[发明专利]一种功率因数自适应控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统控制技术领域，具体地说，是涉及一种用于改善电力系统功率因数的控制方法。

背景技术

在电力系统中，电力质量的定量测量通常有两个要素，即功率因数（Power Factor，PF）和总谐波失真量（Total Harmonic Distortion，THD）。大多数电力电子设备在应用过程中都会对电力系统造成不同程度的干扰影响，特别是需要变流的电源设备，例如整流器、UPS系统、变频传动系统、晶闸管系统等，变流后的电流输出通常为断续、短暂的高峰值电流脉冲，由此产生的电路损耗、总谐波含量和辐射干扰都将明显增加。

为了提高电力系统的利用率，需要在电力电子设备中，连接电力系统的供电线路中增加功率因数校正器，功率因数校正PFC（Power Factor Correction）技术可以有效降低谐波含量，提高功率因数，减少无功功率，高效率无污染的利用电网电能。

目前，随着数字控制技术和集成IC的快速发展，PFC技术在电路拓扑结构和控制技术上都有了明显的进步。但是，这些PFC技术都是在基于恒定电源频率的基础上研究产生并加以应用的。例如：我国目前采用的是50Hz的交流电源，针对国内机型提出的PFC技术仅适用于对50Hz的交流电源进行功率因数校正。而对于采用60Hz交流供电的国家来说，这些PFC技术就不适用了。这就使得PFC技术在出口产品上的应用受到了很大的限制，需要技术人员针对出口机型重新设计适用于60Hz交流供电的PFC技术，由此造成了研发周期长，生产效率低下等一系列问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种功率因数自适应控制方法，在减少电源谐波含量、提高电源利用率的同时，可以实现对不同频率交流电源的自适应控制。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种功率因数自适应控制方法，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。

优选的，在所述形成第一电压参考值Vs的过程中，优选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。

进一步的，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，即为一个交流电压周期的采样点个数N。

为了消除高频干扰信号的影响，保证检测的可靠性，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处理，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。

优选的，所述交流输入电源的频率范围设定在45Hz~65Hz之间，由此形成的功率因数自适应控制方法可以适用于对50Hz和60Hz的交流电源进行功率因数校正。