定向功率的单相AC-DC变换电路

摘要

本发明提供一种定向功率的单相AC-DC变换电路，包括功率电路、辅助电路和控制模块，所述功率电路用以完成单相AC-DC的功率变换；所述辅助电路用以完成对输入电压、输入电流、输出电压的瞬时检测和对原始PWM脉冲的驱动，并将各种检测值输出给所述控制模块；所述控制模块接受所述辅助电路各种检测值后，按照直接功率和双环控制原理进行数字运算和逻辑处理，并得到最终原始驱动脉冲，经过驱动后输送到所述功率电路，控制功率器件的通断规律，使得所述功率电路完成功率因数校正，并输出稳定的直流电压。本发明实现网侧单位功率因数的单相AC-DC变换，具有响应速度快，抗干扰能力强，适应较宽范围负载变化，且具有负载跟随特性。

主权项

一种定向功率的单相AC‑DC变换电路，其特征在于包括功率电路、辅助电路和控制模块，其中：所述功率电路用以完成单相AC‑DC的功率变换；所述辅助电路用以完成对输入电压、输入电流、输出电压的瞬时检测和对原始PWM脉冲的驱动，并将各种检测值输出给所述控制模块；所述控制模块接受所述辅助电路各种检测值后，按照直接功率和双环控制原理进行数字运算和逻辑处理，并得到最终原始驱动脉冲，经过驱动后输送到所述功率电路，控制功率器件的通断规律，使得所述功率电路完成功率因数校正，并输出稳定的直流电压；所述控制模块包括电压平方控制外环模块和电流控制内环模块，所述电压平方控制外环模块包括电压平方PI调节模块；所述电流控制内环模块包括输入电压有效值计算模块、输入电流有效值计算模块、输入功率平均值计算模块、输入功率需求值计算模块、输入电流参考值计算模块、电流PI调节模块和驱动脉冲形成模块，其中：所述电压平方PI调节模块，负责根据所述输出电压检测电路测量得到的直流输出电压瞬时值，对其求平方，然后将给定电压平方减去输出电压瞬时值的平方得到平方差，接着对平方差进行比例积分调节，得到控制电压平方的控制量，该控制量反映输出功率需求变化量的控制量，同时也是维持输出电压稳定不变的控制量；所述输入电压有效值计算模块负责根据所述输入电压检测电路测量得到的输入电压瞬时值，采用滑动窗口的方法处理半个电源周期的输入电压瞬时值，计算得到实时性较高的输入电压有效值；所述输入电流有效值计算模块负责根据所述输入电流检测电路测量得到的输入电流瞬时值，即所述分流电阻的端电压，反映所述升压电感的电流的瞬时值，采用滑动窗口的方法处理半个电源周期的输入电流瞬时值，计算得到实时性较高的输入电流有效值；所述输入功率平均值计算模块负责将所述输入电压有效值计算模块计算得到的输入电压有效值和所述输入电流有效值计算模块计算得到的输入电流有效值进行相乘，得到实时性较强的当前实际输入功率；所述输入功率需求值计算模块负责将所述输入功率平均值计算模块得到的当前实际输入功率和所述电压平方PI调节模块输出的反映输出功率需求变化量的控 制量相加，得到当前需要从电网获取的总功率需求，为直流量；所述输入电流参考值计算模块是将上述当前需要从电网获取的总功率需求，除以输入电压瞬时值，得到输入电流的瞬时值，即电流内环的参考电流，该参考电流被送入所述电流PI调节模块；所述电流PI调节模块将上述参考电流减去输入电流检测值，得到偏差电流，再进行比例积分调节，得到最终类似倒正弦波的占空比函数，送入所述驱动脉冲形成模块；所述驱动脉冲形成模块负责将上述得到的占空比函数转换为原始PWM信号，该信号送入所述辅助电路的驱动脉冲放大电路；所述驱动脉冲放大电路输出具有驱动能力的PWM脉冲，送入所述功率电路，驱动斩波功率器件的通断运行，最终完成PFC的功能。