[实用新型]一种针对宽工作频率范围交错PFC的数字控制调整电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，具体涉及一种针对宽工作频率范围交错PFC的数字控制调整电路。

背景技术

交错PFC在中高功率设备的功率因数校正领域应用广泛，在相同功率下，相较于其他PFC拓扑，交错PFC具有性能优越、提高模块的功率密度等优点。随着电力电子技术的发展，开关电源正朝着高效率、高功率密度的方向前进，因此采用数字控制技术的交错PFC模块受到了越来越多的关注。由于数字技术的应用，更多以往传统电力电子领域难以解决的问题可以轻易解决。

传统的模拟芯片控制的交错PFC，通常工作于工频输入电压之下，频率变化范围小，可以较好的满足需求。但在航空航天领域，通常需要PFC模块可以工作于360Hz到800Hz的宽频率输入范围内，此时在输入电压的滤波保护和系统的高功率因数实现上存在着矛盾。采用数字控制调整方式的交错PFC能在算法有效解决宽频率范围的问题，具有良好的应用前景。

实用新型内容

为了克服现有PFC控制环节在宽频率范围调整的不足，结合数字控制的优点与灵活性，本实用新型提出一种针对宽工作频率范围交错PFC的数字控制调整电路。本实用新型基本原理是在宽工作频率范围输入的交错PFC模块数字控制中，克服固定的加权平均算法过滤电压尖峰时存在的保护作用与性能之间无法平衡问题，在数字控制部分中的采样模块1和乘法器4之间加入自动调整器2，从而动态调整加权平均算法来实现宽频率范围的数字控制调整。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种针对宽工作频率范围交错PFC的数字控制调整电路，所述数字控制调整电路包括采样模块1、自动调整器2、电流控制器3、乘法器4、PWM发生器5和电压控制器6。

采样模块1主要对主电路的输入电压、输入电流及输出电压进行采样转换，将其从模拟信号转换为数字信号送入其它模块处理。自动调整器2可根据输入电压的频率计算和调整参数，参数送入乘法器4。电流控制器3将输入电流与电流参考信号进行比较，以实现调整控制输入电流的目的。乘法器4将自动调整器2和电压控制器6的输出相乘得到电流控制器3的基准信号。电压控制器6将输出电压与设定参考电压比较，以达到控制输出电压的目的。

输入电压平均信号和电压控制器输出信号进入乘法器4后得到电流控制器的基准信号，输入电流采样信号与其比较后通过电流控制器3可以得到电流控制器输出信号。

PWM发生器5将电流控制器的输出转换成交错PFC拓扑所需的驱动控制信号。

为了适应在宽工作频率范围输入下的功率因数校正，采用自动调整器2对其调整。图2为本实用新型采用的自动调整器2的内部结构图。其具体工作过程如下：

S1、初始化工作，采样模块1工作获取到输入电压采样信号，可获取输入电压频率。

S2、判断输入电压的频率与上次计算的输入电压频率误差是否在设定的误差范围内。

S3、输入频率误差设定范围内，视为频率恒定，自动调整器模块输出不变。若频率变化超过设定范围，则计算出新的加权参数，并将参数更新为新的加权平均参数。

S4、输入电流信号通过采样模块1之后得到输入电流采样信号，与电流基准信号比较后得到误差信号，通过电流控制器3后得到电流控制输出信号。电流控制输出信号送入PWM发生器5中，生成交错PFC所需的驱动控制信号。

自动调整器2中的参数可通过加权平均获得

Y_n＝aX_n+bX_n-1+cX_n-2+dY_n-1+eY_n-2(1)

其中X_n表示当前输入电压的采样值，X_n-1表示上一拍采样时输入电压的采样值，X_n-2表示上两拍采样时输入电压的采样值，Y_n-2表示上两拍平均计算值，Y_n-1表示上一拍平均计算值，Y_n表示此次平均计算值。参数a，b，_c，d和e可结合工作频率及采用时间来设定。

自动调整器可以将输入电压中的高频尖峰平均化，减少对电路的冲击。但在宽频率范围输入时，若电流控制器参数选择过大，则无法滤去高频尖峰；若参数选择过小，则在输入频率较高时，输入电流会发生畸变，无法达到好的控制效果。在本实用新型中，将加权参数与输入频率联系起来，根据输入频率的不同调整参数，达到动态调节的效果，达到提高电路性能的目的。