[发明专利]图腾柱PFC的电压过零点电流畸变控制方法及控制装置

说明书

本发明涉及一种图腾柱PFC的电压过零点电流畸变控制方法及控制装置。通过采样模块采样输入输出电压信息以及电感电流信息，通过电压外环调节单元和电流内环调节单元对误差信号进行补偿调节最后送入PWM调制器产生门控信号。本发明通过检测每半个工频周期输入电压过零点状态以插入死区控制和双极控制，死区控制阶段高频桥臂主开关管完成软起动，约束电感电流不产生脉冲尖峰，双极控制阶段，使得输入电压较低状态下也可以建立电流约束条件，更有效校正输入电流使其跟随输入电压。本发明装置可以稳定运行在CCM控制模式下，由于解决了过零点脉冲问题，不仅提高了整体的功率因数值，也降低了整个系统的总谐波失真量。

技术领域

本发明属于功率因数校正领域，具体涉及一种图腾柱PFC的电压过零点电流畸变控制方法及控制装置。

背景技术

电子设备在运用中存在电磁干扰EMI和电磁兼容EMC的问题，即电磁污染。针对这一污染，世界各国非常重视，自上个世纪90年代以来都制定了相应的标准。为了解决电力电子装置对电网造成的谐波污染，功率因数校正(PFC,PowerFactorCorrection)技术得到了飞速发展。相对于有桥BoostPFC，无桥BoostPFC效率更高，体积更小，但传统的无桥BoostPFC共模干扰强，EMI较大。图腾BoostPFC作为无桥BoostPFC的一种演变电路，拥有高效率高功率密度，低共模干扰等诸多优势。

传统的SiMOSFET由于其不可避免的寄生体二极管反向恢复时间长，反向恢复损耗严重，只能工作在CRM模式下，输入电流纹波和THD较大，限制了图腾PFC的实际应用。由于宽禁带半导体的材料特性，基于GaN的MOSFET无寄生体二极管，可以有效解决上述问题，使图腾PFC工作在CCM模式下。

传统的图腾柱PFC虽然可以得到较好的功率因数值，但是在输入电压过零点时输入电流发生畸变是其固有问题。在输入电压过零点时电感电流要么有很大的正向脉冲尖峰，要么有很大的负向脉冲尖峰，要么电流波形畸变严重不能很好的跟随输入电压，针对此问题提出也有很多人提出相应的解决方案，比如增加辅助电路，采用数字软启动等方法由于其实施方法繁琐不易实现并不能很好的解决该问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种图腾柱PFC的电压过零点电流畸变控制方法及控制装置，旨在解决现象有技术中图腾柱PFC控制方案中输入电流在电压过零点不能很好平滑过渡，出现畸变的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种图腾柱PFC的电压过零点电流畸变控制方法，包括如下步骤：

步骤S1、采集图腾柱PFC输出电压Vo，并将输出电压Vo与变换器设定的参考电压Vref进行比较获得误差量Verr；

步骤S2、采样图腾柱PFC输入电压Vac，包括输入电压相位、极性和均方根值Vrms，当图腾柱PFC输入电压Vac达到过零点时，输出电压过零信号；

步骤S3、将输入电压Vac的绝对值、电压误差量Verr以及输入电压均方根值平方的倒数送入电压外环调节单元，获得输入电流的参考值Iref；

步骤S4、采样图腾柱PFC输入电流iL，并将步骤S3得到的输入电流的参考值Iref与iL进行比较得到电流误差信号Ierr，将电流误差信号Ierr送入电流内环调节单元校正后产生占空比D，用于驱动图腾柱PFC的高频和低频桥臂开关管；

步骤S5、若得到步骤S2输出的电压过零信号，送入死区控制模块，经过10个开关周期时间T1后，送入双极控制模块，经过α时间后，再送入栅极驱动模块产生占空比驱动图腾柱PFC的高频和低频桥臂开关管。

在本发明一实施例中，所述10个开关周期时间T1为使得高频桥臂氮化镓功率主开关管完成软起动的时间。

在本发明一实施例中，所述α时间为完成双极控制的时间，为使图腾柱PFC在电压过零时可以调节电压使之不至于过小而不能约束电感电流。