[發明專利]一種數字式PFC電路

在審

• 申請號: 202110472492.4
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113315391A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 李武杰;潘冬華;金浩;黎先葵;姚川
• 申請（專利權）人: 武漢華海通用電氣有限公司
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02M3/156;H02M1/08;H02M1/42;H02M1/44;H02M1/14
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 孔燦

本發明提供了一種數字式PFC電路，包括：交流電網、LC濾波器和PFC電路；其中交流電網與LC濾波器電性連接；LC濾波器與PFC電路電氣連接；其中PFC電路包括開關管器件和電感；所述LC濾波器的截止頻率為開關管器件開關頻率的1/10；PFC電路的電感平均電流通過控制器控制，由采樣的PFC電路的母線電壓、采樣的交流電網側電壓、采樣的PFC電路的電感峰值電流共同決定。本發明實現了在交流濾波電感感量較小的條件下，仍然可以通過優化算法來降低THDi，使其滿足入網要求。

技術領域

本發明涉及電路功率因素校正領域，尤其涉及一種數字式PFC電路。

背景技術

PFC(Power Factor Correction)即功率因數校正，應用于功率因數較高的 AC/DC變換電路中。

常規方案中，交流濾波電感感量按照電流紋波20％設計，滿載時電感電流基本工作在連續狀態，通過峰值電流采樣或者平均電流采樣，均可以實現較小的THDi(TotalHarmonic Current Distortion，定義為總諧波電流有效值Ih與基波電流有效值之比)。但是電感量較大時導致系統的成本、體積、重量均受到限制，在一些特殊應用場合不具備優勢。

如果按照更大的電流紋波設計交流濾波電感感量，比如50％。基于硬件角度分析，高頻THDi明顯增大。基于軟件角度分析，滿載時電感電流會交替工作在連續狀態和斷續狀態。如果采用峰值電流采樣，斷續狀態下峰值電流跟平均電流不成正比，電流會畸變，低次THDi明顯增加；如果采用平均電流采樣，硬件電流采樣電路的帶寬必須設計較低，采樣延時大，電流環的帶寬設計受到限制，同樣低次THDi會增大。

發明內容

有鑒于此，在交流濾波電感感量設計較小時，為了使其即能夠應用于特殊場合，又使得最終THDi較小，本發明提供了一種數字式PFC電路，該電路在硬件結構方面，設計LC濾波器的截止頻率，使其為PFC電路開關器件頻率的1/10，有效抑制高頻次THDi；在軟件方面，通過母線電壓、采樣的交流電網側電壓、采樣的PFC電路的電感峰值電流共同計算出PFC電路的電感的平均電流，有效減小低頻次THDi，從而使得即使交流濾波電感感量設計較小，也能夠達到跟常規PFC電路一樣的控制效果。

本發明提供的一種數字式PFC電路，具體包括以下：

交流電網、LC濾波器和PFC電路；其中交流電網與LC濾波器電性連接； LC濾波器與PFC電路電性連接；其中PFC電路包括開關管器件和電感；

所述LC濾波器的截止頻率為開關管器件開關頻率的1/10；

PFC電路的電感平均電流通過控制器控制，由采樣的PFC電路的母線電壓、采樣的交流電網側電壓、采樣的PFC電路的電感峰值電流共同決定。

進一步地，所述PFC電路為不控整流橋+Boost電路或者無橋PFC電路。

PFC電路的電感平均電流如下式所示：

式中，I_aver為PFC電路的電感平均電流；t_r為電感電流上升時間，T_s為開關管器件的開關周期，I_Init為開關管器件開通瞬間的初始電流值，I_Samp為PFC電路的電感采樣的峰值電流值，U_bus為采樣的PFC電路的母線電壓，U_ac為采樣的交流電網側電壓。

本發明提供的有益效果是：在交流濾波電感感量較小的條件下，仍然可以通過優化算法來降低THDi，使其滿足入網要求。

附圖說明

圖1是本發明一種數字式PFC電路的區間切換示意圖；

圖2是電感L_ac上的電流與電網輸入電流的相對波形圖；