[发明专利]一种应用于功率解耦PFC拓扑的提高功率因数的控制策略

权利要求书

1.一种应用于功率解耦PFC拓扑的提高功率因数的控制策略，其特征在于：

(1)由图腾柱式无桥PFC电路、控制电路和由解耦电感与电容组成的串联支路构成功率解耦PFC拓扑；其中，无桥PFC电路由升压电感L₁、开关管Q₁～Q₄和母线电容C_bus组成，开关管Q₁～Q₄组成无桥Boost PFC拓扑，其中A桥臂的Q₁～Q₂充当PFC桥臂；B桥臂的Q₃～Q₄作为高频管与在网侧电压v_g的阴极和整机地之间的LC串联解耦支路构成Buck电路，其开关动作将原本母线电容承受的电压纹波转移到解耦电容C_dp之上，电感L₂作能量缓冲；电网的线路电感L_g、电容C₁与电感L₁组成LCL滤波器；

(2)将检测到的电网电压和电网电流之间的相位偏移形成闭环控制来补偿参考电流相位，对拓扑中无功进行补偿控制，保证并网功率与所需要的参考电流相位偏移量相同；

(3)由统一的控制器根据电路状态和外部传输或内部预设的参考信号产生电路控制信号对电路中的开关管进行控制。

2.根据权利要求1所述的控制策略，其特征在于，所述控制器中包括：

采样单元，对网侧电压V_g、内电感电流I_L1以及母线电压V_dc进行采样；

锁相单元，对网侧电压V_g进行锁相，得到网侧电压的相位ωt；

乘法单元，将母线电压波动值与锁相单元所得正弦结果相乘；以及

解耦电压相位参考计算单元。

3.根据权利要求1所述的控制策略，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)在每一个控制周期内，控制器检测自身的网侧电压V_g、内电感电流I_L1以及母线电压V_dc，并根据电路状态和外部传输或内部预设的参考信号产生电路控制信号；控制环路由母线电压外环和电网电流内环组成，并向A桥臂的开关管提供PWM控制信号，保证AC/DC电路稳定运行在正常PFC工作状态，双环均采用经典PI控制；

(2)控制器检测母线电压V_dc上的纹波，经过计算得到相应的解耦电压参考值V_{ref_ripple}用于控制B桥臂的开关管动作，将母线侧承受的纹波转移到解耦电容上；

(3)控制器检测自身的网侧电压V_g、内电感电流I_L1，除进行外电压环和内电流环计算外，还计算出每一个控制周期内自身实时输出无功功率Q_out；再将其与0作差得到的误差值进入PI环节进行实时积分，得到内电感电流环相位参考修正角θ；通过对步骤(1)中经典双环控制的内电感电流I_L1进行无功环补偿，实现对电网电压相位的无静差输出，保证得到的内电感电流环参考相位的准确跟踪从而提高功率因数；

(4)对电网电压进行PLL锁相，对锁相值ωt进行检测；将锁相值ωt减去步骤(3)得到的内电感电流环相位参考修正角θ的已修正内电感电流环相位参考值ωt-θ作为下一周期的内电感电流环相位参考；

(5)对步骤(2)中解耦电压参考值V_{ref_ripple}进行无功角补偿；

控制器检测自身的网侧电压V_g、内电感电流I_L1，计算出每一个控制周期解耦电压相位参考值φ＝arctan(ωL₁I_L1/V_g)，与电网电压进行PLL锁相得到的二倍频基准2ωt相减得到已修正解耦电压参考值2ωt-φ作为下一周期的解耦电压参考值，保证精准解耦效果。

4.根据权利要求3所述的控制策略，其特征在于，在每一个控制周期内，PFC控制与解耦控制同时进行，互相独立且互相牵制。