[发明专利]一种基于Boost电路的单周期PF控制器

说明书

本发明公开了一种基于Boost电路的单周期PF控制器。利用改进后的单周期控制技术完成对PF的进一步提高。控制器包括模拟电路中常见的输入输出电压采样、比较器、减法器、两次积分器、OSC振荡器和逻辑控制单元组成。与常见的PF控制方式相比，无需复杂的乘法器，控制方式简单，易于实现;在原有单周期控制的基础上，本文将其的一次积分器改进成两次积分，将忽略的变量考虑在内，更加精确地采样积分时间，有效地提高了PF。

技术领域

本发明公开了一种基于Boost电路的单周期PF控制器，涉及boost开关变换器作为驱动的中小功率驱动电源，属于发电、变电或配电的技术领域。

背景技术

传统的AC-DC电力电子变换器由二极管或者晶体闸管整流电路构成，产生大量的电力谐波，造成电力环境的谐波污染和电能的浪费，且影响电网安全运行，成为电力公害。自20世纪90年代起，高性能AC-DC变换器的研究开发引起国内外广泛的关注，出现了有源功率因数校正技术。有源功率因数校正技术采用现代电力电子器件，如功率MOSFET、IGBT、IGCT等，并结合脉宽调制(PWM)控制技术使得用电器仅从电网取用正弦波电流，即用电器具有单位功率因数，一般这样的AC-DC电力电子变换器为有源功率因数校正变换器，简称PFC变换器。随着人们对电能质量、电力环境的意识逐步增强，有源功率因数校正技术将获得更加广泛的应用。

针对谐波电流的危害，一些国家和国际学术组织开始颁布和实施电流谐波标准，如IEC555-2、IEEE519、IEC61000-3-2等。我国国家技术监督局于1993年颁布了国家标准GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》；国际电工委员会于1998年对IEC555-2谐波标准进行了修订，重新颁布IEC61000-3-2谐波标准。为了满足这些标准，必须使用功率因数校正技术使开关变换器的输入电流谐波达到标准要求。通过在电路中增加电感和电容等无源器件或是使用反馈技术以使输入电流波形呈正弦波并与输入电压同相位，达到功率因数校正目的。

单周期技术是20世纪90年代初由美国加州大学Ke yue.M.Smedley提出的一种非线性控制方法，最早应用于DC-DC直流变换器中。早期的控制思想是控制二极管上的电压值使之在一个周期内达到期望值。这种控制最初应用于Buck拓扑结构，其后，单周期控制在概念及应用方面都随着控制技术的发展而有所拓展。将单周期技术应用于boost变换器中的控制在一个工频周期内忽略输出电压变化的影响，从而使得PF值有所降低。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提出了一种基于Boost电路的单周期PF控制器，将输出电压的变化量考虑在内采用两次积分控制，提高了系统的PF值，解决了。。。的技术问题。

本发明为实现上述发明目的所采用的技术方案是：

一种基于Boost电路的单周期PF控制器，其主拓扑电路包括：二极管整流桥、输入采样电阻、输入输出滤波电容、电感、功率开关管、二极管和输出电压采样电阻。控制驱动电路包括：减法器、两次积分电路、比较器、固定周期固定占空比的振荡器、二输入同或门以及驱动开关管的自举电路。对输出端采样的电压经过两次积分电路得到输出电压采样信号的积分值，输出电压采样信号的积分值接在比较器的正向端，比较器的反向端接减法器的输出，减法器的正向端接输出电压的采样值，减法器的反向端接输入电压的采样值。比较器的输出端接在同或门的一输入端，同或门的另一输入端接振荡器输出的CLOCK信号，同时CLOCK控制与积分器中电容并联的开关。当CLOCK为高电平，与积分器中电容并联的开关闭合，积分器不工作；当CLOCK为低电平时，与积分器中电容并联的开关断开，积分器开始对输出电压采样信号积分。最后，同或门的输出信号接入驱动电路输出gate信号，作为开关管的栅极驱动信号。