[发明专利]基于数字控制图腾柱PFC电压过零点畸变控制装置及方法

权利要求书

1.一种基于数字控制的图腾柱PFC过零点畸变的控制装置，其特征在于，包括图腾柱PFC主电路和数字控制模块，所述图腾柱PFC主电路包括交流输入电源(17)、Boost升压电感(18)、高频上管GaN HEMT开关管(S1)、高频下管GaN HEMT开关管(S2)、低频上管GaN HEMT开关管(S3)、低频下管GaN HEMT开关管(S4)、母线输出电容(1)和输出负载(RL)，所述数字控制模块包括输出电压采集模块(2)、输入电压采集模块(16)、输入电感电流采集模块(12)、电压环PI控制器(4)、电流环PI控制器(7)、SOGI锁相环模块(15)、过零点检测模块(14)、方波产生模块(13)、占空比限幅模块(9)、PWM输出模块(10)、第一求和模块(3)、第二求和模块(6)、第三求和模块(8)和第一乘法模块(5)，输出电压采集模块(2)用于采集输出电压；输入电压采集模块(16)用于采集交流输入电压；输入电感电流采集模块(12)用于采集电感电流iL；电压环PI控制器(4)用于调节输出电压和参考电压的误差Verr；电流环PI控制器(7)用于调节参考电流与电感电流的误差信息Ierr，输出占空比；SOGI锁相环模块(15)用于生成电流内环的相位参考；过零点检测模块(14)用于采集输入电压的过零点信息；方波产生模块(13)用于生成一个频率为50Hz幅值为1的方波信号；占空比限幅模块(9)用于限制最终的输出占空比的大小；PWM输出模块(10)输出PWM信号，用于驱动桥臂动作的信号；交流输入电源的正极与升压电感(L)的一端相连；所述升压电感(L)的另一端与高频上管GaN HEMT开关管(S1)的S端、高频下管GaN HEMT开关管(S2)的D端相连；交流输入电源的负极与低频上管GaN HEMT开关管(S3)的S端、低频下管GaN HEMT开关管(S4)的D端相连；所述母线输出电容(1)的一端、输出负载(RL)的一端与高频上管GaN HEMT开关管(S1)的D端、低频上管GaNHEMT开关管(S2)的D端相连；所述输出电容(1)的另一端、输出负载(RL)的另一端与高频下管GaN HEMT开关管(S3) 的S端、低频下管GaN HEMT开关管(S4)的S端相连；过零点检测模块(14)第一输入端连接输入电压采集模块(16)第一输出端，PWM输出模块(10)的第二输入端连接过零点检测模块(14)的第一输出端，方波产生模块(13)第一输入端连接输入电压采集模块(16)第二输出端，SOGI锁相环模块(15)第一输入端连接输入电压采集模块(16)的第三输出端，sin函数模块(11)第一输入端连接SOGI锁相环模块(15)的第一输出端，第一乘法模块的第二输入端连接sin函数模块(11)的第一输出端，第一乘法模块(5)的第一输入端连接电压环PI控制器(4)的第一输出端，电压环PI控制器(4)的第一输入端连接第一求和模块(3)的第一输出端，第一求和模块(3)的第二输入端连接输出电压采集模块(2)的第一输出端，第一求和模块(3)的第一输入端用于连接输出母线参考电压Vref，第二求和模块(6)的第一输入端连接第一乘法模块(5)的第一输出端，第二求和模块(6)的第二输入端连接电感电流采集模块(12)的第一输出端，电流环PI控制器(7)的第一输入端连接第二求和模块(6)的第一输出端，第三求和模块(8)的第一输入端连接电流环PI控制器(7)的第一输出端，第三求和模块(8)的第二输出端连接方波产生模块(13)的第一输出端，占空比限幅模块(9)的第一输入端连接第三求和模块(8)的第一输出端，PWM输出模块(10)的第一输入端连接占空比限幅模块(9)的第一输出端，PWM输出模块(10)的输出端用于输出驱动图腾柱PFC GaNHEMT桥臂的驱动信号，

通过采样模块，然后经过模数转换单元，采集到输入输出电压信息以及电感上电流信息，通过电压外环控制单元和电流内环控制单元对产生的误差信号进行补偿调节，最后调节器输出经过PWM调制器产生门控信号来控制桥臂上开关管动作；通过引入加方波的形式，使得在过零点处占空比平缓过渡；通过采集输入电压过零点进行锁相环处理，采集输出电压，经过电压外环，输出作为电流内环控制单元的幅值参考，相位参考由锁相环环节输出给定，最终通过占空比控制实现对输入电流的功率因素校正。