[发明专利]一种功率因数自适应控制方法

权利要求书

1.一种功率因数自适应控制方法，其特征在于：在对交流输入电源进行整流变换的整流桥的直流侧连接斩波器，通过处理器产生脉冲信号控制所述斩波器通断，以生成平滑的直流母线电压Vdc；所述脉冲信号的产生过程为：

获取所述交流输入电源的电压正弦波形，从所述电压正弦波形中选取N个采样点，并对每个采样点的正弦值取绝对值，形成第一电压参考值Vs；

将所述直流母线电压Vdc与设定的目标电压Vdc-ref进行比较，并进行电压误差补偿处理后，生成第二电压参考值Vpi；

在一个交流周期内对所述交流输入电源的交流电压Vac进行N次采样，对每个采样点的电压值取绝对值后，计算N个电压值的平均值，对所述平均值进行平方运算后取倒数，形成第三电压参考值Vcomp；

将三个电压参考值相乘后，作为电流参考值Iac-ref与整流桥整流输出的直流母线电流Iac进行比较，并进行电流误差补偿处理后，输出计算结果Ipi；

利用所述计算结果Ipi确定脉冲信号的占空比，形成所述的脉冲信号。

2.根据权利要求1所述的功率因数自适应控制方法，其特征在于：在所述形成第一电压参考值Vs的过程中，根据所述交流输入电源的交流电压峰值，利用正弦值查表法形成所述交流输入电源的电压正弦波形。

3.根据权利要求2所述的功率因数自适应控制方法，其特征在于：在所述形成第一电压参考值Vs和形成第三电压参考值Vcomp的过程中，还包括确定采样点个数N的步骤：

处理器以固定的AD采样频率采集交流电压Vac的瞬时值，当采集到的交流电压瞬时值Vac（n）为正数，而Vac（n-1）为负数时，判定Vac（n）是过零点，记录两个过零点之间的采集个数，即为一个交流周期的采样点个数N。

4.根据权利要求3所述的功率因数自适应控制方法，其特征在于：对所述采样点个数N进行容错处理，步骤如下：

设定交流输入电源的频率范围为H1~H2，则交流输入电源的周期范围为t1~t2，其中，t1=1/H2，t2=1/H1；

计算N的有效范围为N1~N2，其中，N1=t1/T，N2=t2/T，T为处理器的AD采样周期；

从上一个过零点到本次过零点，如果N的记录个数在所述的有效范围内，则本次过零点是有效过零点；否则将本次过零点作为无效过零点，继续累加记录采集个数，直到下一个过零点，然后重复执行本步骤的有效过零点判断过程，直到生成在有效范围内的采样点个数N。

5.根据权利要求4所述的功率因数自适应控制方法，其特征在于：所述交流输入电源的频率范围设定在45Hz~65Hz之间。

6.根据权利要求3所述的功率因数自适应控制方法，其特征在于：在所述形成第一电压参考值Vs的过程中，以过零点为起始点，将交流电压Vac的一个周期0~2π用0~2^P-1表示，其中P为处理器的数据处理位数，则每一个数值对应的弧度值为2π/2^P-1，计算每一个所述的弧度值所对应的正弦值，由此形成一个正弦值表；

设定查表步长为2^P-1/N，按照查表步长对所述正弦值表进行查表；将所述交流输入电源的交流电压峰值与每一次查表所得到的正弦值相乘，相乘的积取绝对值，形成所述的第一电压参考值Vs。

7.根据权利要求3所述的功率因数自适应控制方法，其特征在于：在所述形成第三电压参考值Vcomp的过程中，以过零点为起始点，在交流输入电源的一个交流周期内，对所述交流电压Vac进行N次采样，对采集到的N个交流电压瞬时值取绝对值后求取平均值，并对所述平均值进行平方运算后取倒数，形成所述的第三电压参考值Vcomp。

8.根据权利要求1所述的功率因数自适应控制方法，其特征在于：所述电压误差补偿处理过程为：求取所述目标电压Vdc-ref与直流母线电压Vdc之间的差值，代入PID运算公式计算生成所述的第二电压参考值Vpi；

所述电流误差补偿处理过程为：求取所述电流参考值Iac-ref与直流母线电流Iac之间的差值，代入PID运算公式计算生成结果Ipi。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的功率因数自适应控制方法，其特征在于：将所述三个电压参考值相乘后，乘以系数KM，形成所述的电流参考值Iac-ref；其中，所述系数KM在2-10的范围内取值。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的功率因数自适应控制方法，其特征在于：所述脉冲信号的频率F1等于处理器的AD采样频率，利用所述计算结果Ipi确定脉冲信号的占空比的过程为：

a、根据脉冲信号的频率F1、处理器的主频FCY以及处理器中比较器工作频率的预分频值P1，计算载波频率寄存器的值OC1TMR，即

；

b、将计算结果Ipi写入占空比寄存器；

c、比较器在其工作的每一个时钟周期计数一次，并将计数值与占空比寄存器的值进行一次比较，如果计数值与占空比寄存器的值相等，则产生匹配中断；

d、所述处理器在匹配中断产生前，输出控制斩波器导通的高电平，在匹配中断产生时反转变为低电平，直到比较器的计数值等于OC1TMR时复位成高电平，并对比较器的计数值清零；重复执行b~d，形成所述的脉冲信号。