减小功率变换器输出端储能电容的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种减小功率变换器输出端储能电容的方法及系统，包括：采集PFC主电路前端的输入电压、PFC电感电流及PFC主电路输出的直流母线电压；基于PFC主电路前端的输入电压和直流母线电压，得到PFC电感的预给定电流及n个对应比例的j次补偿电流的组合；在PFC电感的预给定电流中注入n个对应比例的j次补偿电流的组合，得到PFC电感的给定电流；基于PFC电感电流及PFC电感的给定电流生成功率开关管控制信号的占空比；基于占空比控制功率开关管的通断。本发明专利技术采用软件的方式减小PFC变换电路输出端的储能电容，大大减小产品成本，有利于功率密度的控制，且谐波注入电流阶次以及比例的调整更为灵活，适于产业应用。

Method and System for Reducing Energy Storage Capacitance at Output of Power Converter

【技术实现步骤摘要】
减小功率变换器输出端储能电容的方法及系统
本专利技术涉及功率变换领域，特别是涉及一种减小功率变换器输出端储能电容的方法及系统。
技术介绍
在空调变频器中，加入有源功率因数校正PFC(PowerFactorCorrection)变换器，能够提高电网的功率因数以及降低流入电网的谐波。但随着功率因数的提高，PFC变换器输出端的储能电容往往需要选取较大容量，以平衡电网二倍频的功率波动。输入功率波动在储能电容上形成二倍频的充放电电流，也即是通常所说的低频纹波电流。通常电容厂商在说明书中会给出此款电容纹波电流的耐受值，一般的，电容的容值越大，纹波电流的耐受能力越强。但是电容的容值越大，其体积和成本也相应增加，非常不利于系统功率密度的提高和成本的降低。如图1所示，现有技术中交流输入11经过谐波注入电路12后进入整流电路13，整流电路13的输出信号进入PFC变换电路14转化为直流母线电压，PFC控制电路15控制PFC变换电路14工作，且PFC变换电路14的输出信号通过逆变电路16控制压缩机17，同时，压缩机17的输出信号通过逆变器控制电路18控制逆变电路16。通过在交流输入11与整流电路13之间设置谐波注入电路12在电网输入电流上注入谐波电流来减小输入至PFC变换电路14的输入功率脉动，从而减小PFC变换电路14输出端的储能电容。但是由于需要增加谐波注入电路，因此不利于产品成本以及功率密度的控制。如图2所示，现有技术中还在PFC变换器的输入端设置硬件谐波注入电路21，再通过PFC控制电路22在PFC输入电流上注入谐波电流来减小输入至PFC变换器的输入功率脉动，从而减小PFC变换器输出端的储能电容CB。其缺点一是需要增加谐波注入电路21，因此不利于产品成本以及功率密度的控制；二是由于谐波注入电路21为硬件方式实现，因此不利于谐波注入电流阶次以及比例的调整。因此，如何提出一种有利于产品成本、功率密度控制，有利于谐波注入电流阶次、比例调整的减小功率变换器输出端储能电容的方案，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种减小功率变换器输出端储能电容的方法及系统，用于解决现有技术中减小功率变换器输出端储能电容的方案不利于产品成本及功率密度控制，不利于谐波注入电流阶次及比例调整等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种减小功率变换器输出端储能电容的方法，所述减小功率变换器输出端储能电容的方法至少包括：采集功率变换器中PFC主电路前端的输入电压、所述PFC主电路中的PFC电感电流及所述PFC主电路输出的直流母线电压；基于所述PFC主电路前端的输入电压和所述PFC主电路输出的直流母线电压，得到所述PFC主电路中的PFC电感的预给定电流；基于所述PFC主电路前端的输入电压和所述PFC主电路输出的直流母线电压，得到n个对应比例的j次补偿电流的组合；其中，n为大于零的整数，j为大于1的奇数；在所述PFC电感的预给定电流中注入所述n个对应比例的j次补偿电流的组合，得到所述PFC主电路中的PFC电感的给定电流；基于所述PFC电感电流及所述PFC电感的给定电流生成所述PFC主电路中的功率开关管的控制信号的占空比；基于所述功率开关管的控制信号的占空比控制所述功率开关管的通断。可选地，所述PFC主电路前端的输入电压包括电网输入电压；得到所述PFC主电路中的PFC电感的预给定电流的步骤包括：基于所述电网输入电压得到所述电网输入电压基波的相位角以及所述电网输入电压基波的相位角的正弦值；基于所述PFC主电路输出的直流母线电压得到所述PFC电感的预给定电流的幅值；当所述电网输入电压为正时，将所述PFC电感的预给定电流的幅值与所述电网输入电压基波的相位角的正弦值相乘；当所述电网输入电压为负时，将所述PFC电感的预给定电流的幅值与所述电网输入电压基波的相位角的正弦值相乘后取反；以得到所述PFC电感的预给定电流；得到n个对应比例的j次补偿电流的组合的步骤包括：基于所述电网输入电压得到所述电网输入电压基波的相位角以及n个所述电网输入电压基波的相位角的j倍的正弦值；将所述n个对应比例的所述电网输入电压基波的相位角的j倍的正弦值求和得到第一补偿因子；基于所述PFC主电路输出的直流母线电压得到所述PFC电感的预给定电流的幅值；当所述电网输入电压为正时，将所述PFC电感的预给定电流的幅值与所述第一补偿因子相乘；当所述电网输入电压为负时，将所述PFC电感的预给定电流的幅值与所述第一补偿因子相乘后取反；以得到n个对应比例的j次补偿电流的组合。可选地，所述PFC主电路前端的输入电压包括电网输入电压；得到所述PFC主电路中的PFC电感的给定电流的步骤替换为：基于所述电网输入电压得到所述电网输入电压基波的相位角以及所述电网输入电压基波的相位角的正弦值和n个所述电网输入电压基波的相位角的j倍的正弦值；将所述电网输入电压基波的相位角的正弦值与n个对应比例系数的所述电网输入电压基波的相位角的j倍的正弦值求和得到第二补偿因子；基于所述PFC主电路输出的直流母线电压得到所述PFC电感的预给定电流的幅值；当所述电网输入电压为正时，将所述PFC电感的预给定电流的幅值与所述第二补偿因子相乘；当所述电网输入电压为负时，将所述PFC电感的预给定电流的幅值与所述第二补偿因子相乘后取反；以得到所述PFC电感的给定电流。更可选地，所述PFC主电路前端的输入电压包括电网输入电压以及所述PFC主电路的输入电压；得到所述电网输入电压基波的相位角以及所述电网输入电压基波的相位角的正弦值和n个所述电网输入电压基波的相位角的j倍的正弦值的步骤替换为：基于所述PFC主电路的输入电压得到所述电网输入电压基波的相位角的正弦值的绝对值；基于所述电网输入电压以及所述电网输入电压基波的相位角的正弦值的绝对值得到所述电网输入电压基波的相位角以及所述电网输入电压基波的相位角的正弦值和n个所述电网输入电压基波的相位角的j倍的正弦值。可选地，所述PFC电感的给定电流满足如下关系式：其中，iLb_ref为所述PFC电感的给定电流，iLb_1为所述PFC电感的预给定电流，iLb_j为j次补偿电流，Kj为j次补偿电流的对应比例系数，Im为所述PFC电感的预给定电流的幅值，θ为所述电网输入电压基波的相位角，Uin为所述电网输入电压。可选地，生成所述PFC主电路中的功率开关管的控制信号的占空比的方法包括，基于所述PFC电感电流与所述PFC电感的给定电流的差值生成所述控制信号的占空比，使得所述PFC电感电流跟随所述PFC电感的给定电流。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种减小功率变换器输出端储能电容的系统，用于上述减小功率变换器输出端储能电容的方法，所述减小功率变换器输出端储能电容的系统至少包括：功率变换器、采样模块、控制器及PFC驱动模块；所述功率变换器包括整流电路及PFC主电路；所述整流电路接收电网输入电压，对所述电网输入电压进行整流，并输出至所述PFC主电路的输入端；所述PFC主电路连接于所述整流电路的输出端，用于将经过整流的所述电网输入电压转换为直流母线电压；所述采样模块连接所述功率变换器，获取所述PFC主电路前端的输入电压、PFC电感电流及所述PFC主本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种减小功率变换器输出端储能电容的方法，其特征在于，所述减小功率变换器输出端储能电容的方法至少包括：采集功率变换器中PFC主电路前端的输入电压、所述PFC主电路中的PFC电感电流及所述PFC主电路输出的直流母线电压；基于所述PFC主电路前端的输入电压和所述PFC主电路输出的直流母线电压，得到所述PFC主电路中的PFC电感的预给定电流；基于所述PFC主电路前端的输入电压和所述PFC主电路输出的直流母线电压，得到n个对应比例的j次补偿电流的组合；其中，n为大于零的整数，j为大于1的奇数；在所述PFC电感的预给定电流中注入所述n个对应比例的j次补偿电流的组合，得到所述PFC主电路中的PFC电感的给定电流；基于所述PFC电感电流及所述PFC电感的给定电流生成所述PFC主电路中的功率开关管的控制信号的占空比；基于所述功率开关管的控制信号的占空比控制所述功率开关管的通断。

【技术特征摘要】
1.一种减小功率变换器输出端储能电容的方法，其特征在于，所述减小功率变换器输出端储能电容的方法至少包括：采集功率变换器中PFC主电路前端的输入电压、所述PFC主电路中的PFC电感电流及所述PFC主电路输出的直流母线电压；基于所述PFC主电路前端的输入电压和所述PFC主电路输出的直流母线电压，得到所述PFC主电路中的PFC电感的预给定电流；基于所述PFC主电路前端的输入电压和所述PFC主电路输出的直流母线电压，得到n个对应比例的j次补偿电流的组合；其中，n为大于零的整数，j为大于1的奇数；在所述PFC电感的预给定电流中注入所述n个对应比例的j次补偿电流的组合，得到所述PFC主电路中的PFC电感的给定电流；基于所述PFC电感电流及所述PFC电感的给定电流生成所述PFC主电路中的功率开关管的控制信号的占空比；基于所述功率开关管的控制信号的占空比控制所述功率开关管的通断。2.根据权利要求1所述的减小功率变换器输出端储能电容的方法，其特征在于：所述PFC主电路前端的输入电压包括电网输入电压；得到所述PFC主电路中的PFC电感的预给定电流的步骤包括：基于所述电网输入电压得到所述电网输入电压基波的相位角以及所述电网输入电压基波的相位角的正弦值；基于所述PFC主电路输出的直流母线电压得到所述PFC电感的预给定电流的幅值；当所述电网输入电压为正时，将所述PFC电感的预给定电流的幅值与所述电网输入电压基波的相位角的正弦值相乘；当所述电网输入电压为负时，将所述PFC电感的预给定电流的幅值与所述电网输入电压基波的相位角的正弦值相乘后取反；以得到所述PFC电感的预给定电流；得到n个对应比例的j次补偿电流的组合的步骤包括：基于所述电网输入电压得到所述电网输入电压基波的相位角以及n个所述电网输入电压基波的相位角的j倍的正弦值；将所述n个对应比例的所述电网输入电压基波的相位角的j倍的正弦值求和得到第一补偿因子；基于所述PFC主电路输出的直流母线电压得到所述PFC电感的预给定电流的幅值；当所述电网输入电压为正时，将所述PFC电感的预给定电流的幅值与所述第一补偿因子相乘；当所述电网输入电压为负时，将所述PFC电感的预给定电流的幅值与所述第一补偿因子相乘后取反；以得到n个对应比例的j次补偿电流的组合。3.根据权利要求1所述的减小功率变换器输出端储能电容的方法，其特征在于：所述PFC主电路前端的输入电压包括电网输入电压；得到所述PFC主电路中的PFC电感的给定电流的步骤替换为：基于所述电网输入电压得到所述电网输入电压基波的相位角以及所述电网输入电压基波的相位角的正弦值和n个所述电网输入电压基波的相位角的j倍的正弦值；将所述电网输入电压基波的相位角的正弦值与n个对应比例系数的所述电网输入电压基波的相位角的j倍的正弦值求和得到第二补偿因子；基于所述PFC主电路输出的直流母线电压得到所述PFC电感的预给定电流的幅值；当所述电网输入电压为正时，将所述PFC电感的预给定电流的幅值与所述第二补偿因子相乘；当所述电网输入电压为负时，将所述PFC电感的预给定电流的幅值与所述第二补偿因子相乘后取反；以得到所述PFC电感的给定电流。4.根据权利要求2～3任意一项所述的减小功率变换器输出端储能电容的方法，其特征在于：所述PFC主电路前端的输入电压包括电网输入电压以及所述PFC主电路的输入电压；得到所述电网输入电压基波的相位角以及所述电网输入电压基波的相位角的正弦值和n个所述电网输入电压基波的相位角的j倍的正弦值的步骤替换为：基于所述PFC主电路的输入电压得到所述电网输入电压基波的相位角的正弦值的绝对值；基于所述电网输入电压以及所述电网输入电压基波的相位角的正弦值的绝对值得到所述电网输入电压基波的相位角以及所述电网输入电压基波的相位角的正弦值和n个所述电网输入电压基波的相位角的j倍的正弦值。5.根据权利要求1所述的减小功率变换器输出端储能电容的方法，其特征在于：所述PFC电感的给定电流满足如下关系式：其中，iLb_ref为所述PFC电感的给定电流，iLb_1为所述PFC电感的预给定电流，iLb_j为j次补偿电流，Kj为j次补偿电流的对应比例系数，Im为所述PFC电感的预给定电流的幅值，θ为所述电网输入电压基波的相位角，Uin为所述电网输入电压。6.根据权利要求1所述的减小功率变换器输出端储能电容的方法，其特征在于：生成所述PFC主电路中的功率开关管的控制信号的占空比的方法包括，基于所述PFC电感电流与所述PFC电感的给定电流的差值生成所述控制信号的占空比，使得所述PFC电感电流跟随所述PFC电感的给定电流。7.一种减小功率变换器输出端储能电容的系统，用于实现如权利要求1～6任意一项所述的减小功率变换器输出端储能电容的方法，其特征在于，所述减小功率变换器输...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲波宇，安伟国，甘鸿坚，
申请(专利权)人：浙江鲲悟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33