[實用新型]改進外環控制的直流變換器

有效

• 申請號: 201320262652.3
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN203398988U
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 唐思文;曾超;楊喜軍
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M7/12
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本實用新型涉及電力電子變換技術領域的一種單相功率因數校正器（PFC），具體地，涉及一種改進外環控制的直流變換器。?

背景技術

采用整流橋的單相AC-DC變換器的網側功率因數較低，諧波電流帶來一定的危害和干擾，使用單相有源功率因數校正（PFC）技術可以獲得單位輸入功率因數，使其符合諧波電流的相關標準。單相有源功率因數校正技術有許多控制策略，其中使用較多的是傳統的雙閉環控制。采用雙閉環控制的單相有源PFC，校正效果良好，可以獲得單位功率因數，但缺點是動態響應慢，魯棒性較差。雙閉環控制中的電壓外環起到穩定輸出直流電壓的作用，但控制速度較慢。傳統電壓外環一般采用電壓誤差放大器，而不采用PID調節器，電壓誤差放大器的缺點是慣性較大，因此影響了雙閉環控制的動態響應速度，不適用于快速負載變化的應用場合。?

經過對采用雙閉環控制原理的單相有源功率因數校正器現有技術的檢索，發現主要有以下代表性文獻：?

[1]李東和阮新波.《高效率的BOOST型功率因數校正預調節器》.中國電機工程學報.V24,No.10，2004.10：153-156，其主要技術特征如下：采用UC3854BN模擬控制器，電壓誤差放大器作為電壓外環，響應速度受到影響；?

[2]何志遠和韋巍.《基于虛擬磁鏈的PWM整流器定向功率控制研究》.浙江大學學報.V38,No.12，2004.11：1619-1622，其主要技術特征如下：三相整流器，響應速度快，但是由于采用砰砰控制，帶來開關頻率突變而是引入擾動和噪聲，降低系統的可靠性，甚至使得系統的性能發生惡化。?

綜合以上，對單相有源功率因數校正器現有技術的檢索發現，定向功率控制根據需求功率的變化，實行砰砰控制，具有響應速度快的優點。但傳統定向功率控制中劇烈變化的開關頻率給系統帶來潛在的不穩定問題，傳統雙閉環控制中的電壓外環限制了響應速度。?

實用新型內容

針對現有技術中的缺陷，本實用新型的目的是提供一種改進外環控制的直流變換器，有效地結合雙閉環控制和定向功率控制算法的優點，用開關頻率的調制策略代替砰砰控制，電路簡單，算法容易，響應速度快，尤其適合負載變化范圍較大工況下的功率因數校正。?

本實用新型提供一種改進外環控制的直流變換器，包括功率電路、輔助電路和控制電路，其中：所述功率電路完成單相AC-DC的功率變換；所述輔助電路連接所述功率電路，完成對輸入電壓、輸入電流、輸出電壓的瞬時檢測和對原始PWM脈沖的驅動，并將各種檢測電量輸出到所述控制電路；所述控制電路一端連接所述輔助電路，另一端連接所述功率電路，所述控制電路接受所述輔助電路各種檢測電量后，按照直接功率和雙環控制原理進行數字運算和邏輯處理，并得到最終原始驅動脈沖，經過驅動后輸送到所述功率電路，控制功率器件的通斷規律，使得所述功率電路完成功率因數校正，并輸出穩定的直流電壓；?

所述控制電路包括電壓平方控制外環電路和電流控制內環電路，其中：?

所述電壓平方控制外環電路包括電壓平方PI調節電路，所述電壓平方PI調節電路的第一入口與所述輔助電路中的輸出電壓檢測電路輸出端相連,第二入口為給定電壓平方，出口與所述電流控制內環電路中的輸出功率期望值計算電路的第二入口相連；?

所述電流控制內環電路包括輸入電壓瞬時值計算電路、電流PI調節電路、電感電流期望值計算電路、輸出功率瞬時值計算電路、輸出功率期望值計算電路和驅動脈沖形成電路，其中：?

所述輸入電壓瞬時值計算電路的入口與所述輔助電路中的輸入電壓檢測電路的輸出端相連，出口與所述電感電流期望值計算電路的第一入口相連；?

所述電流PI調節電路的第一入口與所述輔助電路中的輸入電流檢測電路的輸出端相連，第二入口與所述電感電流期望值計算電路的出口相連，出口與所述驅動脈沖形成電路的入口相連；?

所述電感電流期望值計算電路的第二入口與所述輸出功率期望值計算電路的出口相連；?

所述輸出功率瞬時值計算電路的第一入口與所述輔助電路中的輸出電流檢測?電路的輸出端相連，第二入口與所述輔助電路中的輸出電壓檢測電路的輸出端相連，出口與所述輸出功率期望值計算電路的第一入口相連；?

所述驅動脈沖形成電路的出口與所述輔助電路中的驅動脈沖放大電路的輸入端相連。?

優選地，所述功率電路包括依次連接的整流電路、升壓電路、分流電路和分壓電路，其中：?