[发明专利]一种可实现PFC均流并联的电路及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可实现PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)均流并联的电路及其控制方法，该电路和控制方法可以实现多块PFC板的均流并联，尤其是可以实现不同功率等级的PFC功率板的并联。

背景技术

在不间断电源(UPS)等电力电子设备中，设有进行能量变换的功率板，为了解决功率容量限制问题，常采用多块功率板并联的方案，多块功率板并联的方案在成本上也有优势。

功率板并联有诸多优点，但由于元器件本身存在差异，如晶闸管(SCR)的压降，电感的差异，开关管的开关速度等，往往使得各个系统的阻抗不一致，如果不采用均流措施而直接将两个功率板并联，将导致每块功率板的电流并不一致，轻则影响元器件寿命，浪费容量，重则烧毁功率板，造成整个UPS系统崩溃。因此当功率板并联使用时，均流措施必不可少。

对于功率板的并联均流，总体来说分为主动均流和被动均流。被动均流常用的方法是在功率板之间接差模电感(Differential Mode Choke)，通过调节阻抗来达到均流的目的，如图1所示。这样的方法均流效果十分有限，而且成本较高，对于现在的技术手段来说较少使用。

在功率板并联主动均流控制中，在PFC电路部分有大量的文献和专利产出，我们回顾下一些常用方案。如图2所示，此控制方式在美国专利申请US20050036337A1中(Current sharing method and apparatus for alternately controlling parallel connected boost PFC circuits)，提到了使用2个控制芯片UC3854(1，2)，在共用电压控制环路的情况下，产生2个独立的电流控制环路，以此来控制2块并联功率板。这种方法只是两个电流环的给定相同，并不能实现真正意义上的均流。另外该方案只针对了2块功率板并联，比较狭隘。

如图3所示，此亦为市场上较多采用的做法，所需采样的信号与图2的方案大致相同，电流采样一般是采样每块功率板的电感电流。控制器的输出信号Vm直接与三角波比较产生PWM信号；而副板的电感电流与主板的电感电流的差值经过调节器得到的结果与Vm相累加，然后同三角波比较得到了副功率板的PWM信号。

此方案与图2的不同之处在于，功率板B的控制环路中，引入了其与功率板A的电流之差的信号，这样可以使功率板B的电流向功率板A靠拢，最后在总功率一定的情况下达到均流的效果。控制器产生主调制波电压Vm和通过对主副PFC板电感电流差值的调节得到的电压补偿量信号后，去调节副功率板的PWM，使副PFC板的电流向主功率板的电流靠拢，当主功率板电流与副功率板有较大差异时，需要调节的时间较长，尤其会影响动态性能。

以上的现有技术都存在一定的缺点，表现为：1、均流度低；2、成本较高；3、对主板未做调节，响应较慢；4、并板数量仅限于两个；5、无法实现不同功率等级的PFC板并联。

发明内容

为了克服现有技术上的缺陷，本发明提出一系列新的PFC板并联均流电路和控制方法，可以解决以上的不足。

本发明提出一种可实现PFC均流并联的电路及其控制方法，其硬件电路部分包括：

第一，包括至少两个并联的PFC电路，各PFC电路的输入是并联的，输出也是并联的，实现整流，输入功率因素校正和升压的功能；第二，采样电路，包括输入市电电压采样，输出直流电压采样和各PFC的电感电流采样；第三，实现功率因数校正的主控制器的硬件电路，优选为DSP(数字信号处理器)；第四，实现均流控制部分电路，包含多个电流误差控制环路，每个PFC电路都对应一个电流误差控制环路。每个误差控制环路包括运算环节，控制环节和占空比调节环节，其中运算环节实现对采样信号做差值运算和取平均值运算，误差控制环节对运算环节输出电流误差信号进行调节。