功率因数校正电路、控制方法和控制器技术

技术编号:15394475 阅读:43 留言:0更新日期:2017-05-19 06:22
公开了一种功率因数校正电路、控制方法和控制器,通过根据测量的功率因数调整电流基准信号,可以对电磁干扰滤波器造成的输入交流电相位变化进行补偿,最大化功率因数,从而不需要针对特定的电磁干扰滤波器参数进行预先计算和设计,就可以有效提升功率因数,进而提升系统效率。

【技术实现步骤摘要】
功率因数校正电路、控制方法和控制器
本专利技术涉及电力电子技术,具体涉及一种功率因数校正电路、控制方法和控制器。
技术介绍
功率因数(PowerFactor,PF)是电压与电流之间的相位差的余弦,也可表示为有效功率和视在功率的比值。功率因数是用来衡量用电设备用电效率的参数,低功率因数代表低电力效能。通过进行功率因数校正(PowerFactorCorrection,PFC)操作,可以消除或减小电压和电流之间的相位差,从而提高系统的功率因数,提高有功功率的传输效率,改善电网环境。有源功率因数校正电路通常依靠快速的输入电流闭环调节,使得输入电流能够实时跟踪正弦的交流输入电压,从而达成功率因数校正的目的。在交流输入侧通常会设置电磁干扰(EMI)滤波器以增强电路的抗干扰能力。这会导致功率因数的降低,在半载或轻载的条件下影响尤为明显。现有的技术方案通常需要在设计阶段针对所可能采用的AC侧电磁干扰滤波器进行对应的容性电流补偿控制策略,从而实现在PFC电路在不同负载条件下都能获得较好的表现。容性电流补偿需要做针对性的预先设定和计算,不具有通用性。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术提出一种功率因数校正电路、控制方法和应用所述控制方法的控制器,以通过较为普适的方法减低电磁干扰滤波器对于功率因数校正电路的负面影响。第一方面,提供一种功率因数校正电路,包括:功率计,用于测量输入端口的功率因数;开关型调节器,受控于开关控制信号调节输入交流电的功率因数;电磁干扰滤波器,设置于所述开关型调节器和输入端口之间;以及,控制器,被配置为生成开关控制信号控制所述开关型调节器,其中,所述控制器根据测量的功率因数调整电流基准信号以最大化功率因数,所述电流基准信号用于表征预期的电感电流。优选地,所述控制器被配置为控制所述开关型调节器的电感电流趋向于所述预期的电感电流。优选地,所述控制器被配置为将电流基准信号延迟一偏移时间,并根据延迟后的电流基准信号控制所述开关型调节器的电感电流,所述偏移时间根据测量的功率因数获得。优选地,所述偏移时间根据如下公式计算获得:其中,Td为所述偏移时间,PF为测量的功率因数,T为输入交流电的周期。优选地,所述控制器被配置为在输入交流电流过零开始持续所述偏移时间的时间段内将所述电流基准信号设置为零。第二方面,提供一种控制方法,用于控制进行功率因数校正的开关型调节器,所述方法包括:根据测量的功率因数调整电流基准信号以最大化功率因数,所述电流基准信号用于表征预期的电感电流。优选地,所述方法还包括:控制所述开关型调节器的电感电流趋向于所述预期的电感电流。优选地,根据测量的功率因数调整电流基准信号包括:将电流基准信号延迟一偏移时间,所述偏移时间根据测量的功率因数获得。优选地,所述偏移时间根据如下公式计算获得:其中,Td为所述偏移时间,PF为测量的功率因数,T为输入交流电的周期。优选地,所述调整电流基准信号还包括:在输入交流电流过零开始持续偏移时间的时间段内将所述电流基准信号设置为零。第三方面,提供一种控制器,包括:处理器;用于存储处理器可执行指令的存储器;其中,所述处理器被配置为适于如上所述的方法。本专利技术实施例的技术方案通过根据测量的功率因数调整电流基准信号,可以对电磁干扰滤波器造成的输入交流电相位变化进行补偿,最大化功率因数,从而不需要针对特定的电磁干扰滤波器参数进行预先计算和设计,就可以有效提升功率因数,进而提升系统效率。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述,本专利技术的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚,在附图中:图1是本专利技术实施例的功率因数校正电路的功率级的示意图;图2是本专利技术实施例的功率因数校正电路的功率级的等效电路图;图3是采用现有技术的控制方式时功率因数校正电路的功率级的工作波形图;图4是本专利技术实施例的功率因数校正电路的示意图;图5是现有技术的控制器的数据流向图;图6是本专利技术实施例的控制器的数据流向图;图7是本专利技术实施例的控制方法的流程图;图8是本专利技术实施例的功率因数校正电路的工作波形图;图9是本专利技术实施例的一个优选实施方式的工作波形图。具体实施方式以下基于实施例对本专利技术进行描述,但是本专利技术并不仅仅限于这些实施例。在下文对本专利技术的细节描述中,详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。为了避免混淆本专利技术的实质,公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。此外,本领域普通技术人员应当理解,在此提供的附图都是为了说明的目的,并且附图不一定是按比例绘制的。同时,应当理解,在以下的描述中,“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时,它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件,元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反,当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时,意味着两者不存在中间元件。除非上下文明确要求,否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义;也就是说,是“包括但不限于”的含义。在本专利技术的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外,在本专利技术的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。图1是本专利技术实施例的功率因数校正电路的功率级的示意图。如图1所示,功率级包括整流电路1、开关型调节器2和电磁干扰(EMI)滤波器3。整流电路1用于将输入源AC输入的交流电Iac转换为直流电。整流电路1可以采用各种现有的整流电路来实现,例如半桥整流电路或全桥整流电路。开关型调节器2受控于开关控制信号Q进行功率因数校正。在图1中,以采用升压型拓扑(BOOST)的开关型调节器2为例进行说明。但是,本领域技术人员容易理解,开关型调节器2也可以替换为其它的拓扑,包括但不限于降压型拓扑(BUCK)、升降压型拓扑(BUCK-BOOST)以及反激型拓扑(FLYBACK)等。在本实施例中,开关型调节器2包括用于储能的电感L1、开关M、二极管D1和电容Cout。其中,电感L1连接在输入端和中间端m之间。开关M连接在中间端m和接地端之间。二极管D1连接在中间端m和输出端之间,用于对来自电感的电流进行整流。电容Cout连接在输出端和接地端之间,用于对输出电压进行滤波。开关M受控于开关控制信号Q在导通和关断之间切换,从而控制电感电流的变化,以主动方式校正功率因数。其中,电磁干扰滤波器3设置在整流电路1和交流输入端口AC之间,用于防止开关型调节器1中的开关高频切换对交流电网产生干扰。电磁干扰滤波器3可以包括一对共模电感和一对差模电感以及连接在电感的端点之间的电容C1-C3。由于电磁干扰滤波器3中的电感对于输入电流相位没有影响,因此,可以将电磁干扰滤波器3等效为一个电容Cemi。其中,电容Cemi的电容值等于电容C1-C3的电容值之和。由此,图1所示的功率级可以简化为图2所示的等效电路。对于图2所示的等效电路,输入交流电流Iac一部分流向整流电路1,另一部分被电容Cemi分流。同时,由于整流电路1并不改变交流电的幅值,因此,电感电流IL满足IL=本文档来自技高网...
功率因数校正电路、控制方法和控制器

【技术保护点】
一种功率因数校正电路,包括:功率计,用于测量输入端口的功率因数;开关型调节器,受控于开关控制信号调节输入交流电的功率因数;电磁干扰滤波器,设置于所述开关型调节器和输入端口之间;以及,控制器,被配置为生成开关控制信号控制所述开关型调节器,其中,所述控制器根据测量的功率因数调整电流基准信号以最大化功率因数,所述电流基准信号用于表征预期的电感电流。

【技术特征摘要】
1.一种功率因数校正电路,包括:功率计,用于测量输入端口的功率因数;开关型调节器,受控于开关控制信号调节输入交流电的功率因数;电磁干扰滤波器,设置于所述开关型调节器和输入端口之间;以及,控制器,被配置为生成开关控制信号控制所述开关型调节器,其中,所述控制器根据测量的功率因数调整电流基准信号以最大化功率因数,所述电流基准信号用于表征预期的电感电流。2.根据权利要求1所述的功率因数校正电路,其特征在于,所述控制器被配置为控制所述开关型调节器的电感电流趋向于所述预期的电感电流。3.根据权利要求2所述的功率因数校正电路,其特征在于,所述控制器被配置为将电流基准信号延迟一偏移时间,并根据延迟后的电流基准信号控制所述开关型调节器的电感电流,所述偏移时间根据测量的功率因数获得。4.根据权利要求3所述的功率因数校正电路,其特征在于,所述偏移时间根据如下公式计算获得:其中,Td为所述偏移时间,PF为测量的功率因数,T为输入交流电的周期。5.根据权利要求3所述的功率因数校正电路,其特征在于,所述控制器被配置为在输入交流电流过零开始...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵晨王兆丰黄晓冬
申请(专利权)人:矽力杰半导体技术杭州有限公司
类型:发明
国别省市:浙江,33

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