲得絕對值；
[0050]PFC裝置的輸出電壓Vo，即濾波電容Cl的端電壓，經衰減單元1/H內部電路分壓，並和衰減單元1/H內部的基準電壓Vr比較後，輸入給衰減單元1/H內部的誤差放大器VA處理，得到輸出電壓信號X ;
[0051]精密全波整流電路A3的輸出絕對值Y和上述的輸出電壓信號X共同加到乘法器M的輸入端，乘法器M的輸出端Z=XY，乘法器M的輸出Z作為電流反饋控制的基準信號，交給比較器單元，與電流峰值檢測電路IA輸出的開關電流iS檢測值比較後，經過比較器內置的電流誤差放大器CA加到內置的PWM及驅動器，以控制主功率MOS管Ql的通斷，從而使輸入電流(即電感LI的電流)iL的波形與精密全波整流電路A3的輸出值Y波形基本一致。
[0052]這樣實現了當輸入的市電波形失真很小時，市電波形與標準基波比較後，得到的第一波形WFl的電壓接近零，若不採取特殊措施，後續電路的電流反饋技術無法直接跟蹤第一波形WFl來工作。第一限定值就是為了解決這ー問題而設定的，用求和電路A2把第一波形WFl和第二標準基波WS2相加得到第二波形WF2，失真度在第一限定值以下時，第二標準基波WS2的有效值反比於失真度，即第一波形的電壓接近零，即失真度越接近零，第二標準基波的有效值越高，這樣，得到的第二波形WF2中基波的成份越多，本發明的PFC裝置中的開關變換器，採用電流反饋技術，使得PFC裝置的輸入端電流iL波形跟隨第二波形的絕對值Y。這時，隨著失真度的降低，本發明控制方法越來越接近傳統的PFC控制效果。根據PFC裝置的功率以及想得到的校正效果，即本發明的PFC裝置最大允許的其它畸變負載功率，來確定第一限定值的大小。
[0053]如同技術方案中的工作原理，本發明實現了對用電單元電路中的失真電壓波形檢測，在交流電電壓的半波中，電壓相對較高時刻，即供電線路中用電負載相對輕時刻，實現PFC裝置工作或消耗電流較大；在交流電電壓的半波中，電壓相對較低時刻，即供電線路中用電負載相對重時刻，實現PFC裝置消耗電流為零或較小，這樣實現了對用電單元的整體PF值校正，使用電單元整體的電流諧波大為減少，提高了用電單元的輸入端功率因數，並且，當用電單元本身的功率因數很高吋，本發明的控制方法仍可實現PFC裝置良好地工作，從而實現發明目的。
[0054]當電感電流峰值按失真度規律變化時，從零變化到交流電半波同期中最大值時，會隨失真波形出現在某ー時刻，主功率MOS管Ql的佔空比D的變化也是隨精密全波整流電路A3的輸出值Y和所在半波的某個位置決定的，即半個エ頻周期內，佔空比有時大於0.5，有時小於0.5 ;因此有可能產生次諧波振蕩(Sub-harmonic oscillation)。為了防止次諧波振蕩的出現，在比較器的輸入端增加ー個斜率補償函數(Slope compensation)或稱斜坡(Ramp)補償函數，如圖5中SCl所示，以便在佔空比廣泛變化範圍內，電路能穩定工作。採用其它如電流滯環控制方式工作，SCl這部份可以省去。
[0055]從原理上說，任何ー種DC-DC變換器拓撲，如Buck，Boost, Fly back, SEPIC，乃至Cuk變換器都可以用做PFC的主電路。但是，由於Boost變換器的特殊優點，更廣泛地應用於PFC。實施例ー僅以Boost電流峰值PFC採用本發明的控制方法實現的PFC裝置為例，說明本發明的PFC控制方法和裝置電路的基本工作原理。
[0056]第一實施例採用了濾波電路實現了本發明PFC控制方法以及控制裝置，電流檢測電路IA工作在峰值檢測下，也可以工作在平均值上，相應地，比較器的工作方式也需調整，但這不影響本發明的PFC控制方法的工作方式。本發明也可以採用運算電路實現本發明PFC控制方法以及裝置，如下述第二實施例。
[0057]第二實施例
[0058]圖6示出了第二實施例的原理框圖，示出了應用本發明方法的PFC裝置，包括:由四個整流ニ極管Da、Db、Dc、Dd組成的整流橋，以及電感LI和功率管Ql、ニ極管D1、電容Cl組成的經典Boost PFC電路拓撲；以及反饋信號衰減單元1/H、比較器單元、電流峰值檢測電路IA組成的電流反饋部分；比較器單元還包括內置的電流誤差放大器、脈寬調製器和驅動器等，屬於現有技術，圖6中未畫出，其負載是一個經典PFC電路拓撲的主功率MOS管Ql ；衰減單元1/H內部還包括內置的基準電壓和誤差放大器，也屬於現有技木，圖6中未畫出，衰減單元的功能是分壓，也作分壓器。其控制裝置採用本發明的控制方法控制，由電阻R1、R2、R3和放大電路A4組成衰減單元、減法運算放大電路A5、PLL振蕩電路、精密全波整流電路A3、壓控放大器Al、求和電路A2、乘法器M。
[0059]由電阻R1、R2、R3和放大電路A4組成衰減單元，具體連接為，電阻Rl和電阻R2的一端分別與市電的兩根進線連接，電阻Rl和電阻R2的另一端相連，且與電阻R3 —端相連，同時連接至放大電路A4的輸入端，電阻R3的另一端與整流橋的輸出負相連接；
[0060]放大電路A4是線性放大，輸出半波波形WR1，PLL振蕩電路利用半波波形WRl的相位進行鎖相振蕩，獲得標準的、純淨的、和市電同頻同相的正弦波WS1，即第一標準基波；波波形WRl和第一標準基波WSl交給由精密全波整流電路A3、減法運算放大電路A5組成的減法器電路，由減法運算放大電路A5的輸出端得到第一波形WFl ；
[0061]減法器電路的工作原理:波形WRl為半波，而第一標準基波WSl為正弦波，所以，使用了精密全波整流電路A3把第一標準基波WSl整流成半波，再交給減法運算放大電路A5進行減法運算，獲得エ頻交流電中的失真信號，即第一波形WFl ;如圖6中WFl所指的點對應的波形；
[0062]很顯然，第一波形WFl的有效值與第一有效值WRl的比值為失真度THD，採用加法器A2把第一波形WFl和第二標準基波WS2相加得到第二波形WF2，第二標準基波WS2和輸入的交流電同頻同相，在圖6中，是通過壓控放大器Al放大精密全波整流電路A3的輸出半波獲得。
[0063]當失真度THD大於第一限定值時，第二標準基波WS2的有效值為零，失真度在第一限定值以下時，第二標準基波的有效值反比於失真度THD，PFC裝置中的開關變換器，採用電流反饋技木，使得PFC裝置的輸入端電流iL波形跟隨第二波形WF2的絕對值；
[0064]圖6中利用壓控放大器Al實現上述功能，當減法運算放大電路A5輸出的第一波形WFl的有效值小吋，即在失真度在第一限定值以下時，壓控放大器Al的増益高；當減法運算放大電路A5輸出的第一波形WFl的有效值大時，失真度大於第一限定值時，壓控放大器Al的增益極低，甚至為零，即輸出的第二標準基波WS2為零；
[0065]求和電路A2把WFl和WS2相加得到第二波形WF2，實現了 WF2=WF1+WS2 ;第二波形WF2同時為信號Y ;
[0066]PFC裝置的輸出電壓Vo，即濾波電容Cl的端電壓，經衰減單元1/H內部電路分壓，並和衰減單元1/H內部的基準電壓比較後，輸入給衰減單元1/H內部的誤差放大器處理，得到輸出電壓信號X ；
[0067]信號Y和上述的輸出電壓信號X共同加到乘法器M的輸入端,乘法器M的輸出端Z=XY，乘法器M的輸出Z作為電流反饋控制的基準信號，交給比較器単元，與電流檢測電路IA輸出的開關電流iS檢測值比較後，經過比較器內置的電流誤差放大器加到內置的PWM及驅動器，以控制主功率MOS管Ql的通斷，從而使輸入電流(即電感LI的電流)iL的波形與求和電路A2輸出的第二波形WF2，即Y波形基本一致。
[0068]這樣實現了當輸入的市電UAC波形失真很小時，市電波形與標準基波比較後，得到的第一波形WFl的電壓接近零，若不採取特殊措施，後續電路的電流反饋技術無法直接跟蹤第一波形WFl來工作。用求和電路A2把第一波形WFl和第二標準基波WS2相加得到第二波形WF2，失真度在第一限定值以下時，第二標準基波WS2的有效值反比於失真度，即第一波形的電壓接近零，即失真度越接近零，第二標準基波的有效值越高，這樣，得到的第ニ波形WF2中基波的成份越多，本發明的PFC裝置中的開關變換器，採用電流反饋技木，使得PFC裝置的輸入端電流iL波形跟隨第二波形WF2，即信號Y。這時，隨著失真度的降低，本發明控制方法越來越接近傳統的PFC控制效果。
[0069]如同技術方案中的工作原理，本發明第二實施例實現了對用電單元電路中的失真電壓波形檢測，在交流電電壓的半波中，電壓相對較高時，即供電線路中用電負載相對輕時，實現PFC裝置工作或消耗電流較大；在交流電電壓的半波中，電壓相對較低吋，即供電線路中用電負載相對重時，實現PFC裝置消耗電流為零或較小，這樣實現了對用電單元的整體PF值校正，使用電單元整體的電流諧波大為減少，提高了用電單元的輸入端功率因數，並且，當用電單元本身的功率因數很高時，本發明的控制方法仍可實現PFC裝置良好地工作，從而實現發明目的。
[0070]以上僅是本發明的優選實施方式，應當指出的是，上述優選實施方式不應視為對本發明的限制，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在本發明電路的基本拓撲中加入不同採樣、控制策略和電流檢測策略，可以進ー步優化本發明在半載、輕載下的功率因數值，或直接使用無橋PFC作為主功率拓撲，同樣使用失真信號控制PFC電路，這對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明的精神和範圍內，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍，這裡不再用實施例贅述，本發明的保護範圍應當以權利要求所限定的範圍為準。
【權利要求】
1.一種用於PFC裝置的PFC控制方法，其特徵在於，檢測PFC裝置輸入端的輸入交流電電壓波形，並把所述的輸入交流電電壓波形不失真地衰減至第一有效值的電壓波形，將所述的第一有效值的電壓波形與第一標準基波進行減法運算得到第一波形，所述第一標準基波的有效值等於所述的第一有效值、且與所述的第一有效值的電壓波形同頻同相；所述的第一波形的有效值與所述的第一有效值的比值為失真度；再採用加法器把所述的第一波形和第二標準基波相加得到第二波形；所述的第二標準基波和所述的輸入交流電同頻同相，並且，當所述的失真度大於第一限定值時，所述的第二標準基波的有效值為零；當所述的失真度在所述的第一限定值以下時，所述的第二標準基波的有效值反比於所述的失真度；所述的PFC裝置中採用電流反饋式開關變換器，使得所述的PFC裝置輸入端電流波形跟隨所述的第二波形的絕對值。
2.ー種使用權利要求1所述方法的PFC控制裝置，其特徵在於，包括: 一衰減單元，用於將所述的輸入交流電電壓波形不失真地衰減至第一有效值； 一第一標準基波生成単元，用於生成一個有效值等於所述的第一有效值、並與所述的輸入交流電同頻同相的第一標準基波； 一減法運算放大單元，用於將所述的第一有效值的電壓波形與所述的第一標準基波進行減法運算，得到第一波形； 一第二標準基波生成単元，用於生成與所述的輸入交流電同頻同相的第二標準基波，並且，當失真度大於第一限定值時，所述的第二標準基波的有效值為零；當所述的失真度在所述的第一限定值以下時，所述的第二標準基波的有效值反比於所述的失真度；所述第一波形的有效值與所述第一有效值的比值為失真度； 一求和単元，用於將所述的第一波形和所述的第二標準基波相加得到第二波形； 所述第二波形的絕對值作為控制PFC裝置輸入端電流波形的電流反饋跟隨值；即使得PFC裝置輸入端電流波形跟隨所述的第二波形絕對值。
3.根據權利要求2所述的PFC控制裝置，其特徵在於，所述衰減単元包括衰減器、波形恢復單元；所述衰減器連接輸入交流電經整流輸出的半波波形，把輸入的交流電不失真地衰減到所述的第一有效值，並經所述的波形恢復單元逐周期反相成正常的正弦波輸出。
4.根據權利要求3所述的PFC控制裝置，其特徵在於，所述第一標準基波生成単元和所述減法運算放大單元組成帶阻濾波器，所述波形恢復單元的輸出接入所述的帶阻濾波器，所述的帶阻濾波器濾除所述的波形恢復單元輸出波形中的基波，所述的同頻同相的第一標準基波為所述的帶阻濾波器BEF濾波單元的虛擬波，自動等於所述的第一有效值WR1，即為エ頻交流電的基波，所述的帶阻濾波器的輸出即為エ頻交流電的失真波形，即為所述的第一波形。
5.根據權利要求4所述的PFC控制裝置，其特徵在於，所述第二標準基波生成単元包括限幅電路、帶通濾波器和壓控放大器，所述波形恢復單元的輸出接入所述的限幅電路，所述的壓控放大器的控制端接入所述的第一波形；所述波形恢復單元輸出波形經過所述的限幅電路後，再經過所述的帶通濾波器得到所述的與輸入交流電同頻同相的第二標準基波；所述第二標準基波的有效值經所述的壓控放大器調節輸出。
6.根據權利要求2所述的PFC控制裝置，其特徵在於，所述衰減単元包括電阻Rl、電阻R2、電阻R3和放大電路A4，所述的電阻Rl和所述的電阻R2的一端分別與市電的兩根進線連接，所述的電阻Rl和所述的電阻R2的另一端相連，且與所述的電阻R3 —端相連，同時連接至所述的放大電路A4的輸入端，所述的電阻R3的另一端與輸入交流電整流橋的輸出負相連接；所述的放大電路A4輸出不失真地衰減到所述的第一有效值的半波波形。
7.根據權利要求6所述的PFC控制裝置，其特徵在於，所述第一標準基波生成単元包括PLL振蕩電路，所述的PLL振蕩電路接入所述的放大電路A4輸出的半波波形，對所述的半波波形的相位進行鎖相振蕩，獲得和輸入市電同頻同相的正弦波，即所述的第一標準基波。
8.根據權利要求7所述的PFC控制裝置，其特徵在於，所述減法運算放大單元包括精密全波整流電路A3、減法運算放大電路A5 ;所述PLL振蕩電路輸出的所述的第一標準基波接入所述的精密全波整流電路A3後再輸入到所述的減法運算放大電路A5的一個輸入端；所述放大電路A4輸出的所述的第一有效值的半波波形輸入到所述的減法運算放大電路A5的另ー個輸入端；所述的減法運算放大電路A5的輸出端得到所述的第一波形。
9.根據權利要求8所述的PFC控制裝置，其特徵在於，所述第二標準基波生成単元包括壓控放大器，所述經精密全波整流電路A3後的所述第一標準基波接入所述的壓控放大器輸入端，所述的壓控放大器的控制端接入所述的第一波形，所述的壓控放大器調節輸出所述的和輸入市電同頻同相的第二標準基波，同時所述的第二標準基波的有效值經所述的壓控放大器調節輸出。`
【文檔編號】H02M1/42GK103560662SQ201310530668
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月31日 優先權日:2013年10月31日
【發明者】王保均 申請人:廣州金昇陽科技有限公司