功率因數(shù)校正pfc電路自動均衡母線電壓的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了功率因數(shù)校正PFC電路自動均衡母線電壓的方法及裝置，該方法包括：計算正母線和負(fù)母線的電壓偏差；根據(jù)正母線和負(fù)母線的電壓偏差增大PFC電路中風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度，直到正負(fù)母線的電壓平衡。本發(fā)明基于PFC電路工作于不控整流狀態(tài)或負(fù)載較輕時，輸出功率增大，PWM發(fā)波量就會增加，偏壓環(huán)調(diào)節(jié)正負(fù)母線電壓均衡的能力也相應(yīng)增強的原理，通過增大風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度的方式，增大PFC電路的輸出功率，進而增強偏壓環(huán)的母線均壓調(diào)節(jié)能力，達(dá)到調(diào)節(jié)正負(fù)母線電壓平衡的目的。本發(fā)明不需要增加任何其他硬件電路，也不需要改變PFC電路的原有電路結(jié)構(gòu)，有效解決了PFC電路工作于不控整流狀態(tài)或負(fù)載較輕時，正負(fù)母線電壓不平衡的問題。
【專利說明】功率因數(shù)校正PFC電路自動均衡母線電壓的方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電路領(lǐng)域，尤其涉及一種PFC(Power Factor Correction,功率因數(shù)校正)電路自動均衡母線電壓的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在大功率電源中，為了提高電源的功率因數(shù)，通常采用PFC電路。對于具有正負(fù)母線結(jié)構(gòu)的PFC電路，其正負(fù)母線的電壓是否平衡會影響到PFC電路結(jié)構(gòu)中開關(guān)管的電壓應(yīng)力，以及過壓保護策略等問題，因此，有必要采取正負(fù)母線均壓措施，使得正母線和負(fù)母線的電壓處于均衡狀態(tài)。
[0003]PFC電路中采用偏壓環(huán)來控制正負(fù)母線電壓處于均衡狀態(tài)，該偏壓環(huán)主要通過影響PWM (Pulse Width Modulation,脈寬調(diào)制)發(fā)波來調(diào)節(jié)正負(fù)母線的充電能量,進而使得正負(fù)母線的電壓處于均衡狀態(tài)。一般情況下，當(dāng)PFC電路中硬件設(shè)計合理且環(huán)路設(shè)計得當(dāng)時，偏壓環(huán)具有較好的母線均壓效果；但是當(dāng)PFC電路工作于接近不控整流狀態(tài)或負(fù)載較輕時，偏壓環(huán)的母線均壓調(diào)節(jié)能力就會較弱，不能夠較好得控制正負(fù)母線電壓的均衡情況，致使其出現(xiàn)較嚴(yán)重的偏壓現(xiàn)象。這主要是因為當(dāng)PFC工作于接近不控整流或者小負(fù)載情況下時，PFC電路的PWM發(fā)波量較小，甚至處于斷續(xù)發(fā)波狀態(tài)(即發(fā)一段時間，停一段時間)，這樣偏壓環(huán)起作用的時間就會有限，母線均壓調(diào)節(jié)能力得不到有效發(fā)揮，導(dǎo)致母線電壓出現(xiàn)不平衡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供功率因數(shù)校正PFC電路自動均衡母線電壓的方法及裝置，用以解決PFC電路工作于不控整流狀態(tài)或負(fù)載較輕時，正負(fù)母線電壓不平衡的問題。
[0005]本發(fā)明方法包括:
[0006]一種功率因數(shù)校正PFC電路自動均衡母線電壓的方法，包括:
[0007]計算正母線和負(fù)母線的電壓偏差；
[0008]根據(jù)所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差增大PFC電路中風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度，直到正負(fù)母線的電壓平衡。
[0009]一種功率因數(shù)校正PFC電路自動均衡母線電壓的裝置，包括:
[0010]電壓偏差模塊，用于計算正母線和負(fù)母線的電壓偏差；
[0011]轉(zhuǎn)速控制模塊，用于根據(jù)所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差增大PFC電路中風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度，直到正負(fù)母線的電壓平衡。
[0012]本發(fā)明基于PFC電路工作于不控整流狀態(tài)或負(fù)載較輕的狀態(tài)時，PFC電路的輸出功率增大，其PWM發(fā)波量就會增加，偏壓環(huán)調(diào)節(jié)正負(fù)母線電壓均衡的能力也相應(yīng)增強的原理，通過增大風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度的方式，增大PFC電路的輸出功率，進而增強偏壓環(huán)的母線均壓調(diào)節(jié)能力，達(dá)到調(diào)節(jié)正負(fù)母線電壓平衡的目的。本發(fā)明不需要為PFC電路增加任何其他硬件電路，也不需要改變PFC電路的原有電路結(jié)構(gòu)，有效解決了 PFC電路工作于不控整流狀態(tài)或負(fù)載較輕時，正負(fù)母線電壓不平衡的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種PFC電路自動均衡母線電壓方法流程圖；
[0014]圖2為本發(fā)明實施例提供的一種PFC電路自動均衡母線電壓的裝置示意圖；
[0015]圖3為圖2所示的裝置中判斷計算模塊21的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為圖2所示的裝置中轉(zhuǎn)速控制模塊22的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5為圖2所示的裝置中轉(zhuǎn)速控制模塊22的另一種具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖6為實施例一提供的PFC電路自動均衡母線電壓的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖7為實施例一提供的PFC電路自動均衡母線電壓的裝置工作流程圖；
[0020]圖8為實施例二提供的PFC電路自動均衡母線電壓的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖9為實施例二提供的PFC電路自動均衡母線電壓的裝置工作流程圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體實施例，對本發(fā)明提供的功率因數(shù)校正PFC電路自動均衡母線電壓的方法及裝置作進一步詳細(xì)描述。
[0023]需要說明的是:
[0024]1、本發(fā)明中所稱的PFC電路為目前廣泛使用的數(shù)字PFC電路，本申請中提到的PFC電路默認(rèn)都是指數(shù)字PFC電路；
[0025]2、本發(fā)明中所稱的正母線電壓和負(fù)母線電壓之差，是指:正母線電壓和負(fù)母線電壓的差值的絕對值；并且，本發(fā)明中所稱的正母線電壓和負(fù)母線電壓之差與所述設(shè)定電壓值的差值，是指:正母線電壓和負(fù)母線電壓的差值的絕對值，再與所述設(shè)定電壓值求差值的絕對值。
[0026]當(dāng)PFC電路工作于不控整流狀態(tài)或負(fù)載較輕的狀態(tài)時，若PFC電路的負(fù)載增多，輸出功率增大，PFC電路的PWM發(fā)波量就會增加，這樣偏壓環(huán)的均壓調(diào)節(jié)能力就可以有效發(fā)揮，從而達(dá)到調(diào)節(jié)正負(fù)母線的電壓趨于平衡的目的。綜上，當(dāng)PFC電路工作于不控整流狀態(tài)或負(fù)載較輕的狀態(tài)時，通過增加PFC電路負(fù)載的方法可以達(dá)到均衡母線電壓的目的。風(fēng)扇是PFC電路的組成器件之一，風(fēng)扇可以直接接在正負(fù)母線上作為直接負(fù)載，也可以間接接在正負(fù)母線上作為間接負(fù)載，并且當(dāng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度增大時PFC電路的輸出功率也需要增大，相當(dāng)于PFC電路的負(fù)載增多，因此，可以通過控制風(fēng)扇增大旋轉(zhuǎn)速度來達(dá)到均衡母線電壓的目的。
[0027]基于上述原理，本發(fā)明提供一種PFC電路自動均衡母線電壓的方法，如圖1所示，該方法包括:
[0028]步驟11，計算正母線和負(fù)母線的電壓偏差；
[0029]步驟12，根據(jù)所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差增大PFC電路中風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度，直到正負(fù)母線的電壓平衡。
[0030]本發(fā)明基于PFC電路工作于不控整流狀態(tài)或負(fù)載較輕的狀態(tài)時，PFC電路的輸出功率增大，其PWM發(fā)波量就會增加，偏壓環(huán)調(diào)節(jié)正負(fù)母線電壓均衡的能力也相應(yīng)增強的原理，通過增大風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度的方式，增大PFC電路的輸出功率，進而達(dá)到增強偏壓環(huán)調(diào)節(jié)正負(fù)母線電壓平衡的目的。本發(fā)明不需要為PFC電路增加任何其他硬件電路，也不需要改變PFC電路的原有電路結(jié)構(gòu)，有效解決了 PFC電路工作于不控整流狀態(tài)或負(fù)載較輕時，正負(fù)母線電壓不平衡的問題。
[0031]優(yōu)選的，步驟11中，計算正母線和負(fù)母線的電壓偏差，具體包括:
[0032]分別確定正母線電壓和負(fù)母線電壓；
[0033]將所述正母線電壓和負(fù)母線電壓之差與設(shè)定電壓值的差值確定為所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差。
[0034]理想情況下PFC電路中正負(fù)母線電壓平衡是指正母線電壓與負(fù)母線電壓相等，即正母線和負(fù)母線的電壓偏差(以下簡稱正負(fù)母線的電壓偏差)為零；然而實際的PFC電路中，由于各電子器件的特性不能達(dá)到理想情況，因此，當(dāng)正母線電壓與負(fù)母線電壓的差值在允許的范圍內(nèi)波動時，都認(rèn)為是正負(fù)母線電壓平衡/均衡。
[0035]具體的，可根據(jù)PFC電路的實際情況確定一設(shè)定電壓值，并將所述正母線電壓和負(fù)母線電壓之差與設(shè)定電壓值的差值確定為所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差。
[0036]具體實施中，若獲得的正母線電壓和負(fù)母線電壓為真實的電壓量，而所述設(shè)定電壓值為模擬電壓量，即二者的量級不同，則在計算正母線和負(fù)母線的電壓偏差時，應(yīng)將二者轉(zhuǎn)換成相同的量級，然后再進行計算。
[0037]優(yōu)選的，步驟12中根據(jù)所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差增大PFC電路中風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度，可通過如下方式實現(xiàn):
[0038]根據(jù)所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差得到疊加占空比信號；
[0039]確定風(fēng)扇的原始占空比/[目號；
[0040]根據(jù)所述疊加占空比信號和所述原始占空比信號，得到占空比信號；
[0041]對所述占空比信號進行脈寬調(diào)制PWM，產(chǎn)生驅(qū)動信號以驅(qū)動風(fēng)扇增大旋轉(zhuǎn)速度。
[0042]具體的，為了實現(xiàn)根據(jù)正負(fù)母線的電壓偏差來控制風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度增大的目的，本發(fā)明可根據(jù)所述正負(fù)母線的電壓偏差，計算用于增大風(fēng)扇轉(zhuǎn)速所需的疊加占空比信號，并通過該疊加占空比信號和風(fēng)扇的原始占空比信號得到控制風(fēng)扇增大轉(zhuǎn)速后旋轉(zhuǎn)所需的占空比信號，然后再通過對該占空比信號進行脈寬調(diào)制PWM，產(chǎn)生驅(qū)動風(fēng)扇增大轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動信號，最終風(fēng)扇在驅(qū)動信號的驅(qū)動作用下增大轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。其中，風(fēng)扇的原始占空比信號為按照風(fēng)扇正?？刂撇呗杂嬎愕玫降恼伎毡?。
[0043]本發(fā)明方法中，采用以上方式實現(xiàn)根據(jù)正負(fù)母線的電壓偏差增大PFC電路中風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度時，由于最終是通過提供用于增大風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的驅(qū)動信號(脈寬調(diào)制后的脈沖信號)來增大風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度的，因此當(dāng)不再提供該用于增大風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的驅(qū)動信號時，風(fēng)扇就會按照正常的控制策略進行旋轉(zhuǎn)，從而保證了:風(fēng)扇轉(zhuǎn)速增大時，PFC電路輸出功率增大，偏壓環(huán)調(diào)節(jié)正負(fù)母線電壓均衡的能力增強，使得正負(fù)母線的電壓趨于平衡；而當(dāng)正負(fù)母線的電壓偏差減小了之后，根據(jù)正負(fù)母線的電壓偏差提供給增大風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的驅(qū)動信號就會變?nèi)?，從而使得風(fēng)扇轉(zhuǎn)速減弱；最終，正負(fù)母線的電壓偏差和風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速都會處于穩(wěn)定的狀態(tài)。
[0044]本發(fā)明對根據(jù)所述正負(fù)母線的電壓偏差得到疊加占空比信號的方式不作具體限定，只要能達(dá)到根據(jù)正負(fù)母線的電壓偏差，計算得到增大風(fēng)扇轉(zhuǎn)速所需的疊加占空比信號的目的即可。[0045]優(yōu)選的，根據(jù)所述正負(fù)母線的電壓偏差得到疊加占空比信號，具體包括:
[0046]將所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差進行比例-積分-微分控制，得到疊加發(fā)波比
較量;
[0047]計算所述疊加發(fā)波比較量與發(fā)波周期量的比值，得到疊加占空比信號。
[0048]具體的，PFC電路通常采用微控制器(例如DSP (Digital Signal Processing,數(shù)字信號處理器))來控制PWM發(fā)波過程，具體為通過配置微控制器中的發(fā)波比較寄存器和周期寄存器來實現(xiàn)控制PWM發(fā)波，具體來說，通過計算比較寄存器存儲的發(fā)波比較量與周期寄存器存儲的發(fā)波周期量的比值得到占空比信號，其中周期寄存器存儲的發(fā)波周期量通常為定值，只需改變發(fā)波比較量即可改變占空比；本發(fā)明中可利用風(fēng)扇正常旋轉(zhuǎn)時使用的發(fā)波比較量與發(fā)波周期量比值獲得風(fēng)扇的原始占空比信號；并且本發(fā)明可通過對正負(fù)母線的電壓偏差進行比例-積分-微分(PID)控制，得到增大風(fēng)扇轉(zhuǎn)速所需的疊加發(fā)波比較量，該疊加發(fā)波比較量與發(fā)波周期量的比值即為增大風(fēng)扇轉(zhuǎn)速所需的疊加占空比信號，即疊加發(fā)波比較量與疊加占空比信號一一對應(yīng)。
[0049]具體的，進行比例-積分-微分(PID)控制時所采用的參數(shù)，可根據(jù)正負(fù)母線的電壓偏差與風(fēng)扇轉(zhuǎn)速改變量之間的函數(shù)關(guān)系確定，其中，正負(fù)母線的電壓偏差與風(fēng)扇轉(zhuǎn)速改變量之間的函數(shù)關(guān)系可以按照如下方式確定:采用數(shù)學(xué)建模的方式確定正負(fù)母線的電壓偏差與風(fēng)扇轉(zhuǎn)速改變量之間的函數(shù)關(guān)系；或者，采用實際測量的方式多次記錄正負(fù)母線的電壓偏差以及由此得到的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速改變量，確定二者之間的函數(shù)關(guān)系。
[0050]優(yōu)選的，所述風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度與所述占空比信號成正比，則根據(jù)所述疊加占空比信號和所述原始占空比信號，得到占空比信號，具體包括:將所述原始占空比信號與所述疊加占空比信號相加，得到占空比信號；
[0051]所述風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度與所述占空比信號成反比，則根據(jù)所述疊加占空比信號和所述原始占空比信號，得到占空比信號，具體包括:將所述原始占空比信號與所述疊加占空比信號相減，得到占空比信號。
[0052]具體的，當(dāng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度與用于驅(qū)動風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)的占空比信號成正比時，即增大占空比信號，風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度也隨之增大時，要想通過增大風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度來達(dá)到調(diào)節(jié)正負(fù)母線均壓的目的，應(yīng)將所述原始占空比信號與所述疊加占空比信號相加，得到占空比信號；反之，當(dāng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度與用于驅(qū)動風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)的占空比信號成反比時，就應(yīng)將所述原始占空比信號與所述疊加占空比信號相減，得到占空比信號。
[0053]優(yōu)選的，步驟12中根據(jù)所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差增大PFC電路中風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度，還可通過如下方式實現(xiàn):
[0054]根據(jù)所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差確定疊加發(fā)波比較量；
[0055]確定風(fēng)扇的原始發(fā)波比較量；
[0056]根據(jù)所述原始發(fā)波比較量和所述疊加發(fā)波比較量，得到發(fā)波比較量；
[0057]計算所述發(fā)波比較量與發(fā)波周期量的比值，得到占空比信號；
[0058]對所述占空比信號進行脈寬調(diào)制PWM，產(chǎn)生驅(qū)動信號以驅(qū)動風(fēng)扇增大旋轉(zhuǎn)速度。
[0059]具體的，PFC電路通常采用微控制器(例如DSP)來控制PWM發(fā)波過程，具體為通過配置微控制器中的發(fā)波比較寄存器和周期寄存器來實現(xiàn)控制PWM發(fā)波，具體來說，計算比較寄存器存儲的發(fā)波比較量與周期寄存器存儲的發(fā)波周期量的比值得到占空比信號，其中周期寄存器存儲的發(fā)波周期量通常為定值，只需改變發(fā)波比較量即可改變占空比，因此，為了實現(xiàn)根據(jù)正負(fù)母線的電壓偏差來控制風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度增大的目的，本發(fā)明可根據(jù)正負(fù)母線的電壓偏差確定增大風(fēng)扇轉(zhuǎn)速所需的疊加發(fā)波比較量，并根據(jù)該疊加發(fā)波比較量和風(fēng)扇的原始發(fā)波比較量進行得到控制風(fēng)扇增大轉(zhuǎn)速后旋轉(zhuǎn)所需的發(fā)波比較量，然后計算該發(fā)波比較量與周期寄存器存儲的發(fā)波周期量的比值，得到控制風(fēng)扇增大轉(zhuǎn)速后旋轉(zhuǎn)所需的占空比信號，最后，對所述占空比信號進行脈寬調(diào)制，產(chǎn)生驅(qū)動風(fēng)扇增大轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動信號，最終風(fēng)扇在驅(qū)動信號的驅(qū)動作用下增大轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
[0060]優(yōu)選的，根據(jù)所述正負(fù)母線的電壓偏差，確定疊加發(fā)波比較量，具體包括:
[0061]將所述正負(fù)母線的電壓偏差進行比例-積分-微分(PID)控制，得到疊加發(fā)波比較量。
[0062]具體的，本發(fā)明對根據(jù)所述正負(fù)母線的電壓偏差確定疊加發(fā)波比較量的具體方式不作限定，例如可采用比例-積分-微分(PID)控制方式以及其各種變形控制方式，如比例(P)控制、比例-積分(PI)控制，或者比例-積分-微分(PID)控制的其他變形等。
[0063]優(yōu)選的，所述風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度與所述占空比信號成正比，則根據(jù)所述原始發(fā)波比較量和所述疊加發(fā)波比較量，得到發(fā)波比較量，具體包括:將所述原始發(fā)波比較量和所述疊加發(fā)波比較量相加，得到發(fā)波比較量；
[0064]所述風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度與所述占空比信號成反比，則根據(jù)所述原始發(fā)波比較量和所述疊加發(fā)波比較量，得到發(fā)波比較量，具體包括:將所述原始發(fā)波比較量和所述疊加發(fā)波比較量相減，得到發(fā)波比較量。
[0065]具體的，當(dāng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度與用于驅(qū)動風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)的發(fā)波比較量成正比時，即增大發(fā)波比較量，風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度也隨之增大時，要想通過增大風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度來達(dá)到調(diào)節(jié)正負(fù)母線均壓的目的，應(yīng)將所述原始發(fā)波比較量和所述疊加發(fā)波比較量相加，得到發(fā)波比較量；反之，當(dāng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度與用于驅(qū)動風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)的發(fā)波比較量成反比時，就應(yīng)將所述原始發(fā)波比較量和所述疊加發(fā)波比較量相減，得到發(fā)波比較量。
[0066]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種PFC電路自動均衡母線電壓的裝置，如圖2所示，該裝置包括:
[0067]電壓偏差模塊21，用于計算正母線和負(fù)母線的電壓偏差；
[0068]轉(zhuǎn)速控制模塊22，用于根據(jù)所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差增大PFC電路中風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度，直到正負(fù)母線的電壓平衡。
[0069]具體的，所述電壓偏差模塊21和轉(zhuǎn)速控制模塊22可以采用PFC電路中的微控制器(如DSP)實現(xiàn)。
[0070]本發(fā)明提供的PFC電路自動均衡母線電壓的裝置，基于PFC電路工作于不控整流狀態(tài)或負(fù)載較輕的狀態(tài)時，PFC電路的輸出功率增大，其PWM發(fā)波量就會增加，偏壓環(huán)調(diào)節(jié)正負(fù)母線電壓均衡的能力也相應(yīng)增強的原理，通過根據(jù)正負(fù)母線電壓偏差增大風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度的方式，增大PFC電路的輸出功率，進而增強偏壓環(huán)的母線均壓調(diào)節(jié)能力，達(dá)到調(diào)節(jié)正負(fù)母線電壓平衡的目的。該裝置直接采用PFC電路中現(xiàn)有的風(fēng)扇、母線電壓采樣電路及微控制器即可實現(xiàn)，不需要增加任何其他硬件電路，也不需要改變PFC電路的原有電路結(jié)構(gòu)，有效解決了 PFC電路工作于不控整流狀態(tài)或負(fù)載較輕時，正負(fù)母線電壓不平衡的問題。
[0071]優(yōu)選的，如圖3所示，所述電壓偏差模塊21具體包括:[0072]采樣模塊211，用于分別確定正母線電壓和負(fù)母線電壓；
[0073]計算模塊212，用于將所述正母線電壓和負(fù)母線電壓之差與設(shè)定電壓值的差值確定為所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差。
[0074]所述采樣模塊211可以采用PFC電路中的母線電壓采樣電路獲取正負(fù)母線的電壓。
[0075]優(yōu)選的，如圖4所示，所述轉(zhuǎn)速控制模塊22可以由以下各模塊組成:
[0076]疊加占空比模塊221，用于根據(jù)所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差得到疊加占空比
信號;
[0077]原始占空比I旲塊222,用于確定風(fēng)扇的原始占空比/[目號；
[0078]第一占空比模塊223，用于根據(jù)所述疊加占空比信號和所述原始占空比信號，得到占空比/[目號；
[0079]第一脈寬調(diào)制模塊224，用于對所述占空比信號進行脈寬調(diào)制，產(chǎn)生驅(qū)動信號以驅(qū)動風(fēng)扇增大旋轉(zhuǎn)速度。
[0080]優(yōu)選的，所述疊加占空比模塊221具體包括:
[0081]第一疊加發(fā)波計算模塊，用于將所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差進行比例-積分-微分控制，得到疊加發(fā)波比較量；
[0082]疊加占空比計算模塊，計算所述疊加發(fā)波比較量與發(fā)波周期量的比值，得到疊加占空比信號。
[0083]具體的，第一疊加發(fā)波計算模塊可以采用比例-積分-微分PID控制器實現(xiàn)。
[0084]優(yōu)選的，所述風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度與所述占空比信號成正比時，所述第一占空比模塊223具體用于:將所述原始占空比信號與所述疊加占空比信號相加，得到占空比信號；
[0085]所述風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度與所述占空比信號成反比時，所述第一占空比模塊223具體用于:將所述原始占空比信號與所述疊加占空比信號相減，得到占空比信號。
[0086]優(yōu)選的，如圖5所示，所述轉(zhuǎn)速控制模塊22還可以由以下各模塊組成:
[0087]疊加發(fā)波模塊225，用于根據(jù)所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差確定疊加發(fā)波比較量;
[0088]原始發(fā)波模塊226，用于確定風(fēng)扇的原始發(fā)波比較量；
[0089]發(fā)波比較模塊227，用于根據(jù)所述原始發(fā)波比較量和所述疊加發(fā)波比較量，得到發(fā)波比較量；
[0090]第二占空比模塊228，計算所述發(fā)波比較量與發(fā)波周期量的比值，得到占空比信號;
[0091]第二脈寬調(diào)制模塊229，用于對所述占空比信號進行脈寬調(diào)制，產(chǎn)生驅(qū)動信號以驅(qū)動風(fēng)扇增大旋轉(zhuǎn)速度。
[0092]優(yōu)選的，所述疊加發(fā)波模塊225具體用于:將所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差進行比例-積分-微分控制，得到疊加發(fā)波比較量。
[0093]具體的，所述疊加發(fā)波模塊225可以采用比例-積分-微分PID控制器實現(xiàn)。
[0094]優(yōu)選的，所述風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度與所述占空比信號成正比時，所述發(fā)波比較模塊227具體用于:將所述原始發(fā)波比較量和所述疊加發(fā)波比較量相加，得到發(fā)波比較量；
[0095]所述風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度與所述占空比信號成反比時，所述發(fā)波比較模塊227具體用于:將所述原始發(fā)波比較量和所述疊加發(fā)波比較量相減，得到發(fā)波比較量。
[0096]以下通過具體的實施例，對本發(fā)明提供的PFC電路自動均衡母線電壓的方法和裝置進行詳細(xì)說明。
[0097]實施例一
[0098]本實施例提供一種PFC電路自動均衡母線電壓的裝置，如圖6所示，該裝置包括:電壓偏差模塊61和轉(zhuǎn)速控制模塊62 ；
[0099]其中，電壓偏差模塊61具體包括:采樣模塊611、計算模塊612 ;計算模塊612提供一設(shè)定電壓值Λ Vref，該設(shè)定電壓值為真實電壓量級；
[0100]轉(zhuǎn)速控制模塊62具體包括:疊加占空比模塊621、原始占空比模塊622、第一占空比模塊623、第一脈寬調(diào)制模塊624 ；
[0101]疊加占空比模塊621包括:第一疊加發(fā)波計算模塊6211、疊加占空比計算模塊6212 ;該第一疊加發(fā)波計算模塊6211采用比例控制器(B卩P控制器)實現(xiàn)，該P控制器提供一比例系數(shù)k (k古0)，用于將電壓偏差模塊61計算的正負(fù)母線電壓偏差轉(zhuǎn)換為具有比例關(guān)系的疊加發(fā)波比較量。
[0102]如圖7所示，本實施例裝置的工作過程及工作原理如下:
[0103]步驟701，采樣模塊611分別采集正母線的電壓Vp和負(fù)母線的電壓Vn ；
[0104]步驟702，計算模塊612計算正母線的電壓Vp和負(fù)母線的電壓Vn之差(取絕對值)Λ V，即Λ V= I Vp-Vn I，并進一步計算Λ V與設(shè)定電壓值Λ Vref的差值(取絕對值)，將其確定為正負(fù)母線的電壓偏差A(yù)V_delta，即AV_delta= I Δ Vref- Δ V ;本步驟中，由于設(shè)定電壓值Λ Vref為真實電壓量級，Δ V也為真實電壓量級，因此不需轉(zhuǎn)換即可進行差值計算；
[0105]步驟703，第一疊加發(fā)波計算模塊6211對所述正負(fù)母線的電壓偏差Λ V_delta進行比例運算，得到疊加發(fā)波比較量PWMcomp ;本步驟中，第一疊加發(fā)波計算模塊6211采用的比例P控制器提供比例系數(shù)k,計算PWMcomp的公式為PWMcomp=kX Δ V_delta ；
[0106]步驟704，疊加占空比計算模塊6212計算疊加發(fā)波比較量PWMcomp與發(fā)波周期量PWMperiod的比值，得到疊加占空比信號Dcomp,即Dcomp=PWMcomp/PWMperiod ;其中，發(fā)波周期量PWMperiod存儲于PFC電路中微控制器(如DSP)的周期寄存器中，為定量；
[0107]步驟705，原始占空比模塊622按照風(fēng)扇正?？刂撇呗裕_定風(fēng)扇的原始占空比信號 Dfanl ；
[0108]步驟706，風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度與占空比信號成正比時，第一占空比模塊623將所述原始占空比信號Dfanl與疊加占空比信號Dcomp相加，得到占空比信號Dfan，即Dfan=Dfanl+Dcomp ;或者，風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度與占空比信號成反比時，第一占空比模塊623將原始占空比信號Dfan I與所述疊加占空比信號Dcomp相減，得到占空比信號Dfan，即Dfan=Dfan1-Dcomp ；
[0109]步驟707，第一脈寬調(diào)制模塊624，對所述占空比信號Dfan進行脈寬調(diào)制，產(chǎn)生驅(qū)動信號S，以驅(qū)動風(fēng)扇增大旋轉(zhuǎn)速度；
[0110]步驟708，風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度增大后，PFC電路的輸出功率也隨之增大，偏壓環(huán)調(diào)節(jié)正負(fù)母線電壓趨于平衡的能力就會增強，隨之，正母線的電壓和負(fù)母線的電壓就會被調(diào)整，以使二者的差值(取絕對值)較小，趨于平衡；返回步驟701，繼續(xù)執(zhí)行下一循環(huán)。[0111]本實施例中，所述P控制器所提供的比例系數(shù)k的取值，將會影響正負(fù)母線電壓偏差引起風(fēng)扇轉(zhuǎn)速改變量的大小，例如，當(dāng)k取值較大時，正負(fù)母線電壓偏差的每一伏將會引起風(fēng)扇轉(zhuǎn)速改變多一些，反之，當(dāng)k取值較小時，正負(fù)母線電壓偏差的每一伏將會引起風(fēng)扇轉(zhuǎn)速改變小一些。
[0112]本實施例中，所述比例系數(shù)k可以通過如下方式確定:通過數(shù)學(xué)建模，確定正負(fù)母線的電壓偏差A(yù)V_delta與風(fēng)扇轉(zhuǎn)速改變量Λ Vfan之間的函數(shù)關(guān)系，最后，根據(jù)該函數(shù)關(guān)系確定比例系數(shù)k的取值；或者，也可不進行上述數(shù)學(xué)建模過程，而是實際測試并多次記錄正負(fù)母線的電壓偏差Λ V_delta與根據(jù)該Λ V_delta得到的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速改變量Λ Vfan，然后根據(jù)經(jīng)驗確定二者的函數(shù)關(guān)系，并根據(jù)經(jīng)驗確定合適的值作為比例系數(shù)k的取值。
[0113]本實施例的控制過程中，由于采用了比例P控制器，最終母線會停止在一個穩(wěn)定點，具有一定的靜態(tài)偏差，為了消除靜態(tài)偏差，可以采用高級一些的控制器，例如比例-積分PI控制器。
[0114]實施例二
[0115]本實施例提供一種PFC電路自動均衡母線電壓的裝置，如圖8所示，該裝置包括:電壓偏差模塊81和轉(zhuǎn)速控制模塊82 ；
[0116]其中，所述電壓偏差模塊81具體包括:采樣模塊811、計算模塊812 ;計算模塊812提供一設(shè)定電壓值Λ Vref,該設(shè)定電壓值為模擬電壓量級，并且模擬電壓量級與真實電壓量級具有比例關(guān)系1:11,其中，11>0;
[0117]轉(zhuǎn)速控制模塊82具體包括:疊加發(fā)波模塊821、原始發(fā)波模塊822、發(fā)波比較模塊823、第二占空比模塊824、第二脈寬調(diào)制模塊825 ；
[0118]疊加發(fā)波模塊821采用比例-積分控制器(即PI控制器)實現(xiàn)。
[0119]如圖9所示，本實施例裝置的工作過程及工作原理如下:
[0120]步驟901，采樣模塊811分別采集正母線的電壓Vp和負(fù)母線的電壓Vn ；
[0121]步驟902，計算模塊812計算正母線的電壓Vp和負(fù)母線的電壓Vn之差(取絕對值)Λ V，即Λ V= I Vp-Vn I，并進一步計算Λ V與設(shè)定電壓值Λ Vref的差值(取絕對值)，將其確定為正負(fù)母線的電壓偏差Λ V_delta ;本步驟中，由于設(shè)定電壓值Λ Vref為模擬電壓量級，Λ V為真實電壓量級，需要根據(jù)模擬電壓量級與真實電壓量級的比例關(guān)系1:η進行轉(zhuǎn)換后才可進行差值計算，即Λ V_delta= I ηΔ Vref-Δ V ；
[0122]步驟903，疊加發(fā)波模塊821采用比例-積分PI控制器，對所述正負(fù)母線的電壓偏差Λ V_delta進行比例-積分控制(即PI控制)后，得到疊加發(fā)波比較量PWMcomp ；
[0123]步驟904，原始發(fā)波模塊822按照風(fēng)扇正?？刂撇呗裕_定風(fēng)扇的原始發(fā)波比較量PWMfanl ；
[0124]步驟905，風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度與占空比信號成正比時，發(fā)波比較模塊823將所述原始發(fā)波比較量PWMfanl與所述疊加發(fā)波比較量PWMcomp相加，得到發(fā)波比較量PWMfan，即PWMfan=PWMfanI+PWMcomp ;風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度與占空比信號成反比時，發(fā)波比較模塊823將所述原始發(fā)波比較量PWMfanl與所述疊加發(fā)波比較量PWMcomp相減，得到發(fā)波比較量PWMfan，即 PWMfan=PWMfan1-PWMcomp ；
[0125]步驟906，第二占空比模塊824，計算所述發(fā)波比較量PWMfan與發(fā)波周期量PWMperiod的比值，得到占空比信號Dfan，即Dfan=PWMfan/PWMperiod ;其中，發(fā)波周期量PWMperiod存儲于PFC電路中周期寄存器中，為定值；
[0126]步驟907，第二脈寬調(diào)制模塊825，對所述占空比信號Dfan進行脈寬調(diào)制，產(chǎn)生驅(qū)動信號S以驅(qū)動風(fēng)扇增大旋轉(zhuǎn)速度；
[0127]步驟908，風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度增大后，PFC電路的輸出功率也隨之增大，偏壓環(huán)調(diào)節(jié)正負(fù)母線電壓趨于平衡的能力就會增強，隨之，正母線的電壓和負(fù)母線的電壓就會被調(diào)整，以使二者的差值(取絕對值)較小，趨于平衡；返回步驟901，繼續(xù)執(zhí)行下一循環(huán)。
[0128]本實施例的控制過程中，由于采用了 PI控制器，可避免靜態(tài)誤差的出現(xiàn)，使得所述裝置具有更好的均衡母線電壓效果。
[0129]本發(fā)明提供的PFC電路自動均衡母線電壓的方法及裝置，利用當(dāng)PFC電路工作于接近不控整流狀態(tài)或負(fù)載較輕時，PFC電路輸出功率增大，偏壓環(huán)調(diào)節(jié)正負(fù)母線電壓均衡的能力增強的原理，通過根據(jù)正負(fù)母線電壓偏差增大風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度的方式，增大PFC電路的輸出功率，進而達(dá)到調(diào)節(jié)正負(fù)母線電壓平衡的目的。本發(fā)明不需要為PFC電路增加任何其他硬件電路，也不需要改變PFC電路的原有電路結(jié)構(gòu)，有效解決了 PFC電路工作于不控整流狀態(tài)并且負(fù)載較輕時，正負(fù)母線電壓不平衡的問題。
[0130]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種功率因數(shù)校正PFC電路自動均衡母線電壓的方法，其特征在于，包括: 計算正母線和負(fù)母線的電壓偏差； 根據(jù)所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差增大PFC電路中風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度，直到正負(fù)母線的電壓平衡。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，計算正母線和負(fù)母線的電壓偏差，具體包括: 分別確定正母線電壓和負(fù)母線電壓； 將所述正母線電壓和負(fù)母線電壓之差與設(shè)定電壓值的差值確定為所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差增大PFC電路中風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度，具體包括: 根據(jù)所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差得到疊加占空比信號； 確定風(fēng)扇的原始占空比信號； 根據(jù)所述疊加占空比信號和所述原始占空比信號，得到占空比信號； 對所述占空比信號進 行脈寬調(diào)制，產(chǎn)生驅(qū)動信號以驅(qū)動風(fēng)扇增大旋轉(zhuǎn)速度。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差得到疊加占空比信號，具體包括: 將所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差進行比例-積分-微分控制，得到疊加發(fā)波比較量; 計算所述疊加發(fā)波比較量與發(fā)波周期量的比值，得到疊加占空比信號。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于， 所述風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度與所述占空比信號成正比，則根據(jù)所述疊加占空比信號和所述原始占空比信號，得到占空比信號，具體包括:將所述原始占空比信號與所述疊加占空比信號相加，得到占空比信號； 所述風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度與所述占空比信號成反比，則根據(jù)所述疊加占空比信號和所述原始占空比信號，得到占空比信號，具體包括:將所述原始占空比信號與所述疊加占空比信號相減，得到占空比信號。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差增大PFC電路中風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度，具體包括: 根據(jù)所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差確定疊加發(fā)波比較量； 確定風(fēng)扇的原始發(fā)波比較量； 根據(jù)所述原始發(fā)波比較量和所述疊加發(fā)波比較量，得到發(fā)波比較量； 計算所述發(fā)波比較量與發(fā)波周期量的比值，得到占空比信號； 對所述占空比信號進行脈寬調(diào)制，產(chǎn)生驅(qū)動信號以驅(qū)動風(fēng)扇增大旋轉(zhuǎn)速度。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差確定疊加發(fā)波比較量，具體包括: 將所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差進行比例-積分-微分控制，得到疊加發(fā)波比較量。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于， 所述風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度與所述占空比信號成正比，則根據(jù)所述原始發(fā)波比較量和所述疊加發(fā)波比較量，得到發(fā)波比較量，具體包括:將所述原始發(fā)波比較量和所述疊加發(fā)波比較量相加，得到發(fā)波比較量； 所述風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度與所述占空比信號成反比，則根據(jù)所述原始發(fā)波比較量和所述疊加發(fā)波比較量，得到發(fā)波比較量，具體包括:將所述原始發(fā)波比較量和所述疊加發(fā)波比較量相減，得到發(fā)波比較量。
9.一種功率因數(shù)校正PFC電路自動均衡母線電壓的裝置，其特征在于，包括: 電壓偏差模塊，用于計算正母線和負(fù)母線的電壓偏差； 轉(zhuǎn)速控制模塊，用于根據(jù)所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差增大PFC電路中風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度，直到正負(fù)母線的電壓平衡。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述電壓偏差模塊具體包括: 采樣模塊，用于分別確定正母線電壓和負(fù)母線電壓； 計算模塊，用于將所述正母線電壓和負(fù)母線電壓之差與設(shè)定電壓值的差值確定為所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速控制模塊具體包括: 疊加占空比模塊，用于根據(jù)所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差得到疊加占空比信號； 原始占空比模塊，用于確定風(fēng)扇的原始占空比信號； 第一占空比模塊，用于根據(jù)所述疊加占空比信號和所述原始占空比信號，得到占空比信號; 第一脈寬調(diào)制模塊，用于對所述占空比信號進行脈寬調(diào)制，產(chǎn)生驅(qū)動信號以增大風(fēng)扇改變旋轉(zhuǎn)速度。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述疊加占空比模塊具體包括: 第一疊加發(fā)波計算模塊，用于將所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差進行比例-積分-微分控制，得到疊加發(fā)波比較量； 疊加占空比計算模塊，計算所述疊加發(fā)波比較量與發(fā)波周期量的比值，得到疊加占空比信號。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于， 所述風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度與所述占空比信號成正比時，所述第一占空比模塊具體用于:將所述原始占空比信號與所述疊加占空比信號相加，得到占空比信號； 所述風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度與所述占空比信號成反比時，所述第一占空比模塊具體用于:將所述原始占空比信號與所述疊加占空比信號相減，得到占空比信號。
14.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速控制模塊具體包括: 疊加發(fā)波模塊，用于根據(jù)所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差確定疊加發(fā)波比較量； 原始發(fā)波模塊，用于確定風(fēng)扇的原始發(fā)波比較量； 發(fā)波比較模塊，用于根據(jù)所述原始發(fā)波比較量和所述疊加發(fā)波比較量，得到發(fā)波比較量; 第二占空比模塊，計算所述發(fā)波比較量與發(fā)波周期量的比值，得到占空比信號； 第二脈寬調(diào)制模塊，用于對所述占空比信號進行脈寬調(diào)制，產(chǎn)生驅(qū)動信號以驅(qū)動風(fēng)扇增大旋轉(zhuǎn)速度。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述疊加發(fā)波模塊具體用于:將所述正母線和負(fù)母線的電壓偏差進行比例-積分-微分控制，得到疊加發(fā)波比較量。
16.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于， 所述風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度與所述占空比信號成正比時，所述發(fā)波比較模塊具體用于:將所述原始發(fā)波比較量和所述疊加發(fā)波比較量相加，得到發(fā)波比較量； 所述風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度與所述占空比信號成反比時，所述發(fā)波比較模塊具體用于:將所述原始發(fā)波比較量和所述疊加發(fā)波比較量相減，得到發(fā)波比較量。
【文檔編號】H02J3/18GK103580042SQ201210259562
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月25日
【發(fā)明者】孫靜, 呂華軍, 孫景 申請人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司