[发明专利]一种数字式PFC电路

说明书

本发明提供了一种数字式PFC电路，包括：交流电网、LC滤波器和PFC电路；其中交流电网与LC滤波器电性连接；LC滤波器与PFC电路电气连接；其中PFC电路包括开关管器件和电感；所述LC滤波器的截止频率为开关管器件开关频率的1/10；PFC电路的电感平均电流通过控制器控制，由采样的PFC电路的母线电压、采样的交流电网侧电压、采样的PFC电路的电感峰值电流共同决定。本发明实现了在交流滤波电感感量较小的条件下，仍然可以通过优化算法来降低THDi，使其满足入网要求。

技术领域

本发明涉及电路功率因素校正领域，尤其涉及一种数字式PFC电路。

背景技术

PFC(Power Factor Correction)即功率因数校正，应用于功率因数较高的 AC/DC变换电路中。

常规方案中，交流滤波电感感量按照电流纹波20％设计，满载时电感电流基本工作在连续状态，通过峰值电流采样或者平均电流采样，均可以实现较小的THDi(TotalHarmonic Current Distortion，定义为总谐波电流有效值Ih与基波电流有效值之比)。但是电感量较大时导致系统的成本、体积、重量均受到限制，在一些特殊应用场合不具备优势。

如果按照更大的电流纹波设计交流滤波电感感量，比如50％。基于硬件角度分析，高频THDi明显增大。基于软件角度分析，满载时电感电流会交替工作在连续状态和断续状态。如果采用峰值电流采样，断续状态下峰值电流跟平均电流不成正比，电流会畸变，低次THDi明显增加；如果采用平均电流采样，硬件电流采样电路的带宽必须设计较低，采样延时大，电流环的带宽设计受到限制，同样低次THDi会增大。

发明内容

有鉴于此，在交流滤波电感感量设计较小时，为了使其即能够应用于特殊场合，又使得最终THDi较小，本发明提供了一种数字式PFC电路，该电路在硬件结构方面，设计LC滤波器的截止频率，使其为PFC电路开关器件频率的1/10，有效抑制高频次THDi；在软件方面，通过母线电压、采样的交流电网侧电压、采样的PFC电路的电感峰值电流共同计算出PFC电路的电感的平均电流，有效减小低频次THDi，从而使得即使交流滤波电感感量设计较小，也能够达到跟常规PFC电路一样的控制效果。

本发明提供的一种数字式PFC电路，具体包括以下：

交流电网、LC滤波器和PFC电路；其中交流电网与LC滤波器电性连接； LC滤波器与PFC电路电性连接；其中PFC电路包括开关管器件和电感；

所述LC滤波器的截止频率为开关管器件开关频率的1/10；

PFC电路的电感平均电流通过控制器控制，由采样的PFC电路的母线电压、采样的交流电网侧电压、采样的PFC电路的电感峰值电流共同决定。

进一步地，所述PFC电路为不控整流桥+Boost电路或者无桥PFC电路。

PFC电路的电感平均电流如下式所示：

式中，I_aver为PFC电路的电感平均电流；t_r为电感电流上升时间，T_s为开关管器件的开关周期，I_Init为开关管器件开通瞬间的初始电流值，I_Samp为PFC电路的电感采样的峰值电流值，U_bus为采样的PFC电路的母线电压，U_ac为采样的交流电网侧电压。

本发明提供的有益效果是：在交流滤波电感感量较小的条件下，仍然可以通过优化算法来降低THDi，使其满足入网要求。

附图说明

图1是本发明一种数字式PFC电路的区间切换示意图；

图2是电感L_ac上的电流与电网输入电流的相对波形图；