一种可变高频载波的图腾柱电感电流波形校正方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种可变高频载波的图腾柱电感电流波形校正方法及系统，包括：控制电路基于可调的高频载波幅值和频率，生成不同于幅值恒定、频率恒定时的开关信号；功率电路接收所述开关信号，实现电感电流波形校正。本发明专利技术通过对高频载波幅值、频率的调整，实现了对电感电流波形的校正补偿，使得电感电流波形更加接近于正弦波，有效地降低了电流谐波含量；本发明专利技术只在载波信号环节进行高频载波幅值和频率调整，不改变其它电路结构，实现容易，可靠性高；本发明专利技术生成幅频可调载波信号需要的系数，可根据不同需要改变，适应范围广，可扩展性强。可扩展性强。可扩展性强。

【技术实现步骤摘要】
一种可变高频载波的图腾柱电感电流波形校正方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力电子领域，具体地，涉及一种可变高频载波的图腾柱电感电流波形校正方法及系统。

技术介绍

[0002]单相交流电压供电的电力电子变换器，在家用电器等设备中发挥了重要的作用，但在实际应用中，需要采用有源功率因数校正(PFC)技术，或采用单相有源电力滤波(APF)技术，以此抑制网侧谐波电流和提高网侧功率因数，满足IEC61000
‑3‑
2和IEC6100
‑3‑
12规定的谐波抑制标准。
[0003]图腾柱PFC中功率电路和控制电路，功率电路包括两个桥臂，一般情况下，一个为高频切换的GaN FET或IGBT桥臂，另一个为工频切换的SiC FET或二极管桥臂，控制电路包括模拟控制电路或数字控制电路。图腾柱PFC是一种有源功率因数校正电路，同其它PFC电路一样，输出电容电压控制可以采取PI控制器、跨导型单零单极控制器等，电感电流控制可以采用跟随控制、单周期控制和滞环控制等，对于跟随控制和单周期控制，由于网压或输入电压过零附近电压瞬时值较小，使得网流或输入电流出现过零交越失真，使得网侧功率因数较低和出现较高次谐波电流为此需要进行过零补偿。
[0004]对于传统有桥PFC，有文献提出了电流补偿环概念，比较好地实现了电流过零补偿，其补偿原理为：在原有(正弦波求绝对值后)正弦半波基础上加入补偿量，以此扩大网压过零附近的占空比，从而改善输入电流交越失真情况。但是对于图腾柱PFC，尚未出现有效的电感电流波形校正方法，而且传统有桥PFC电流补偿环概念也不能简单地适用，需要重新设计。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种变高频载波的图腾柱PFC电感电流波形校正方法及系统。
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供一种可变高频载波的图腾柱电感电流波形校正方法，包括：
[0007]控制电路基于可调的高频载波幅值和频率，生成不同于幅值恒定、频率恒定时的开关信号；
[0008]功率电路接收所述开关信号，实现电感电流波形校正。
[0009]优选地，所述控制电路包括电压调节器、电流调节器、开关脉冲发生器、电感环节单元、FRD环节单元和负载环节单元；其中，所述电感环节单元的输出作为所述电流调节器的输入，形成电流内环补偿环节；所述负载环节单元的输出作为所述电压调节器的输入，形成电压外环补偿环节；所述电流内环补偿环节中，所述高频载波幅值和频率可调。
[0010]优选地，所述可调的高频载波幅值和频率，基于计算单元、RS触发器、选择器、积分器和复合器实现；
[0011]其中，所述计算单元的输出作为所述选择器的输入；
[0012]所述RS触发器决定所述选择器的工作状态；
[0013]所述选择器的输出经系数调幅后，得到幅频可调的载波信号。
[0014]优选地，所述计算单元生成单位幅值的正弦波u(1)＝sinω
i
t；
[0015]设置系数a和系数b；
[0016]计算u(2)＝[a|sin(ω
i
t)|
‑
1]b的值，令u(3)＝
‑
u(2)；
[0017]所述计算单元生成幅值是0.25的正弦波，即u(4)＝0.25
×
sinω
i
t；
[0018]设置系数c＝1e
‑
5；
[0019]计算u(5)＝
‑
c[|u(4)|+0.5]，令u(6)＝
‑
u(5)；
[0020]设置RS逻辑触发器的逻辑为：R端与S端同时出现高电平“1”或低电平“0”时，S端的作用具有优先权；
[0021]设置2选1的选择器阈值为零，将输入是否大于零作为其选择端的选择条件；
[0022]将u(2)和u(3)、u(5)和u(6)分别与第一选择器、第二选择器相连接；
[0023]所述积分器对与u(2)和u(3)连接的第一选择器的输出进行积分，获得输出积分值；
[0024]所述复合器对与u(5)和u(6)连接的第二选择器的输出进行复合；
[0025]所述复合器输出求差和极性判断，送入所述RS触发器的S端；
[0026]所述复合器输出求反差和极性判断，送入所述RS触发器的R端；
[0027]RS触发器输出送入所述第一选择器和所述第二选择器的条件端；
[0028]所述第一选择器的所述输出积分值乘以系数得到幅值和频率可调的三角载波。
[0029]优选地，所述基于可调的高频载波幅值和频率，控制电路生成不同于幅值恒定、频率恒定时的开关信号，包括：
[0030]所述电压外环补偿环节的输出电压u
o
′
与参考电压U
ref
的差值作为所述电压调节器的输入端V
etr
；
[0031]所述电压调节器的输出端U
ctr1
和网压信号u
i
″
相乘后，减去所述电流内环补偿环节输出端信号i
L
′
作为所述电流调节器的输入端I
etr
。
[0032]优选地，所述基于可调的高频载波幅值和频率，控制电路生成不同于幅值恒定、频率恒定时的开关信号，还包括：
[0033]所述电流调节器的输出端与所述开关脉冲发生器的输入端相连；
[0034]所述开关脉冲发生器的输出端u
i
′
与网压瞬值u
i
的差值作为所述电感环节的输入端信号；
[0035]所述电感环节的输出端信号作为电流内环补偿环节的输入端，同时作为所述FRD环节的输入端；
[0036]所述FRD环节的输出端I
D1
作为所述负载环节的输入端；
[0037]所述负载环节的输出端u
o
作为电压外环补偿环节的输入端。
[0038]优选地，所述开关信号输入功率电路，实现电感电流波形校正，包括：
[0039]开关信号经过驱动后送入功率电路；
[0040]所述开关信号经过驱动电路驱动后送入功率电路，实现对电感电流波形的校正；所述驱动电路共计四路驱动信号，对应四个功率开关。
[0041]根据本专利技术的第二个方面，提供一种可变高频载波的图腾柱电感电流波形校正系统，包括：
[0042]控制电路模块，该模块基于可调的高频载波幅值和频率，生成不同于幅值恒定、频率恒定时的开关信号；
[0043]功率电路模块，该模块接收所述开关信号，实现电感电流波形校正。
[0044]根据本专利技术的第三个方面，提供一种终端，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程序时可用于执行任一项所述的方法，或，运行所述的系统。
[0045]根据本专利技术的第四个方面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可变高频载波的图腾柱电感电流波形校正方法，其特征在于，包括：控制电路基于可调的高频载波幅值和频率，生成不同于幅值恒定、频率恒定时的开关信号；功率电路接收所述开关信号，实现电感电流波形校正。2.根据权利要求1所述的一种可变高频载波的图腾柱电感电流波形校正方法，其特征在于，所述控制电路包括电压调节器、电流调节器、开关脉冲发生器、电感环节单元、FRD环节单元和负载环节单元；其中，所述电感环节单元的输出作为所述电流调节器的输入，形成电流内环补偿环节；所述负载环节单元的输出作为所述电压调节器的输入，形成电压外环补偿环节；所述电流内环补偿环节中，所述高频载波幅值和频率可调。3.根据权利要求1所述的一种可变高频载波的图腾柱电感电流波形校正方法，其特征在于，所述可调的高频载波幅值和频率，基于计算单元、RS触发器、选择器、积分器和复合器实现；其中，所述计算单元的输出作为所述选择器的输入；所述RS触发器决定所述选择器的工作状态；所述选择器的输出经系数调幅后，得到幅频可调的载波信号。4.根据权利要求3所述的一种可变高频载波的图腾柱电感电流波形校正方法，其特征在于，所述计算单元生成单位幅值的正弦波u(1)＝sinω
i
t；设置系数a和系数b；计算u(2)＝[a|sin(ω
i
t)|
‑
1]b的值，令u(3)＝
‑
u(2)；所述计算单元生成幅值是0.25的正弦波，即u(4)＝0.25
×
sinω
i
t；设置系数c＝1e
‑
5；计算u(5)＝
‑
c[|u(4)|+0.5]，令u(6)＝
‑
u(5)；设置RS逻辑触发器的逻辑为：R端与S端同时出现高电平“1”或低电平“0”时，S端的作用具有优先权；设置2选1的选择器阈值为零，将输入是否大于零作为其选择端的选择条件；将u(2)和u(3)、u(5)和u(6)分别与第一选择器、第二选择器相连接；所述积分器对与u(2)和u(3)连接的第一选择器的输出进行积分，获得输出积分值；所述复合器对与u(5)和u(6)连接的第二选择器的输出进行复合；所述复合器输出求差和极性判断，送入所述RS触发器的S端；所述复合器输出求反差和极性判断，送入所述RS触发器的R端；RS触发器输出送入所述第一选择器和所述第二选择器的条件端；所述第一选择器的所述输出积分值乘以系数得到幅值和频率可调的三角载波。5.根据权利要求2所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺凯，沈一鹤，高煜寒，严伟，吴双，李煌，刘鑫，高飞，杨喜军，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：