根据本发明专利技术实施方式的用于提供功率因数校正的电路可以包括升压转换器电路和控制电路，所述控制电路从整流器接收整流后的ＡＣ输入电压、通过升压电感接收与电流成比例的信号并接收升压转换器的电容两端的ＤＣ总线电压作为输入。所述控制电路提供脉冲宽度调制信号以控制ＰＦＣ开关的导通时间。所述控制电路还包括电压调节器和电流调节器。所述电流调节器包括用于将与电感电流成比例的信号从电流参考信号中减去的差分装置；适于接收差分装置的输出并提供第一控制信号的ＰＩ控制器；用于接收整流后的ＡＣ输入电压并提供第二控制信号的前馈装置，该第二控制信号具有比ＡＣ输入电压的动态范围更小的动态范围；以及用于将第一控制信号加上第二控制信号以提供用于生成脉冲宽度调制信号的ＰＷＭ参考信号的加法器。可以提供零交叉检测器和矢量转子以向电流调节器提供规则的正弦参考。如果需要可以提供局部ＰＦＣ装置以提供局部模式ＰＦＣ。
Digital implementation of power factor correction
According to embodiments of the invention provide a circuit for power factor correction can include a boost converter circuit and control circuit, the control circuit from the AC input voltage, the rectifier receives the rectified by receiving a signal proportional to the boost inductor current and capacitor DC bus voltage boost converter receives as input. The control circuit provides a pulse width modulation signal to control the turn-on time of the PFC switch. The control circuit also includes a voltage regulator and a current regulator. The current regulator for inductance current proportional to the signal from the current reference signal is subtracted from the differential output device; for receiving differential device and PI controller of the first control signal for receiving input voltage AC; after rectification and provide second feedforward device control signal, the control signal is second than the dynamic range of AC input voltage is smaller; and for the first control signal and a second control signal to provide PWM reference signal for generating a pulse width modulated signal adder. A zero crossing detector and a vector rotor can be provided to provide a regular sinusoidal reference to the current regulator. A local PFC device may be provided to provide local mode PFC if required.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及功率因数校正电路，即所述电路用于减小在馈送电源的电力 线t产生的失真和谐波，并且特别地涉及构成所述电路的开关模式电源，所 述电路包括连接的负载，该负载主要为电阻负载。更特别地，本申请涉及一 种控制电路，该控制电路在功率因数校正电路的数字控制中使用以确保交流 (AC)电压和电流基本同相从而提高了效率，并且同时避免了有害谐波的 产生。
技术介绍
图1示出了传统升压功率校正电路10和控制电路20。提供整流后的AC 电压给升压电感L。功率因数校正(PFC)开关Ql与电感串联连接并且跨 接于电感L后面的桥式整流器(BR)的输出端。升压二极管BD与电感L 串联连接，并且输出电容器COUT以公知的方式与升压转换器电路的输出端连接。电容器COUT两端的电压是直流(DC)总线电压，并且该总线电压 被提供给负载(LOAD)。使用控制电路20控制PFC电路10。在控制电路20中，将DC总线电压 V—DC提供给模一数(A/D)转换器12，该A/D转换器12还接收通过电阻 RI或其他感测装置感测的电感L的电流I—IN并且接收整流后的AC输入电 压V一IN。A/D转换器12产生三个输出，该三个输出包括DC总线电压V_DC (VdcFdb)的数字实现、输入电压VJN(V—IN')以及电感电流IjN (IJN')。 当对数字实现进行举例说明时，要注意的是最好在完全地模拟电路中执行基 本相同的步骤。斜坡发生器14接收DC参考电压Vdc_Ref。将斜坡发生器14的输出提 供给差分电路16，其中将数字化的DC总线电压VdcFdb从斜坡电压中减去， 并将由此得到的输出馈送给可以包括比例积分(PI)控制器18的电压调节 器。将PI控制器18的输出馈送给乘法器电路22，其中将来自电压调节器(PI 控制器18)的电压输出和输入电压V—IN'相乘。由此产生了电流参考PFC 信号IREF—PFC，在差分级24中将电感电流I—IN'从所述电流参考PFC信号 IREF一PFC中减去。将该差分级24的输出馈送给包括PI控制器26的电流调 节器。将PI控制器26的输出CAOut馈送给比较器28，其中脉冲宽度调制 (PWM)信号通过将由振荡器产生的振荡信号与控制器28的输出(CAOut) 比较而产生，所述振荡信号典型地为斜坡或锯齿信号30。输出PWM_PFC 控制PWM信号的占空比，该PWM信号被提供以控制开关Q1，从而控制功 率因数校正。PFC激活信号32可以i由另外的电路提供给组块14、 18、 26和 28以禁止PFC的操作。如上所述是在图1中进行示例性说明的控制电路20，且在控制PFC的 应用中，数字电路与模拟电路基本相同。然而，数字PFC控制电路20具有 某些固有的局限，尤其基于其为数字电路的事实。图3示出了PFC控制的关键是电流调节回路，所述电流调节回路促使感应器电流波形追踪整流后的半波正弦参考IREF_PFC。所述调节典型地通过PI控制器26得到完全实现。 PI控制器典型地擅长调节具有恒定的DC值稳态的信号，但通常不用于调节 如正弦电流的时变信号，除非控制器的控制带宽非常高。然而，在PFC控制 设置中，电感电流始终以正弦方式改变。因此，没有供PI控制器调节的稳 态信号。此外，采样保持(S/H)延迟对于模一数(A/D)转换过程来说是固 有的，这将使设置更加复杂化。 所述S/H延迟可以表示如下,-^^——*~^~~ (式l.l)其中Ts是釆样周期。当Ts足够小时，以上示出的近似值有效。如图4 所示，采样周期Ts越长，则相移越大。所述相移将减少闭环增益的裕度并且 影响系统的稳定性。为了维持闭环控制的稳定性，应当减小PI控制器26的 增益和带宽。然而，如上所述，当PI控制器26的增益和带宽减小时，所述 PI控制器26将不能对会导致高失真和较低功率因数的正弦参考信号进行追 踪。图5A和5B示出了无桥PFC电路的试验波形，该无桥PFC电路在重负 载(5A)和轻负载(5B)下分别使用传统数字控制和20kHz A/D釆样率。 如图所示，电流波形中具有显著的失真和振荡。由于失真使得电路不符合 EN61000-3-2 A类谐波标准。此夕卜，PWM级28自身会引发问题。PFC建模理论指出了PWM级具有 与上述的数字控制中的样本和保持(S/H)延迟相似的采样数据影响。因此， 当PWM载波频率过低时，即使使用模拟控制电路，电流控制性能仍不理想。 然而，在模拟控制电路中，PWM载波频率通常相对较高，典型地在50kHz 到100kHz范围内。因此，可以将电流回路带宽设计为在5kHz到10kHz范 围内。在该频率下，电流可以被控制以具有对正弦参考相对较好的追踪。也就是说，模拟控制电路的局限性在一定程度上被"掩盖"。然而，在高开关 频率下，即使在模拟控制电路中也会出现非期望的开关损耗和电磁干扰(EMI)噪声。如上所述，数字控制可以处理这些问题，但会带来其特有的 问题。一种解决方案是在A/D过程中使用较高的采样率，较高的采样率导致较 小的Ts并减少相移。尽管由此使得电流波形控制得到改善，但由于在数字处 理器中高速A/D转换必然伴随高计算功率，因此数字IC的成本显著增加。 尽管上述的问题是参考图1中的传统升压PFC电路IO进行讨论的，但要注 意的是使用例如图2中的无桥PFC电路10a会有同样的问题出现。图1A示出了 PFC控制电路的另一个实施方式，该PFC控制电路采用 了如在2005年11月4日提交的名为"HIGH FREQUENCY PARTIAL BOOST POWER FACTOR CORRECTION CONTROL CIRCUIT AND METHOD"的美 国专利申请11,269,377中所述的局部模式PFC和PWM消隐，该申请为2005 年6月24日提交的、并要求于2004年6月28日提交的名为"A NEW HIGH-FREQUENCY PARTIAL BOOST POWER-FACTOR-CORRECTION CONTROL METHOD"的临时申请60/583,752的优先权的名为"HIGH FREQUENCY PARTIAL BOOST POWER FACTOR CORRECTION CONTROL CIRCUIT AND METHOD"的申请11/165,939的部分继续申请， 上述每一申请的全部内容作为参考结合于此。其中还对PWM消隐算法进行 了描述，并且同样在于2004年11月8日提交的名为"PWM BLANKING ALGORITHM IN HIGH FREQUENCY PARTIAL PFC "的临时申请60/626 ， 113和于2004年11月8日提交的名为"DC BUS VOLTAGE CONTROL METHOD IN HIGH-FREQUENCY PARTIAL PFC"的临时申请60/626,112中 进行了描述，其全部内容作为参考结合于此。在局部模式PFC中，局部PFC控制器90对瞬时整流后的AC输入电压和瞬时DC总线电压进行反馈，并将两者进行比较。当整流后的AC输入电 压(V—IN)小于DC总线电压(V一DC)时，局部PFC控制器90将信号提 供至PWM比较器28以激活PWM比较器，因此PWM本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于提供功率因数校正的电路，该电路包括：升压转换器电路，所述升压转换器电路具有升压电感以及与该升压电感串联连接的功率因数校正开关，所述升压电感与功率因数校正开关跨接于整流器的输出端，所述整流器被提供来自交流线路的交流电能，所述升压转换器电路还包括连接至所述电感和所述开关之间的结点的升压二极管，该升压二极管的输出端连接至输出电容器，在所述输出电容器两端提供有直流总线电压，所述用于提供功率因数校正的电路还包括控制电路，所述控制电路接收来自所述整流器的整流后的交流输入电压、与通过所述电感的电流成比例的信号以及所述电容器两端的直流总线电压作为输入，且其中所述控制电路提供脉冲宽度调制信号以控制所述功率因数校正开关的导通时间，所述控制电路还包括：电压调节器，该电压调节器基于参考电压和所述直流总线电压而提供经调节的电压信号；乘法器，所述乘法器用于将所述经调节的电压信号与整流后的交流输入电压相乘以提供电流参考信号；电流调节器，所述电流调节器接收所述电流参考信号以及所述与电感电流成比例的信号，其中所述电流调节器还包括：差分装置，该差分装置用于从电流参考信号中减去所述与电感电流成比例的信号；比例积分控制器，该比例积分控制器用于接收所述差分装置的输出并提供第一控制信号；前馈装置，该前馈装置用于接收所述整流后的交流输入电压并提供第二控制信号，其中所述第二控制信号具有比交流输入电压的动态范围更小的动态范围；加法器，该加法器用于将所述第一控制信号加上所述第二控制信号以提供脉冲宽度调制参考信号；以及脉冲宽度调制信号发生器，该脉冲宽度调制信号发生器用于提供脉冲宽度调制信号以控制所述功率因数校正电路的导通时间，其中所述脉冲宽度调制信号发生器采用脉冲宽度调制参考信号来生成所述脉冲宽度调制信号。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，
申请(专利权)人：国际整流器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。