[发明专利]三电平PFC电路PWM切换控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及供电或配电的电路装置或系统领域，尤其涉及一种三电平PFC电路PWM切换控制方法及装置。

背景技术

现有三电平PFC(Power Factor Correction：功率校正因数)电路的控制中，常用的PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)发波方式是这样的：判断交流电压的正负，在交流电压的正半周，用一个正的三角波与电流环的输出比较，得到PWM；在交流电压的负半周，用一个负的三角波，即相当于把三角波移了180度相位，与电流环的输出比较，得到PWM。如图2所示采用矢量发波的波形图，i_u^*、i_v^*和i_w^*分别是三相电流环的输出，在某一个时刻，三相交流电压分别为：U相电压为正，V相电压为负，W相电压为正，则i_u^*和i_w^*都分别与一个正的三角波比较得到PWM，i_v^*则与一个负的三角波比较得到PWM。这样得到的PWM与矢量控制理论是相符合的，我们称为“矢量发波”。矢量发波有电感电流波纹小等很多优点，所以被经常采用。

但是，上述矢量发波方式在交流电压过零点要切换三角波，将三角波移180度相位，在三角波切换时，就会产生一个大于开关周期的占空比。这个大占空比的周期是1.5倍的开关周期，这样就使这一相的PWM信号移动了180度相角。大占空比过后，该相的占空比大小不变，但相当于移动了180度相角。

如果此时电流也完全在过零点，应该是不会有问题的。但是，我们往往很难做到电流与电压的相位完全重合(特别是轻负载时)，所以当电压过零，切换三角波时，如果电流并没有处在过零点，则会导致电流有一个跌落，发生畸变。重负载下，PFC的环路快，能很快调节过来，所以电流的畸变不明显；但是在轻负载下，环路慢，则畸变非常明显了。任何一相的电压过零点都会发生电流畸变，同时影响到其它相，使三相电流都发生畸变，谐波含量高。经上述分析，如果交流电压与电流的相位没有做到完全重合，则当电压过零，切换三角波时，电流并没有完全处在过零点，会导致电流有一个跌落，发生畸变。这是矢量发波的一种固有问题。

另一种发波方式，不管交流电压在正半周还是负半周，都使用正的三角波进行比较，即不管交流电压的正负，三角波都不进行任何相移，这里称之为简单发波。采用简单发波，在过零点PWM不会再有180度的相移，轻载下电流波形也就无畸变了。图3所示采用简单发波的波形图。这种简单发波方式解决了矢量发波方式的上述问题，但是这种简单发波调制出来的电感纹波电流很大。重负载的情况下电感电流平均值大，再加上纹波大，则电感的最大电流很大，这个电流流过功率器件，导致功率器件的电流应力超标，影响可靠性。

发明内容

本发明目的在于提供一种三电平PFC电路PWM切换控制方法及装置，解决在重负载时采用矢量发波造成电流畸变明显，而在轻负载时采用简单发波造成电感波纹电流较大的问题。

本发明提出一种三电平PFC电路PWM切换控制方法，包括步骤：

(1)判断负载级别；

(2)根据负载级别选择PWM发波方式。

优选地，上述负载级别是根据负载功率占额定功率的百分比确定。

优选地，上述负载级别是根据输入电流或输出电流的大小确定。

其中，负载级别包括轻负载和重负载。

上述负载级别是轻负载时，PWM发波方式采用第一发波方式；所述负载级别是重负载时，PWM发波方式采用第二发波方式。

上述第一发波方式是不判断三相交流电压的正负，采用正三角波与三相电流环输出比较的简单发波方式。

上述第二发波方式是在三相交流电压为正时采用正三角波与三相电流环输出比较、在三相交流电压为负时采用负三角波与三相电流环输出比较的矢量发波方式。

本发明还提出一种三电平PFC电路PWM切换控制装置，包括检测负载级别的负载检测器。

优选地，上述负载检测器检测负载输出端或三相电输入端的电压和电流，计算负载功率。

上述负载检测器根据负载功率与额定功率的比值获得开关逻辑控制信号，控制开关控制器选择发波方式。