功率因数校正电路、控制方法和控制器技术

公开了一种功率因数校正电路、控制方法和控制器，通过根据测量的总谐波失真调整电流基准信号,以在进行功率因数校正的同时最小化总谐波失真，从而不需要针对单独某一类影响总谐波失真指标的因素做专门的补偿设计，简化了整体的控制方法。

【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PFC电路通常依靠快速的输入电流闭环调节，使得PFC的输入电流能够实时跟踪正弦的交流输入电压，达成功率因数校正的目的。当今工业界对功率因数校正的性能在总谐波失真(TotalHarmonicDistortion，THD)方面提出的要求越来越高，除了在重载条件下的总谐波失真要求以外，还专门针对半载条件甚至轻载条件规定了与重载条件下相当规格的总谐波失真要求。现有的降低总谐波失真的方案通常针对影响总谐波失真指标的因素进行理论分析，进而基于建立的模型来提出对应的补偿控制策略。但是，这类方案通常只适用于某一个特定的条件。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术涉及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改善功率因数校正电路的总谐波失真。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总谐波失真(THD)；开关型调节器，受控于开关控制信号调节输入信号的功率因数；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以进行功率因数校正，其中，所述控制器根据测量的总谐波失真调整电流基准信号以最小化总谐波失真，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在电流基准信号中反相叠加预定的至少一个谐波分量以调整所述电流基准信号。优选地，所述控制器被配置为根据测量的总谐波失真调整各谐波分量的幅值比例以最小化总谐波失真。优选地，所述控制器被配置为按照预定顺序逐一调整各谐波分量的幅值比例由零递增直至测量的总谐波失真不再下降。优选地，所述控制器被配置为在输入电压采样信号上反相叠加与各谐波分量对应的、具有对应幅值比例的电压谐波，并将进行反相叠加操作后的信号与补偿信号相乘生成电流基准信号，其中，所述输入电压采样信号用于表征所述开关型调节器的输入电压，所述电压谐波根据所述输入电压采样信号获取，所述补偿信号表征电压基准信号和输出电压的差；或者，所述控制器被配置为将各谐波分量对应的、对应的幅值比例的电压谐波分别与补偿信号以及相乘，再将各相乘后的信号反相叠加在直流输入信号与补偿信号的乘积上生成电流基准信号，其中，所述输入电压采样信号用于表征所述开关型调节器的输入电压，所述电压谐波根据所述输入电压采样信号获取，所述补偿信号表征电压基准信号和输出电压的差。优选地，所述预定的至少一个谐波分量为与基波相邻的一个或多个奇次谐波分量。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：根据测量的总谐波失真调整所述开关型调节器的电流基准信号以最小化所述总谐波失真。优选地，通过在电流基准信号中反相叠加预定的至少一个谐波分量以调整所述电流基准信号。优选地，根据测量的总谐波失真调整所述开关型调节器的电流基准信号包括：根据测量的总谐波失真调整各谐波分量的幅值比例以最小化总谐波失真。优选地，根据测量的总谐波失真调整各谐波分量的幅值比例包括：按照预定顺序逐一调整各谐波分量的幅值比例由零递增直至测量的总谐波失真不再下降。优选地，在电流基准信号中反相叠加预定的至少一个谐波分量包括：在输入电压采样信号上反相叠加与各谐波分量对应的、具有对应幅值比例的电压谐波，并将进行反相叠加操作后的信号与补偿信号相乘生成电流基准信号，其中，所述输入电压采样信号用于表征所述开关型调节器的输入电压，所述电压谐波根据所述输入电压采样信号获取，所述补偿信号表征电压基准信号和输出电压的差；或者，将各谐波分量对应的、对应的幅值比例的电压谐波分别与补偿信号以及相乘，再将各相乘后的信号反相叠加在直流输入信号与补偿信号的乘积上生成电流基准信号，其中，所述输入电压采样信号用于表征所述开关型调节器的输入电压，所述电压谐波根据所述输入电压采样信号获取，所述补偿信号表征电压基准信号和输出电压的差。优选地，所述预定的至少一个谐波分量为与基波相邻的一个或多个奇次谐波分量。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执行如上所述的方法。本专利技术的技术方案通过根据测量的总谐波失真调整电流基准信号以在进行功率因数校正的同时最小化总谐波失真，从而不需要针对单独某一类影响总谐波失真指标的因素做专门的补偿设计就能够有效降低总谐波失真，简化了整体的控制方法。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示意图；图3是本专利技术实施例的控制方法的流程图；图4是本专利技术实施例的控制方法的流程图；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流向图；图7是本专利技术实施例的控制器的替代实施方式的数据流向图；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功率因数校正电路的另一个工作波形图。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。谐波失真是指由系统内的非线性元件引起的输出信号比输入信号含有额外的谐波成分。总谐波失真(THD)定义为在特定阶数H以内的所有谐波分量的有效值Gn与基波分量的有效值G1比值的平方和根，也即，当一个设备的总谐波失真(THD)过高时，会引起电源网络上的电压和电流波形畸变，进而影响该电源网络中其他设备的正常工作。在有源功率因数校正(PFC)电路中，由于含有非线性元件，输入电流中会含有高次谐波，为了不影响本文档来自技高网...

【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总谐波失真(THD)；开关型调节器，受控于开关控制信号调节输入信号的功率因数；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以进行功率因数校正，其中，所述控制器根据测量的总谐波失真调整电流基准信号以最小化总谐波失真，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总谐波失真(THD)；开关型调节器，受控于开关控制信号调节输入信号的功率因数；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以进行功率因数校正，其中，所述控制器根据测量的总谐波失真调整电流基准信号以最小化总谐波失真，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在电流基准信号中反相叠加预定的至少一个谐波分量以调整所述电流基准信号。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根据测量的总谐波失真调整各谐波分量的幅值比例以最小化总谐波失真。4.根据权利要求3所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述控制器被配置为按照预定顺序逐一调整各谐波分量的幅值比例由零递增直至测量的总谐波失真不再下降。5.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在输入电压采样信号上反相叠加与各谐波分量对应的、具有对应幅值比例的电压谐波，并将进行反相叠加操作后的信号与补偿信号相乘生成电流基准信号，其中，所述输入电压采样信号用于表征所述开关型调节器的输入电压，所述电压谐波根据所述输入电压采样信号获取，所述补偿信号表征电压基准信号和输出电压的差；或者，所述控制器被配置为将各谐波分量对应的、对应的幅值比例的电压谐波分别与补偿信号以及相乘，再将各相乘后的信号反相叠加在直流输入信号与补偿信号的乘积上生成电流基准信号，其中，所述输入电压采样信号用于表征所述开关型调节器的输入电压，所述电压谐波根据所述输入电压采样信号获取，所述补偿信号表征电压基准信号和输出电压的差。6.根据权利要求2所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述预定的至少一个谐波分量为与基波相邻的一个或多个谐波分量。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兆丰，黄晓冬，赵晨，
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