[发明专利]一种低输出电压纹波的功率因数校正变换控制方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力控制设备，尤其是DC-AC辅助实现低输出电压纹波的PFC变换器工作方法及其装置。

背景技术

近年来，电力电子技术迅速发展，作为电力电子领域重要组成部分的电源技术逐渐成为应用和研究的热点。开关电源以其效率高、功率密度高而确立了其在电源领域中的主流地位，但其通过整流器接入电网时会存在一个致命的弱点：功率因数较低(一般仅为0.45～0.75)，且在电网中会产生大量的电流谐波和无功功率而污染电网。抑制开关电源产生谐波的方法主要有两种：一是被动法，即采用无源滤波或有源滤波电路来旁路或消除谐波；二是主动法，即设计新一代高性能整流器，它具有输入电流为正弦波、谐波含量低以及功率因数高等特点，即具有功率因数校正功能。开关电源功率因数校正研究的重点，主要是功率因数校正电路拓扑的研究和功率因数校正控制集成电路的开发。现有Buck、Boost、Buck-Boost等多种功率因数校正电路拓扑结构。功率因数校正控制集成电路负责检测变换器的工作状态，并产生脉冲信号控制开关装置，调节传递给负载的能量以稳定输出；同时保证开关电源的输入电流跟踪电网输入电压，实现接近于1的功率因数。控制集成电路的结构和工作原理由开关电源采用的控制方法决定。对于同一功率电路拓扑，采用不同的控制方法会对开关电源的稳态精度及动态性能等方面产生影响。

传统的有源功率因数校正变换器直流输出电压包含有二倍工频纹波，若二倍工频输出电压纹波被引入功率因数校正控制器中，会使功率因数校正变换器的输入电流含有三次谐波电流成分，降低了功率因数校正变换器的输入功率因数。因此传统有源功率因数校正变换器的直流输出电压反馈控制环截止频率低(一般仅为10～20Hz)，这严重影响功率因数校正变换器对负载变化的动态响应能力。此外，由于有源功率因数校正变换器的直流输出电压纹波较大，需在功率因数校正变换器输出端接一个电容值很大的输出电容后，还需要再接一个DC-DC变换器来提高负载直流输出电压的稳态精度和对负载变化的动态响应能力，使变换器设计成本高、效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种DC-AC辅助实现低输出电压纹波的PFC变换器工作方法，采用该方法可使单相PFC变换器输出电压纹波减小，并且其动态响应性能好，效率高，抗干扰能力强，适用于各种拓扑结构的单相PFC变换器。

本发明实现其发明目的，所采用的技术方案是：一种开关电源的工作方法，其具体作法是：

单相功率因数校正变换器直流输出电容的上端接负载的上端，单相功率因数校正变换器直流输出电容的下端接单相逆变器交流输出电容的上端，单相逆变器交流输出电容的下端接负载的下端，同时负载的下端接地。单相功率因数校正控制器采样单相功率因数校正变换器的电感电流、输入电压和负载直流输出电压，经过现有的PFC控制策略(乘法器控制策略、单周控制策略等)得到功率因数校正变换器的控制信号。单相逆变器的控制器采样单相功率因数校正变换器的输入电压和负载电流得到单相逆变器的控制目标信号，单相逆变器的控制器同时采样逆变器的交流输出电压，通过双闭环控制等逆变器控制策略使逆变器的交流输出电压与功率因数校正变换器的直流输出电压纹波同幅值、反相位。