图腾柱PFC的电流控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种图腾柱PFC的电流控制系统及方法，用于图腾柱PFC在临界导通模式下电网电压过零点的电流控制，其中，该方法包括：在电网电压过零点的一范围内，通过一混合控制指令电流，替代所述范围内的上控制指令电流及下控制指令电流，并根据所述混合控制指令电流进行所述范围内的开关控制，进一步控制PFC网侧输入电流，调整所述范围内的PFC网侧输入电流波形。该系统及方法可以通过在电网电压过零点附近设置混合控制指令电流，使高频功率器件继续工作，改善PFC网测输入电流波形质量，并且PFC网测输入电流能够较佳的跟踪理论电流，防止PFC网测输入电流出现突变，改善图腾柱PFC在临界导通模式下的性能。临界导通模式下的性能。临界导通模式下的性能。

【技术实现步骤摘要】
图腾柱PFC的电流控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及功率因数校正
，尤指一种图腾柱PFC的电流控制系统及方法，用于图腾柱PFC在临界导通模式下电网电压过零点的电流控制。

技术介绍

[0002]采用临界导通模式(CRM,Critical Conduction Mode)控制的图腾柱PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)有很多种形式。如图1A至图1D所示，为几种常见的图腾柱PFC，图1A为单相图腾柱PFC，图1B至图1D为三相图腾柱PFC。
[0003]以图1A为例，在临界导通模式下，该图腾柱PFC对应的第一比较器中做如下运算：
[0004]当滤波电感L的电感电流大于上控制指令电流(UCEC,Upper Current Envelope Command)时，高频开关管S2关断，等待一段死区时间后，高频开关管S1开通。
[0005]当滤波电感L的电感电流小于下控制指令电流(LCEC,Lower Current Envelope Command)时，高频开关管S1关断，等待一段死区时间后，高频开关管S2开通。
[0006]相应的第二比较器做如下运算：
[0007]当电网电压>0时，低频开关管S3关断，低频开关管S4开通；当电网电压<0时，低频开关管S3开通，低频开关管S4关断。
[0008]结合图2A所示，为前述CRM实际电网侧的电流与指令电流的关系示意图，为方便查看，图2B及图2C为图2A中曲线的单独显示示意图。
[0009]如图2A、图2B所示，理想情况下，滤波电感L的电感电流(实线101)运行于理想情况的上控制指令电流(实线103)和理想情况的下控制指令电流(实线104)之间，理论PFC网侧输入电流波形为实线102。
[0010]如图2A、图2C所示，在实际情况中，由于器件的开通和关断都存在延迟时间，滤波电感L的电感电流如图中虚线201所示，实际PFC网侧输入电流波形如虚线202所示，实际情况的上控制电流(UCE,Upper Current Envelope)如虚线203所示，实际情况的下控制电流(LCE,Lower Current Envelope)如虚线204所述；通过对比实线102与虚线202可以看出，实际电流与理想电流相差较大，不能满足图腾柱PFC运行的需求。
[0011]为了消除高频开关开通延迟和关断延迟的影响，现有的方法通常对UCEC和LCEC进行修正，将图2A及图2B中的UCEC(实线103)适当下移，LCEC(实线104)适当上移，移动完成后的曲线如图3A所示，为方便查看，图3B及图3C为图3A中曲线的单独显示示意图。
[0012]如图3A至图3C所示，为常规CRM与图腾柱PFC电流波形示意图。在修正后的理想情况下，理论PFC网侧输入电流波形为实线301，上控制指令电流为实线302，下控制指令电流为实线303。
[0013]在实际情况中，滤波电感L的电感电流(虚线401)运行于实际情况的上控制电流(虚线403)和下控制电流(虚线404)之间，实际PFC网侧输入电流波形如图中虚线402所示。
[0014]在区域A中，实际PFC网侧输入电流(虚线402)能够很好的跟踪理论电流(实线301)。但是，在区域B内(虚线框)，由于LCEC(实线303)大于UCEC(实线302)，不满足临界导通
模式的条件。因此，在区域B内，高频开关管S1、S2均会停止工作，图腾柱PFC停止工作，实际PFC网侧输入电流(虚线402)为0，这样就会导致电网电流出现突变，使图腾柱PFC电路的性能下降，具体表现为谐波变大，功率因素变差。
[0015]基于上述问题，亟需改进图腾柱PFC在电压过零点的电流控制方法，以保证图腾柱PFC的电路的性能。

技术实现思路

[0016]为解决现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种图腾柱PFC的电流控制系统及方法，该系统及方法可以实现图腾柱PFC在临界导通模式下电网电压过零点的电流控制，通过在电网电压过零点附近设置混合控制指令电流，使电网实际电流波形质量得到改善，较佳的跟踪理论电流，防止电网电流出现突变，改善图腾柱PFC的性能。
[0017]在本专利技术一实施例中，提出了一种图腾柱PFC的电流控制系统，该系统用于图腾柱PFC在临界导通模式下电网电压过零点的电流控制，包括：图腾柱PFC和控制模块；其中，
[0018]所述控制模块根据直流母线电压、直流母线电压指令、电网电压及滤波电感的电感电流，控制图腾柱PFC在临界导通模式下工作；
[0019]在电网电压过零点的一范围内，所述控制模块通过一混合控制指令电流，替代所述范围内的上控制指令电流及下控制指令电流，并根据所述混合控制指令电流进行所述范围内的开关控制，进一步控制实际PFC网侧输入电流，调整所述范围内的PFC网侧输入电流波形；
[0020]其中，所述混合控制指令电流满足：
[0021]HCEC＝M
×
UCEC+(1-M)
×
LCEC；
[0022]HCEC为混合控制指令电流；M为混合系数，为一实数，满足0<M<1；UCEC为在所述范围内不采用混合电流控制的上控制指令电流；LCEC为在所述范围内不采用混合电流控制的下控制指令电流。
[0023]在本专利技术一实施例中，还提出了一种图腾柱PFC的电流控制方法，该方法用于图腾柱PFC在临界导通模式下电网电压过零点的电流控制，包括：
[0024]在电网电压过零点的一范围内，通过一混合控制指令电流，替代所述范围内的上控制指令电流及下控制指令电流，并根据所述混合控制指令电流进行所述范围内的开关控制，进一步控制实际PFC网侧输入电流，调整所述范围内的PFC网侧输入电流波形；
[0025]其中，所述混合控制指令电流满足：
[0026]HCEC＝M
×
UCEC+(1-M)
×
LCEC；
[0027]HCEC为混合控制指令电流；M为混合系数，为一实数，满足0<M<1；UCEC为在所述范围内不采用混合电流控制的上控制指令电流；LCEC为在所述范围内不采用混合电流控制的下控制指令电流。
[0028]在本专利技术一实施例中，还提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述图腾柱PFC的电流控制方法。
[0029]在本专利技术一实施例中，还提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行图腾柱PFC的电流控制方法的计算机程序。
[0030]本专利技术提出的图腾柱PFC的电流控制系统及方法，可以实现图腾柱PFC在临界导通模式下电网电压过零点的电流控制，通过在电网电压过零点附近设置混合控制指令电流，使高频功率器件无需停止工作，改善实际PFC网侧输入电流波形质量，并且使实际本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图腾柱PFC的电流控制系统，其特征在于，该系统用于图腾柱PFC在临界导通模式下电网电压过零点的电流控制，包括：图腾柱PFC和控制模块；其中，所述控制模块根据直流母线电压、直流母线电压指令、电网电压及滤波电感的电感电流，控制图腾柱PFC在临界导通模式下工作；在电网电压过零点的一范围内，所述控制模块通过一混合控制指令电流，替代所述范围内的上控制指令及下控制指令电流，并根据所述混合控制指令电流进行所述范围内的开关控制，进一步控制PFC网侧输入电流，调整所述范围内的PFC网侧输入电流波形；其中，所述混合控制指令电流满足：HCEC＝M
×
UCEC+(1-M)
×
LCEC；HCEC为混合控制指令电流；M为混合系数，为一实数，满足0<M<1；UCEC为在所述范围内不采用混合电流控制的上控制指令电流；LCEC为在所述范围内不采用混合电流控制的下控制指令电流。2.根据权利要求1所述的图腾柱PFC的电流控制系统，其特征在于，所述范围的起始时刻为在电网电压过零点之前，不采用混合电流控制的下控制指令电流等于不采用混合电流控制的上控制指令电流；所述范围的结束时刻为在经过电网电压过零点之后，不采用混合电流控制的上控制指令电流等于不采用混合电流控制的下控制指令电流。3.根据权利要求1所述的图腾柱PFC的电流控制系统，其特征在于，所述图腾柱PFC包括交流输入电源、滤波电感、多条桥臂及输出电容；其中，每条桥臂包括上桥臂开关管及下桥臂开关管。4.根据权利要求1所述的图腾柱PFC的电流控制系统，其特征在于，所述控制模块包括：求和模块、PI控制器、乘法器、锁相环模块、正余弦模块、第一比较器及第二比较器。5.根据权利要求4所述的图腾柱PFC的电流控制系统，其特征在于，所述求和模块接入直流母线电压及直流母线电压指令，输出端连接所述PI控制器；所述PI控制器输出电流指令至所述乘法器；所述锁相环模块接入电网电压，并输出电网电压相角至所述正余弦模块；所述正余弦模块输出电压相位至所述乘法器及所述第二比较器；所述乘法器输出CRM电流指令，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晋峰，徐腾，
申请(专利权)人：乐金电子研发中心上海有限公司，
类型：发明
国别省市：