[實用新型]一種PFC變換器脈沖頻率調制均值電流控制裝置

有效

• 申請號: 201920388633.2
• 申請日: 2019-03-25
• 公開（公告）號: CN212305137U
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 周國華;胡棲銘;何大印;范先焱;毛桂華
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M1/14
• 代理公司: 成都盈信專利代理事務所(普通合伙) 51245
• 代理人: 崔建中

一種PFC變換器脈沖頻率調制均值電流控制裝置，第一電壓檢測電路VS1、電壓峰值檢測電路VPS和第二電流檢測電路IS2的輸出端分別連接到參考電流生成器RCG，電壓基準值V_ref也連接到參考電流生成器RCG；第一電流檢測電路IS1、第一電壓檢測電路VS1、第二電壓檢測電路VS2和參考電流生成器RCG的輸出端分別連接到關斷時間生成器OFG；第二電壓檢測電路VS2的輸出端和電壓基準值V_ref還分別連接到補償器EC；關斷時間生成器OFG和補償器EC的輸出端分別連接到脈沖頻率調制器PFM。本實用新型適用于多種PFC變換器拓撲，提高了負載和輸入瞬態響應速度，減小了輸出電壓波動，減少了電流環補償網絡，并且能在寬輸入電壓和負載范圍內具有良好的功率因數校正功能。

技術領域

本實用新型涉及功率因數校正(Power Factor Correction,PFC)變換器的控制裝置，屬于電力電子設備領域，具體為一種PFC變換器脈沖頻率調制均值電流控制裝置。

背景技術

隨著電力電子技術的發展，電力電子裝置已經得到廣泛應用。傳統AC/DC 變換器包含各種非線性器件和儲能器件，會使得輸入電壓和輸入電流不同步。將其直接接入公共電網使用時，會引起電網電流產生畸變，即電網電流含有大量諧波成分。一方面在電能的傳送過程中造成不必要的損耗，另一方面嚴重影響輸電線路上其他電氣設備的正常工作。

為了保證公共電網的正常供電，AC/DC變換器需要采用PFC技術。PFC技術可分為無源PFC和有源PFC，其中有源PFC技術能對變化的諧波電流進行快速的動態跟蹤補償，而且補償特性不受電網阻抗和負載阻抗影響，可實現理想的功率因數校正，其功率因數可以達到0.99以上，使輸入電流接近正弦并且與輸入電壓相位一致。與無源PFC相比，有源PFC技術具有補償特性好的優點，因而在工業中得到了廣泛的應用。

傳統的有源PFC變換器控制方法主要有峰值電流控制和平均電流控制。相比于峰值電流控制，平均電流控制具有更高的功率因數和更小的THD，并且對噪聲不敏感，因此其應用比較廣泛。但是，平均電流控制需要兩個PI補償器，其中電壓環PI補償器用于調節輸出電壓，電流環PI補償器用于使電感電流跟隨電流參考信號。此外，電流型滯環控制利用滯環思想使電感電流在電流參考信號附近的一定范圍內變化，以實現功率因數校正；由于減少了平均電流控制中的電流環PI補償器，其輸入電流瞬態響應速度得到改善。以上PFC變換器控制方法的電流參考信號均是由電壓環PI補償器的輸出與輸入電壓經過乘法器產生，其電壓環PI補償器的調節速度受到電流參考限制，影響了輸入和負載瞬態性能的提升。因此，需要采用其他方法代替電流環PI補償器以及獲取電流參考信號，以便有效地提高PFC變換器的輸入和負載瞬態響應速度。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種PFC變換器脈沖頻率調制均值電流控制裝置，使其瞬態響應速度得到明顯改善，并且具有較高的功率因數值，適用于各類基本的PFC變換器拓撲。

本實用新型采用的技術方案如下：

一種PFC變換器脈沖頻率調制均值電流控制裝置，第一電壓檢測電路VS1、電壓峰值檢測電路VPS和第二電流檢測電路IS2的輸出端分別連接到參考電流生成器RCG，電壓基準值V_ref也連接到參考電流生成器RCG；第一電流檢測電路IS1、第一電壓檢測電路VS1、第二電壓檢測電路VS2和參考電流生成器RCG 的輸出端分別連接到關斷時間生成器OFG；第二電壓檢測電路VS2的輸出端和電壓基準值V_ref還分別連接到補償器EC；關斷時間生成器OFG和補償器EC的輸出端分別連接到脈沖頻率調制器PFM。

進一步地，所述參考電流生成器RCG包括依次連接的乘法器MU1、乘法器 MU2、除法器DIV1和除法器DIV2。

進一步地，所述關斷時間生成器OFG包括依次連接的減法器SUB1、乘法器MU3和加法器ADD1。