[發明專利]一種升壓型功率因數校正變換器及其校正變換方法

在審

• 申請號: 201810328719.6
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108521214A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 許文寧;曹維坤;傅超
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 封睿

1.一種升壓型功率因數校正變換器，其特征在于，包括單相升壓有源Boost型開關變換器功率級的主拓撲結構、第一AD采樣轉換器、第二AD采樣轉換器、數字控制器和數字脈寬調制器，其中：所述第一AD采樣轉換器用于采集主拓撲結構的電感電流，轉換成數字信號；所述第二AD采樣轉換器用于采集主拓撲結構的輸出電壓，轉換成數字信號；所述數字控制器根據參考電壓、輸出電壓和電感電流確定占空比信號；所述數字脈寬調制器根據占空比信號確定相應的驅動信號，驅動功率級主拓撲結構改變功率管的開關狀態，以調節輸出電壓值。

2.根據權利要求1所述的升壓型功率因數校正變換器，其特征在于，所述主拓撲結構包括EMI低通濾波器、整流電路、電感L、電容C、二級管D、功率開關管Q、負載電阻R、第三采樣電阻R3和第四采樣電阻R4，其中，所述功率管Q的漏極接二級管D的正向導通端和電感L的一端，所述二級管D的反向截止端接電容C、負載電阻R和第四采樣電阻R4的一端，所述第四采樣電阻的另一端接第三采樣電阻R3的一端和第二AD采樣轉換器，所述第三采樣電阻R3、電容C和負載電阻R的另一端及功率管Q的源極接地；所述電感L的另一端接整流電路的輸出端和第一AD采樣轉換器；所述整流電路通過EMI低通濾波器接交流源；所述功率管Q的柵極接數字脈寬調制器。

3.根據權利要求1所述的升壓型功率因數校正變換器，其特征在于，所述數字控制器包括一個加法器單元、一個控制算法單元，其中加法器單元的兩個輸入端分別接參考電壓源和第二AD采樣轉換器，輸出端接控制算法單元的一個輸入端；所述控制算法單元的另一輸入端接第二AD采樣轉換器，輸出端接數字脈寬調制器。

4.一種升壓型功率因數校正變換方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、第一AD采樣轉換器采集主拓撲結構的電感電流，第二AD采樣轉換器采集主拓撲結構的輸出電壓；

步驟2、加法器將采集的輸出電壓與參考電壓進行比較，得到兩者誤差值；

步驟3、控制算法單元對誤差值進行PI控制，確定預期的輸出電壓；

步驟4、控制算法單元根據預期的輸出電壓和電感電流，確定占空比信號；

步驟5、DPWM單元根據占空比信號，輸出相應的驅動信號傳輸至功率管；

步驟6、循環步驟1-5，直至輸出電壓達到期望值。

5.根據權利要求4所述的升壓型功率因數校正變換方法，其特征在于，步驟2確定預期的輸出電壓的公式為：

v_m[k]＝v_m[k-1]+k_pe_v[k]+k_ie_v[k-1]

式中，v_m[k]表示第k個開關周期預期的輸出電壓，e_v[k]和e_v[k-1]分別表示第k和K-1個開關周期中，參考電壓和輸出電壓之間的誤差值，k_p、k_i表示控制參數。

6.根據權利要求4所述的升壓型功率因數校正變換方法，其特征在于，步驟5確定占空比信號的公式為：

式中，d[k]表示第K個開關周期的數字占空比，v_m[k]表示第k個開關周期PI控制確定的預期輸出電壓，R_d表示PFC變換器的等效電流檢測電阻R_d，i_l[k]表示第k個開關周期的電感電流。