Boost-PFC控制电路及其控制方法与流程

本公开涉及电源电路，特别是涉及一种boost-pfc控制电路及其控制方法。

背景技术：

1、在电力系统中，功率因数作为衡量电能利用效率的重要指标之一，功率因数可以表现为：有用功率(即对系统执行有用功的能力)与视在功率(系统所需的总功率)之间的比值。

2、在理想情况下，功率因数应为1，这意味着系统中消耗的所有电能都被有效地转换为有用的功率，而没有能量浪费。然而，在实际应用中，许多电力电子设备(如电源适配器、电动机驱动器、led驱动器等)通常具有非线性负载特性，导致它们所吸收的电流信号不与电压信号保持同相位，从而降低了功率因数。这种情况会导致电网中的能量浪费，降低系统的效率，甚至影响到其他用户的电力质量。

3、目前，boost(升压)-pfc(power factor correction，功率因数校正)电路虽然能够用于改善电力系统的功率因数，但也容易在轻载条件下出现电路控制不稳定及电流信号异常尖峰的问题，从而对电网及相关电力系统产生不利影响。

技术实现思路

1、基于此，本公开实施例提供了一种boost-pfc控制电路及其控制方法，有利于提升电力系统的稳定性、适应性及电源效率。

2、为了实现上述目的，第一方面，本公开一些实施例提供了一种boost-pfc控制电路，包括：boost-pfc电路以及连接boost-pfc电路的控制环路。其中，控制环路用于：采样boost-pfc电路的输入电压信号、输出电压信号及输入电流信号，并根据输出电压信号确定校正电压信号，根据输入电压信号确定前馈电压信号，根据输入电压信号和校正电压信号确定参考电流信号，根据输入电流信号、参考电流信号和前馈电压信号输出占空比控制信号。

3、在本公开一些实施例中，控制环路包括：第一采样模块、第二采样模块、前馈模块和控制模块。第一采样模块与boost-pfc电路连接，用于采样输出电压信号和输入电压信号，并根据输出电压信号确定校正电压信号。第二采样模块与第一采样模块、boost-pfc电路连接，用于根据输入电压信号和校正电压信号确定参考电流信号，同时采样输入电流信号。前馈模块与第一采样模块连接，用于根据输入电压信号确定前馈电压信号。控制模块与第二采样模块、前馈模块连接，用于根据输入电流信号、参考电流信号和前馈电压信号输出占空比控制信号。

4、在本公开一些实施例中，第一采样模块包括：电压传感电路、比较电路和比例积分电路。电压传感电路与boost-pfc电路连接，用于分别采样输出电压信号和输入电压信号。比较电路与传感电路连接，用于比较输出电压信号相对于参考电压信号的差值，以输出比较电压信号。比例积分电路与比较电路连接，用于对比较电压信号进行比例积分控制，获得校正电压信号。

5、在本公开一些实施例中，第二采样模块包括：电流传感电路、锁相环电路和乘法电路。电流传感电路与boost-pfc电路连接，用于采样输入电流信号。锁相环电路与第一采样模块连接，用于对输入电压信号进行锁相，以提取相位信号。乘法电路与第一采样模块、锁相环电路连接，用于使相位信号和校正电压信号相乘，获得参考电流信号。

6、在本公开一些实施例中，前馈模块包括：与第一采样模块连接的增益电路；其中，前馈电压信号等于输入电压信号乘以增益系数。

7、在本公开一些实施例中，控制模块包括：减法电路、比例电路和加法电路。减法电路与第二采样模块、前馈模块连接，用于使参考电流信号与输入电流信号相减，获得比较电流信号。比例电路与减法电路连接，用于对比较电流信号进行比例控制，获得电流控制信号。加法电路与比例电路、前馈模块连接，用于使电流控制信号和前馈电压信号相加，获得占空比控制信号。

8、在本公开一些实施例中，控制环路的控制方程包括：1-d＝kp(um×usogi-il)+kfuin；其中，1-d为占空比控制信号，kp为比例系数，um为校正电压信号，usogi为相位信号，um×usogi为参考电流信号，il输入电流信号，kf为增益系数，uin为输入电压信号，kfuin为前馈电压信号。

9、在本公开一些实施例中，boost-pfc电路包括：二极管整流电路、三电平升压电路和稳压电路。二极管整流电路用于连接电网，以提供输入电压信号。三电平升压电路与二极管整流电路连接。稳压电路与三电平升压电路连接，用于提供输出电压信号。

10、第二方面，本公开一些实施例还提供了一种boost-pfc控制电路的控制方法，以应用于如上一些实施例中所述的boost-pfc控制电路。所述控制方法包括如下步骤。

11、采样boost-pfc电路的输入电压信号、输出电压信号及输入电流信号。

12、根据输出电压信号确定校正电压信号。

13、根据输入电压信号确定前馈电压信号。

14、根据输入电压信号和校正电压信号确定参考电流信号。

15、根据输入电流信号、参考电流信号和前馈电压信号输出占空比控制信号。

16、在本公开一些实施例中，所述根据输出电压信号确定校正电压信号，包括：比较输出电压信号相对于参考电压信号的差值，输出比较电压信号；对比较电压信号进行比例积分控制，获得校正电压信号。

17、在本公开一些实施例中，所述根据输入电压信号和校正电压信号确定参考电流信号，包括：对输入电压信号进行锁相，提取相位信号；使相位信号和校正电压信号相乘，获得参考电流信号。

18、在本公开一些实施例中，所述根据输入电流信号、参考电流信号和前馈电压信号输出占空比控制信号，包括：使参考电流信号与输入电流信号相减，获得比较电流信号；对比较电流信号进行比例控制，获得电流控制信号；使电流控制信号和前馈电压信号相加，获得占空比控制信号。

19、本公开实施例可以/至少具有以下优点：

20、本公开实施例中，在采样boost-pfc电路的输入电压信号、输出电压信号及输入电流信号之后，可以根据输出电压信号确定校正电压信号，根据输入电压信号确定前馈电压信号，根据输入电压信号和校正电压信号确定参考电流信号，从而根据输入电流信号、参考电流信号和前馈电压信号输出占空比控制信号。如此，本公开实施例结合前馈电压信号和输入电流信号、参考电流信号共同确定占空比控制信号，可以根据输入电压和电流的变化对应调整占空比控制信号，以有效应对输入电压的波动，从而确保输出电压在不同输入电压条件下的稳定性，尤其是在轻载条件下，进而能够有效提升电力系统的稳定性和适应性，也有利于提升电力系统的电源效率。

21、本公开的一个或多个实施例的细节在下面的附图和描述中提出。本公开的其他特征、目的和优点将从说明书、附图以及权利要求书变得明显。

技术特征：

1.一种boost-pfc控制电路，其特征在于，包括：boost-pfc电路以及连接所述boost-pfc电路的控制环路；

2.根据权利要求1所述的boost-pfc控制电路，其特征在于，所述控制环路包括：

3.根据权利要求2所述的boost-pfc控制电路，其特征在于，所述第一采样模块包括：

4.根据权利要求2所述的boost-pfc控制电路，其特征在于，所述第二采样模块包括：

5.根据权利要求2所述的boost-pfc控制电路，其特征在于，所述前馈模块包括：与所述第一采样模块连接的增益电路；其中，所述前馈电压信号等于所述输入电压信号乘以增益系数。

6.根据权利要求2所述的boost-pfc控制电路，其特征在于，所述控制模块包括：

7.根据权利要求1所述的boost-pfc控制电路，其特征在于，所述控制环路的控制方程包括：1-d＝kp(um×usogi-il)+kfuin；

8.根据权利要求1～7中任一项所述的boost-pfc控制电路，其特征在于，所述boost-pfc电路包括：

9.一种boost-pfc控制电路的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1～8中任一项所述的boost-pfc控制电路，所述控制方法包括：

10.根据权利要求9所述的boost-pfc控制电路的控制方法，其特征在于，

技术总结本公开涉及一种Boost‑PFC控制电路及其控制方法。所述Boost‑PFC控制电路包括：PFC电路以及连接所述PFC电路的控制环路；其中，所述控制环路用于：采样所述PFC电路的输入电压信号、输出电压信号及输入电流信号，并根据所述输出电压信号确定校正电压信号，根据所述输入电压信号确定前馈电压信号，根据所述输入电压信号和所述校正电压信号确定参考电流信号，根据所述输入电流信号、所述参考电流信号和所述前馈电压信号输出占空比控制信号。本公开利于提升系统的稳定性、适应性及电源效率。技术研发人员：张逸云,高东峰,刘纪周受保护的技术使用者：上海广为焊接设备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29