[发明专利]一种采用数字控制的双向PFC系统

说明书

本发明涉及PFC系统相关领域，具体为一种采用数字控制的双向PFC系统，包括PFC主电路、电压外环控制模块、电流内环控制模块和主控芯片，本发明通过对PIR算法的离散化，进行图腾柱PFC正向和逆向的双闭环控制算法，算法改进后，PIR算法在低频和高频控制都比较良好，系统跟踪更加好，稳态误差更小，整体性能得到综合的提高，从而整体上提高OBC的性能。

技术领域

本发明涉及PFC系统相关领域，具体为一种采用数字控制的双向PFC系统。

背景技术

随着全球经济的发展，环境问题成为各个国家日趋需要解决的问题。全球都在推动新能源汽车的发展，大量的电动车涌现在市场，加大了对电网的依赖，电动汽车充放电行为对电网的影响显著增加。

PFC控制在车载充电机(OBC)成为必不可少的一环，为了降低充电过程中充电机对电网的干扰。PFC正向工作实现AC/DC，电网接入，为电动汽车电池充电；PFC反向工作实现DC/AC，电能从电池组反向逆变，产生交流电。双向OBC可以很好地将充电和放电集成在同一个电力电子变换器中，可以有效地降低成本和体积，提高功率密度。所以，推动双向OBC的发展成为必要性。

现在市场上双向PFC控制策略，很多都采用双闭环PI控制，电压外环电流内环的控制策略。因为PI算法在高频信号的增益会较低，而对低频信号有较大的放大作用，这样PI算法会在低频时放大噪声信号，且由于整流装置和逆变装置是非线性系统，所以采用传统的双闭环PI控制可能难以达到满意的控制效果。针对这个问题，设计了一种采用数字控制的双向PFC系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用数字控制的双向PFC系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种采用数字控制的双向PFC系统，包括PFC主电路、电压外环控制模块、电流内环控制模块和主控芯片，其特征在于：所述PFC主电路通过主控芯片的ADC采样得到交流电压、交流电流和输出电压采样值，所述交流电压、交流电流和输出电压采样值输入进电压外环控制模块和电流内环控制模块中，再由所述电压外环控制模块和电流内环控制模块经过PWM控制PFC主电路。

优选的，所述PFC主电路采用图腾柱PFC的结构。

优选的，所述主控芯片采用市面主流的100MHz主频的DSP芯片

优选的，所述PFC主电路有两种工作方式，分别为：PFC正向工作时，主控芯片的ADC采样PFC主电路得到母线电压输进电压外环控制模块进行电压外环控制，然后，电压外环控制模块输出交流电压前馈，再进入电流内环控制模块进行电流内环控制且输出反馈电流，最后，将电流内环控制模块输出限幅进入PWM，从而对PFC控制；PFC逆向工作时，主控芯片的ADC采样PFC主电路得到输出交流电压进入电压外环控制模块进行电压外环控制，然后，电压外环控制模块输进电流内环控制模块进行电流内环控制，最后，电流内环控制模块输出限幅进行SPWM控制PFC逆向模式

优选的，所述电压外环控制模块和电流内环控制模块之间采用双闭环控制，且双闭环控制采用PIR算法

优选的，所述PIR算法的传递函数为：

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过对PIR算法的离散化，进行图腾柱PFC正向和逆向的双闭环控制算法，算法改进后，PIR算法在低频和高频控制都比较良好，系统跟踪更加好，稳态误差更小，整体性能得到综合的提高，从而整体上提高OBC的性能。

附图说明

图1为本发明的系统结构框图；

图2为本发明的正向PFC简洁拓扑结构图；

图3为本发明的逆向PFC简洁拓扑结构图；

图4为本发明的双闭环控制流程示意图；