基于负载电流前馈的PFC电路控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于负载电流前馈的PFC电路控制方法，步骤为：基于所述PFC电路获取输入电流、输入电压、负载电流和双母线电压；计算双母线电压和与双母线电压参考值的差值，该差值为电压环输入；电压环输入通过控制器得到电压环输出量，进行电压环的偏差控制；计算双母线电压差，所述差值为平衡环差值；基于平衡环差值进行平衡环的偏差控制，得到平衡环输出量；所述负载电流经由电流前馈控制器补偿控制后，输出前馈补偿值；计算平衡环输出量与所述前馈补偿值的差值，将电压环输出量与该差值之差作为电流环给定；所述电流环给定与输入电流比较进行电流环的偏差控制，得到电流环输出量；基于电流环输出量得到驱动该PFC电路的驱动信号。

PFC circuit control method and device based on load current feedforward

The invention discloses a PFC circuit load current feedforward control method based on the following steps: the PFC circuit gets the input current, input voltage, load current and bus voltage calculation based on double; double bus voltage and double bus voltage difference between the reference value of the difference is the input voltage loop; voltage loop input voltage loop output by the controller, control deviation voltage calculation; double busbar voltage difference, the difference is the balance ring balance difference; ring difference based on control deviation balance ring, ring balance output; the current through the load current feedforward controller to compensate the output control, feedforward compensation value; calculating the difference between the balance ring the output and the feedforward compensation value, the voltage output and the difference as the difference of current loop is given; the current loop and input current is given The output of the current loop is obtained from the deviation control of the current loop, and the driving signal of the PFC circuit is driven based on the output of the current loop.

【技术实现步骤摘要】
基于负载电流前馈的PFC电路控制方法及装置
本专利技术涉及开关电源
，特别涉及一种基于负载电流前馈的PFC电路控制方法及装置。
技术介绍
功率因数校正(Power-FactorCorrection，简称为PFC)单元可以有效提高电能质量及减少对电网谐波的影响，广泛应用于电力变换器中。PFC单元作为AC/DC变换，一方面实现输入功率因数为1，另一方面实现输出直流稳定。针对输出具有双母线的拓扑情况，还需实现正负两母线之间的电压平衡。目前，大部分的PFC建模仅仅考虑平衡负载，或者在控制算法开发时仅仅将负载作为被控对象中的扰动干扰。然后针对大的扰动，正负两母线之间的电压不能平衡，以三进单出UPS为例，在输出短路时，会发生直流母线高压报警，从而使UPS工作异常。另外，在负载大电流的情况下，由于母线的不平衡，考虑到尖峰电压的因素，需要选取更高电压等级的半导体器件，导致系统成本的上升及系统效率的降低。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于负载电流前馈的PFC电路控制方法及装置。为实现上述目的，本专利技术的具体技术方案如下：一种基于负载电流前馈的PFC电路控制方法，应用于双母线输出的PFC电路，包括如下步骤：基于所述PFC电路获取输入电流、输入电压、负载电流和双母线电压；计算双母线电压和与双母线电压参考值的差值，所述差值为电压环输入；基于电压环差值进行电压环的偏差控制，得到电压环输出量；计算双母线电压差，所述差值为平衡环差值；基于平衡环差值进行平衡环的偏差控制，得到平衡环输出量；所述负载电流经由电流前馈控制器补偿控制后，输出前馈补偿值；计算平衡环输出量与所述前馈补偿值的差值，将电压环输出量与该差值之差作为电流环给定；基于所述电流环给定进行电流环的偏差控制，得到电流环输出量；基于电流环输出量得到驱动所述PFC电路的驱动信号。优选地，所述前馈补偿值通过以下公式获得：Vfeed＝k*MaxRMSInCur*IFeedback其中，Vfeed为前馈补偿值；MaxRMSInCur为电流前馈控制器获取的负载所在电路的最大有效值电流；IFeedback为负载电流(经过归一化处理，其归一化基础为所侦测线路点最大有效值电流)；k为比例因子，1＞k＞0。优选地，所述电压环的偏差控制为：通过乘法器，对电压环控制器输出与所述输入电压相乘，该值即为电压环输出量。优选地，所述平衡环的偏差控制为：将0电压与平衡环差值相减，该值即为平衡环控制器输入。优选地，所述电流环的偏差控制为：将所述电流环给定与输入电流相减，其差值即为电流环控制器输入量，该输入量通过控制器得到电流环输出量。另外，本专利技术还提供一种上述控制方法所涉及的控制装置，其技术方案如下：一种基于负载电流前馈的PFC电路控制装置，应用于双母线输出的PFC电路，包括：一电压环，获取该PFC电路双母线电压，以双母线电压之和与双母线电压参考值相比，其差值为所述电压环输入，基于电压环差值进行电压环的偏差控制，得到电压环输出量；一平衡环，获取该PFC电路双母线电压，用于计算双母线电压差，所述差值为平衡环差值；基于平衡环差值进行平衡环的偏差控制，得到平衡环输出量；一电流前馈控制器，获取该PFC电路负载电流，所述负载电流经由电流前馈控制器补偿控制后，输出前馈补偿值；一电流环，用于计算平衡环输出量与所述前馈补偿值的差值，将电压环输出量与该差值之差作为电流环给定；基于所述电流环给定进行电流环的偏差控制，得到电流环输出量；一脉宽调制电路，将所述电流环输出量转变为PWM信号，用以驱动所述PFC电路。优选地，所述前馈补偿值通过以下公式获得：Vfeed＝k*MaxRMSInCur*IFeedback其中，Vfeed为前馈补偿值；MaxRMSInCur为电流前馈控制器获取的负载所在电路的最大有效值电流；IFeedback为负载电流(经过归一化处理，其归一化基础为所侦测线路点最大有效值电流)；k为比例因子，1＞k＞0。优选地，所述电压环的偏差控制为：通过乘法器，对电压环控制器输出与所述输入电压相乘，该值即为电压环输出量。优选地，所述平衡环的偏差控制为：将0电压与平衡环差值相减，该值即为平衡环控制器输入。优选地，所述电流环的偏差控制为：将所述电流环给定与输入电流相减，其差值即为电流环控制器输入量，该输入量通过控制器得到电流环输出量。本专利技术在具有双母线输出的PFC结构下，加入负载电流前馈策略，以解决在负载大电流的情况下，由于母线的不平衡需要选取更高电压等级的半导体器件，导致系统成本的上升及系统效率的降低等问题。本专利技术中比例因子k值增加，THDI会增加，但双母线电压平衡度会更好；反之则双母线电压平衡度差，但THDI值小。通过调整k值，可以实现THDI和直流双母线电压平衡度指标之间的平衡。附图说明图1为本专利技术的原理框图；图2为本专利技术具体实施例电路原理图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例，对本专利技术进一步说明。参照图1与图2所示，本专利技术提供一种基于负载电流前馈的PFC电路控制方法，应用于双母线输出的PFC电路，包括如下步骤：(a)、基于所述PFC电路获取输入电流、输入电压、负载电流和双母线电压。本专利技术实施例中给出的PFC电路包括一PFC变换器101及一逆变器102，其中：PFC变换器101包含电容C1、电感L1、开关管Q1/Q2、及电容C2、电容C3，实现交流电至直流电的转换。逆变器102为PFC变换器101的输出负载，由开关管Q3/Q4、电感L2、电容C4及其本身负载Rload组成；电容C2、C3同时作为逆变器102的输入端，与PFC变换器101耦合。PFC变换器101与逆变器102级联完成AC/DC/AC的功能，保证交流输出标准正弦波，并确保电容C2与C3两端的电压恒定，且电容C2和C3电压平衡。此步骤中的输入电流为：电感L1的电流采样；输入电压为：电感L1的前端电压，即为市电电压；负载电流为：逆变器102作为整个负载的电流，即为电感L2的采样电流；双母线电压为图中所示的正母线电压Ubus+与负母线电压Ubus-。(b)、计算双母线电压和与双母线电压参考值的差值，所述差值为电压环输入；基于电压环差值进行电压环的偏差控制，得到电压环输出量。其中，所述电压环的偏差控制为：通过乘法器，对电压环控制器输出与所述输入电压相乘，该值即为电压环输出量。结合实施例，具体地，电压环103为AC/DC控制器的其中一环，对正负母线电压进行采样，将采样得到的正负母线电压相加([Ubus+]+[Ubus-])，并将目标值(即为双母线电压参考值)与正负母线电压和相减，其差值通过控制器计算，控制器输出与上述输入电压相乘，得到正弦输出(电压环输出量)，作为电流环106的输入之一。(c)、计算双母线电压差，所述差值为平衡环差值；基于平衡环差值进行平衡环的偏差控制，得到平衡环输出量。其中，所述平衡环的偏差控制为：将0电压与平衡环差值相减，该值即为平衡环控制器输入。结合实施例，具体地，平衡环104为AC/DC控制器的又一环，对正负母线电压进行采样，将采样得到的正母线电压与负母线电压相减，并将0与正负母线电压差值相减，其差值通过控制器计算，控制器输出VOffsetCmd为平衡环104模块输出。(d)、所述负载电流经由电流前馈控制器补偿控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于负载电流前馈的PFC电路控制方法，应用于双母线输出的PFC电路，其特征在于，包括如下步骤：基于所述PFC电路获取输入电流、输入电压、负载电流和双母线电压；计算双母线电压和与双母线电压参考值的差值，所述差值为电压环输入；基于电压环输入进行电压环的偏差控制，得到电压环输出量；计算双母线电压差，所述差值为平衡环差值；基于平衡环差值进行平衡环的偏差控制，得到平衡环输出量；所述负载电流经由电流前馈控制器补偿控制后，输出前馈补偿值；计算平衡环输出量与所述前馈补偿值的差值，将电压环输出量与该差值之差作为电流环给定；基于所述电流环给定进行电流环的偏差控制，得到电流环输出量；基于电流环输出量得到驱动所述PFC电路的驱动信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于负载电流前馈的PFC电路控制方法，应用于双母线输出的PFC电路，其特征在于，包括如下步骤：基于所述PFC电路获取输入电流、输入电压、负载电流和双母线电压；计算双母线电压和与双母线电压参考值的差值，所述差值为电压环输入；基于电压环输入进行电压环的偏差控制，得到电压环输出量；计算双母线电压差，所述差值为平衡环差值；基于平衡环差值进行平衡环的偏差控制，得到平衡环输出量；所述负载电流经由电流前馈控制器补偿控制后，输出前馈补偿值；计算平衡环输出量与所述前馈补偿值的差值，将电压环输出量与该差值之差作为电流环给定；基于所述电流环给定进行电流环的偏差控制，得到电流环输出量；基于电流环输出量得到驱动所述PFC电路的驱动信号。2.根据权利要求1所述的PFC电路控制方法，其特征在于，所述前馈补偿值通过以下公式获得：Vfeed＝k*MaxRMSInCur*IFeedback其中，Vfeed为前馈补偿值；MaxRMSInCur为电流前馈控制器获取的负载所在电路的最大有效值电流；IFeedback为负载电流,其经过归一化处理，其归一化基础为所侦测线路点最大有效值电流；k为比例因子，1＞k＞0。3.根据权利要求1所述的PFC电路控制方法，其特征在于，所述电压环的偏差控制为：通过乘法器，对电压环控制器输出与所述输入电压相乘，该值即为电压环输出量。4.根据权利要求1所述的PFC电路控制方法，其特征在于，所述平衡环的偏差控制为：将0电压与平衡环差值相减，该值即为平衡环控制器输入。5.根据权利要求1所述的PFC电路控制方法，其特征在于，所述电流环的偏差控制为：将所述电流环给定与输入电流相减，其差值即为电流环控制器输入量，该输入量通过控制器得到电流环输出量。6.一种基于负载电流前馈的PFC电路控制装...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐忠勇，王威，许斌，黄义军，易聃，莫伟平，
申请(专利权)人：深圳点亮新能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44