一種圖騰柱PFC電感電流校正方法、系統、介質及終端
一種圖騰柱pfc電感電流校正方法、系統、介質及終端
技術領域
1.本發明涉及電力電子領域，具體地，涉及一種圖騰柱pfc電感電流校正方法、系統、介質及終端。
背景技術：
2.單相交流電壓供電的電力電子變換器，在家用電器等設備中發揮了重要的作用，但在實際應用中，需要采用有源功率因數校正(pfc)技術，或采用單相有源電力濾波(apf)技術，以此抑制網側諧波電流和提高網側功率因數，滿足iec61000-3-2和iec6100-3-12規定的諧波抑制標準。
3.圖騰柱pfc中功率電路和控制電路，功率電路包括兩個橋臂，一般情況下，一個為高頻切換的gan fet或igbt橋臂，另一個為工頻切換的sic fet或二極管橋臂，控制電路包括模擬控制電路或數字控制電路。圖騰柱pfc是一種有源功率因數校正電路，同其它pfc電路一樣，輸出電容電壓控制可以采取pi控制器、跨導型單零單極控制器等，電感電流控制可以采用跟隨控制、單周期控制和滯環控制等，對于跟隨控制和單周期控制，由于網壓或輸入電壓過零附近電壓瞬時值較小，使得網流或輸入電流出現過零交越失真，使得網側功率因數較低和出現較高次諧波電流為此需要進行過零補償。
4.對于傳統有橋pfc，有文獻提出了電流補償環概念，比較好地實現了電流過零補償，其補償原理為：在原有(正弦波求絕對值后)正弦半波基礎上加入補償量，以此擴大網壓過零附近的占空比，從而改善輸入電流交越失真情況。但是對于圖騰柱pfc，尚未出現有效的電流過零補償方法，而且傳統有橋pfc電流補償環概念也不能簡單地適用，需要重新設計。
技術實現要素：
5.針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種圖騰柱pfc電感電流校正方法、系統、介質及終端。
6.根據本發明的一個方面，提供一種圖騰柱pfc電感電流校正方法，包括：
7.調節控制電路中的pi電流補償器的控制系數和高頻載波幅值變化規律；
8.控制電路生成補償后的調制波；
9.基于所述補償后的調制波與所述幅值變化的高頻載波，實現的功率電路電感電流波形的校正。
10.優選地，所述控制電路，包括電壓調節器、電流調節器、開關脈沖發生器、電感環節、frd環節和負載環節；其中，所述電感環節的輸出作為所述電流調節器的輸入，形成電流內環補償環節；
11.所述負載環節的輸出作為所述電壓調節器的輸入，形成電壓外環補償環節；
12.所述開關脈沖發生器的高頻載波幅值可調；
13.所述電流調節器的pi補償器控制系數可調。
14.優選地，所述調節控制電路中的pi電流補償器的控制系數，包括：
15.生成單位幅值的正弦波u(1)；
16.設置電壓調節器中pi補償器的最低控制系數a、最高控制系數b；
17.計算控制系數u(2)＝a+(1-|u(1)|*b),u(2)值應在最低控制系數a，最高控制系數b之間；
18.若u(2)值大于最高系數，取上界b值作為pi補償器的最終控制系數；
19.若u(2)值小于最低系數，取下界a值作為pi補償器的最終控制系數。
20.優選地，所述調節控制電路中的高頻載波幅值變化規律，包括：
21.生成單位幅值的正弦波u(1)；
22.設置調節系數c，且c處于(0,1)之間
23.計算c*|u(1)|；
24.計算u(2)＝(1-c)+c*|u(1)|作為參考電壓幅值變化后的值。
25.優選地，所述控制電路生成補償后的調制波，包括：
26.提取所述電壓外環補償環節的電壓調節器的輸出點電壓:
27.將所述輸出點電壓與所述最終控制系數相乘后作為所述脈沖發生器的調制波輸入信號。
28.優選地，所述控制電路生成補償后的調制波，包括：
29.提取幅值恒定的高頻三角載波utr；
30.將所述utr和u(2)相乘后作為所述開關脈沖發生器的高頻載波輸入信號。
31.優選地，所述基于補償后的調制波與幅值變化的高頻載波，實現的功率電路的電感電流波形的校正，包括：
32.補償后的調制波與幅值變化額高頻載波相互比較，產生pwm信號；
33.所述pwm信號經過驅動后送入功率電路；
34.所述pwm信號驅動功率電路中功率開關的通斷，實現對電感電流波形的校正。
35.根據本發明的第二個方面，提供一種圖騰柱pfc電感電流校正系統，包括：
36.調節模塊，所述調節模塊調節控制電路中的pi電流補償器的控制系數和高頻載波幅值變化規律；
37.生成模塊，所述生成模塊控制電路生成補償后的調制波；
38.校正模塊，所述校正模塊基于所述補償后的調制波與所述幅值變化的高頻載波，實現的功率電路電感電流波形的校正。
39.根據本發明的第三個方面，提供一種終端，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行所述程序時可用于執行任一項所述的方法，或，運行所述的系統。
40.根據本發明的第四個方面，提供一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執行時可用于執行任一項所述的方法，或，運行所述的系統。
41.與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
42.(1)本發明實施例中提供的圖騰柱pfc電感電流校正方法和系統，利用對參考電壓和電流調節器控制系數的改變，實現了對電感電流波形的校正補償，使得電感電流波形更加接近于正弦波，有效地降低了電流諧波含量。
43.(2)本發明實施例中提供的圖騰柱pfc電感電流校正方法和系統，直接在電壓調節器輸出環節、電流調節器的輸入控制系數環節進行補償，從而實現對電感電流波形的校正，具有簡單易行，可靠性高等優點。
44.(3)本發明實施例中提供的圖騰柱pfc電感電流校正方法和系統，其校正環節中的需要系數，可根據不同需要改變，可適應于不同工作情形，適用范圍大。
附圖說明
45.通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：
46.圖1為一實施例中的圖騰柱pfc電感電流校正方法的流程圖；
47.圖2為一實施例中的圖騰柱pfc電感電流校正方法中的控制電路結構圖；
48.圖3為一優選實施例中的控制系數可調和載波幅值可調的實現流程圖；
49.圖4為一優選實施例中的圖騰柱pfc電感電流校正方法中的功率電路結構圖；
50.圖5為本發明實施例未采用電感電流校正方法時的網側電流波形圖和電感電流輸出波形圖；
51.圖6為本發明實施例采用電感電流校正方法后的網側電流波形圖和電感電流輸出波形圖。
具體實施方式
52.下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
53.參見圖1，本發明提供一個實施例，一種圖騰柱pfc電感電流校正方法，包括：
54.s100，調節控制電路中的pi電流補償器的控制系數和高頻載波幅值變化規律；
55.s200，控制電路生成補償后的調制波；
56.s300，基于s200中補償后的調制波與幅值變化的高頻載波，實現的功率電路的電感電流波形的校正。
57.參見圖2，在本發明的一個實施例中，s100中的控制電路包括電流內環補償環節、電壓外環補償環節、電壓調節器、電流調節器、開關脈沖發生器、電感環節、frd環節、負載環節；其中，電感環節的輸出作為電流調節器的輸入，形成電流內環補償環節；負載環節的輸出作為所述電壓調節器的輸入，形成電壓外環補償環節；開關脈沖發生器的高頻載波幅值可調；電流調節器的pi補償器控制系數可調。
58.參見圖3，在本發明的一個優選實施中，s100中的調節控制電路中的pi電流補償器的控制系數的過程為：
59.s11,生成單位幅值的正弦波u(1)；
60.s12,設置電壓調節器中pi補償器的最低控制系數a，最高控制系數b；
61.s13,計算控制系數u(2)＝a+(1-|u(1)|*b)，u(2)值應在最低控制系數a，最高控制系數b之間；
62.s14,若u(2)值大于最高系數，取上界b值作為pi補償器的最終控制系數；
63.s15，若u(2)值小于最低系數，取下界a值作為pi補償器的最終控制系數。
64.其中，正弦波u(1)的生成過程為首先檢測單相交流電壓，即電源電壓，經過數字模數轉換后，得到數字化的單相交流電壓，然后采用鎖相環程序，求得單位幅值的正弦波。上述過程中，由u(2)的計算式可知，在電網電壓過零點附近，u(2)值較大，達到b值。在電網電壓峰值點附近，u(2)值較小，達到a值。在電網電壓其它位置，u(2)值介于a值與b值之間，計算出來多少，即為多少。
65.參見圖3，在本發明的另一個優選實施例中，s100中的調節高頻載波幅值變化規律的過程為：
66.s21,生成單位幅值的正弦波u(1)；
67.s22,設置調節系數c，且c處于(0,1)之間
68.s23,計算c*|u(1)|；
69.s24,計算u(2)＝(1-c)+c*|u(1)|作為參考電壓幅值變化后的值。
70.在本發明的一個優選實施例中，基于s100中調節的控制系數和高頻載波幅值變化規律，實施s200，可參見圖2，控制電路原理過程為：電壓外環補償環節的輸出電壓uo′
與參考電壓u
ref
的差值作為電壓調節器的輸入端v
etr
，電壓調節器的輸出端u
ctr1
和網壓信號ui″
相乘后，減去電流內環補償環節輸出端信號i
l
′
作為電流調節器的輸入端i
etr
。
71.開關脈沖發生器的輸出端ui′
與網壓瞬值ui的差值作為電感環節的輸入端信號，電感環節的輸出端信號作為電流內環補償環節的輸入端，同時作為frd環節的輸入端，frd環節的輸出端id1通過電感電流檢測反饋傳遞函數hi(s)作為負載環節的輸入端，負載環節的輸出端uo通過輸出電壓檢測反饋傳遞函數hv(s)作為電壓外環補償環節的輸入端。
72.較佳實施例中，上述實施例中調節高頻載波幅值變化規律用于生成網壓信號ui″
并獲得開關脈沖發生器的高頻載波輸入信號。其中，網壓信號ui″
的生成方式為：實施上述s21-s24獲得u(2)作為參考電壓幅值變化后的值。在生成網壓信號ui″
后，提取幅值恒定的高頻三角載波，兩者相乘后作為開關脈沖發生器的高頻載波輸入信號u
tr
。本實施例中，設置調節系數c＝0.75
73.較佳實施例中，上述實施例中調節控制電路中的pi電流補償器的控制系數用于生成開關脈沖發生器的調制波輸入信號。具體為：實施上述s11-s15,得到最終控制系數；然后提取電壓外環中電壓調節器的輸出點電壓u
ctr1
，控制系數與之相乘后作為開關脈沖發生器的調制波輸入信號。在本實施例中，設置電壓調節器中pi補償器的最低控制系數a＝25，最高控制系數b＝75。
74.在本發明的一個優選實施例中，實施s300，補償后的調制波與幅值變化額高頻載波相互比較，產生pwm信號，經過驅動后送入功率電路，驅動功率電路中功率開關的通斷，實現對電感電流波形的校正。
75.本實施例中，參見圖4，功率電路包括包括交流電源ui、輸入濾波電容c1以及圖騰柱pfc電路。交流電源包括：第一輸出端、第二輸出端，所述第一輸出端、第二輸出端構成交流電源輸出端，輸出ui。輸入濾波電容第一端連接交流電源第一輸出端，讀入濾波電容另一端連接交流電源第二輸出端。圖騰柱pfc電路包括：電感l1、第一場效應晶體管s1、第二場效應晶體管s2、第三場效應晶體管s3、第四場效應晶體管s4、第一電阻單元以及第二電阻單
元；
76.第一場效應晶體管s1的源極連接第二場效應晶體管s2的漏極；第三場效應晶體管s3的源極連接第四場效應晶體管s4的漏極。電感l1的第一端連接交流電源l1的火線l，電感l1的第二端連接第一場效應晶體管s1的源極與第二場效應晶體管s2的漏極之間的節點。第三場效應晶體管s3的源極與第四場效應晶體管s4的漏極之間的節點連接交流電源ui的零線n。第一場效應晶體管s1的漏極連接第三場效應晶體管s3的漏極，第二場效應晶體管s2的源極接地，第四場效應晶體管s4的源極接地。第一電阻單元的第一端連接第一場效應晶體管s1的漏極與第三場效應晶體管s3的漏極之間的節點，第一電阻單元的第二端連接第二電阻單元的第一端，第二電阻單元的第二端接地。
77.基于相同的發明構思，本發明其他實施例還提供一種圖騰柱pfc電感電流校正系統，包括：
78.調節模塊、生成模塊和校正模塊；調節模塊調節控制電路中的pi電流補償器的控制系數和高頻載波幅值變化規律；生成模塊控制電路生成補償后的調制波；校正模塊基于所述補償后的調制波與所述幅值變化的高頻載波，實現的功率電路電感電流波形的校正。
79.本發明上述實例中各模塊/單元具體可以參照上述實施例中圖騰柱pfc電感電流校正方法對應的步驟的實現技術，在此不再贅述。
80.基于相同的發明構思，本發明其他實施例還提供一種終端，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行所述程序時可用于執行任一項所述的方法，或，運行所述的系統。
81.基于相同的發明構思，本發明其他實施例還提供一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執行時可用于執行任一項所述的方法，或，運行所述的系統。
82.在發明的一個應用實施例中，各參數設置如下：,
83.輸入電壓：220vac@50hz；
84.輸出電壓：385v；
85.輸出功率：幾百瓦～3.3kw；
86.開關頻率：40khz
87.電阻r1、r2：1mω；
88.電阻r3：25.8kω；
89.二極管d1～d2：1n4148；
90.電容c1：1.0μf；
91.電容c2：3x470μf；
92.電感l1：250μh；
93.sic fet s3、s4：25a@85℃，650v；
94.gan fet s1、s2：25a@85℃，650v。
95.其對應的電感電流波形校正前、校正后如圖5、圖6所示。由此可見，本實施例利用對參考電壓和電流調節器控制系數的改變，實現了對電感電流波形的校正補償，使得電感電流波形更加接近于正弦波，有效地降低了電流諧波含量。
96.以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述
特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。上述各優選特征在互不沖突的情況下，可以任意組合使用。
