[发明专利]应用于图腾柱式无桥PFC拓扑复用自适应功率解耦控制方法

权利要求书

1.一种应用于图腾柱式无桥PFC拓扑复用自适应功率解耦控制电路，包括设于单级式AC/DC变化器或双级式双向AC/DC变化器中的图腾柱式无桥PFC电路，由升压电感L₁、四个开关管S₁～S₄和母线电容C_bus组成；其特征在于：在网侧电压v_g的阴极侧与图腾柱式无桥PFC电路的桥臂之间接入一个由解耦电容C₂和解耦电感L₂串联而成的解耦支路，该解耦支路还接至整机地；开关管S₁～S₄组成无桥Boost PFC拓扑，其中一个桥臂的开关管S₁～S₂充当PFC桥臂，工作在开关频率下用于实现PFC功能；另一个桥臂的开关管S₃～S₄充当工频管，同时被复用与所述解耦支路构成Buck电路，其开关动作能够将原来由母线电容C_bus承受的电压纹波转移到解耦电容C₂之上，解耦电感L₂则用于能量缓冲；各开关管与控制器通过信号线连接，由后者产生电路信号控制各桥臂中的开关管动作。

2.基于权利要求1所述自适应功率解耦控制电路的解耦控制实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在每一个控制周期内，控制器检测当前电路状态，并根据电路状态和外部传输或内部预设的参考信号产生电路控制信号，保证电路稳定运行在正常PFC工作状态；

(2)检测母线电压并传送至控制器，由其计算得到解耦电压参考值用于控制与解耦支路构成Buck电路的被复用桥臂中的开关管动作，将母线侧承受的纹波转移到解耦电容C₂上。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当负载发生变化时，控制器根据负载功率变化情况进行自适应解耦功率控制，以保证传输到解耦支路的母线电压纹波不变，从而实现精确解耦；具体包括：

控制器比较当前控制周期的母线电压v_dc与母线电压参考值v_dc^*：当v_dc大于v_dc^*时，(v_dc^*-v_dc)sin(2ωt)恒小于0；当v_dc小于v_dc^*时，(v_dc^*-v_dc)sin(2ωt)恒大于0；当v_dc等于v_dc^*时，(v_dc^*-v_dc)sin(2ωt)等于0；其中，sin(2ωt)是网测电压v_g经锁相环得到的二倍频正弦基准；在此基础上引入PI补偿环节以准确跟踪参考解耦电压波动基准V_{ref_ripple}，即能实现电压波动的无静差输出，保证得到精准解耦效果。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制器中包括：

采样单元，对来自电网的输入电压、输入电流以及母线电压进行采样；

锁相单元，对网侧电压进行锁相，从而得到网侧电压的相位；

乘法单元，将母线电压波动值与锁相单元变换的结果相乘，经补偿网络得到参考解耦电压波动基准V_{ref_ripple}；以及

解耦电压计算单元，根据乘法单元得到的参考解耦电压波动来计算最终解耦电容电压的开环参考v_{ref_c}。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述外部传输或内部预设的参考信号是指：网侧输入电压、网侧输入电流、母线侧输出电压和参考解耦电压波动状态的目标值。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，控制器通过有线或无线通信方式获得所述外部传输或内部预设的参考信号；有线通信方式是指CAN、光纤或以太网通信方式，无线通信方式是指WiFi、ZigBee、蓝牙或红外通信方式。