專利名稱：三電平pfc電路pwm切換控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及供電或配電的電路裝置或系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種三電平PFC 電路PWM切換控制方法及裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有三電平PFC (Power Factor Correction:功率校正因數(shù))電路的控 制中，常用的PWM (Pulse Width Modulation:脈寬調(diào)制)發(fā)波方式是這樣的 判斷交流電壓的正負(fù)，在交流電壓的正半周，用一個正的三角波與電流環(huán)的 輸出比較，得到PWM;在交流電壓的負(fù)半周，用一個負(fù)的三角波，即相當(dāng)于把 三角波移了180度相位，與電流環(huán)的輸出比較，得到PWM。如圖2所示采用矢量 發(fā)波的波形圖，《匸和〈分別是三相電流環(huán)的輸出，在某一個時刻，三相交 流電壓分別為U相電壓為正，V相電壓為負(fù)，W相電壓為正，則《和《都分別 與一個正的三角波比較得到PWM,《則與一個負(fù)的三角波比較得到PWM。這樣得 到的PWM與矢量控制理論是相符合的，我們稱為"矢量發(fā)波"。矢量發(fā)波有電 感電流波紋小等很多優(yōu)點，所以被經(jīng)常采用。但是，上述矢量發(fā)波方式在交流電壓過零點要切換三角波，將三角波移 180度相位，在三角波切換時，就會產(chǎn)生一個大于開關(guān)周期的占空比。這個大 占空比的周期是l. 5倍的開關(guān)周期，這樣就使這一相的PWM信號移動了180度相 角。大占空比過后，該相的占空比大小不變，但相當(dāng)于移動了180度相角。如果此時電流也完全在過零點，應(yīng)該是不會有問題的。但是，我們往往 很難做到電流與電壓的相位完全重合(特別是輕負(fù)載時)，所以當(dāng)電壓過零， 切換三角波時，如果電流并沒有處在過零點，則會導(dǎo)致電流有一個跌落，發(fā) 生畸變。重負(fù)載下，PFC的環(huán)路快，能很快調(diào)節(jié)過來，所以電流的畸變不明顯； 但是在輕負(fù)載下，環(huán)路慢，則畸變非常明顯了。任何一相的電壓過零點都會 發(fā)生電流畸變，同時影響到其它相，使三相電流都發(fā)生畸變，諧波含量高。 經(jīng)上述分析，如果交流電壓與電流的相位沒有做到完全重合，則當(dāng)電壓過零，切換三角波時，電流并沒有完全處在過零點，會導(dǎo)致電流有一個跌落，發(fā)生 畸變。這是矢量發(fā)波的一種固有問題。另一種發(fā)波方式，不管交流電壓在正半周還是負(fù)半周，都使用正的三角 波進(jìn)行比較，即不管交流電壓的正負(fù)，三角波都不進(jìn)行任何相移，這里稱之為筒單發(fā)波。采用簡單發(fā)波，在過零點PWM不會再有180度的相移，輕載下電 流波形也就無畸變了。圖3所示采用簡單發(fā)波的波形圖。這種簡單發(fā)波方式 解決了矢量發(fā)波方式的上述問題，但是這種簡單發(fā)波調(diào)制出來的電感紋波電 流很大。重負(fù)載的情況下電感電流平均值大，再加上紋波大，則電感的最大 電流很大，這個電流流過功率器件，導(dǎo)致功率器件的電流應(yīng)力超標(biāo)，影響可 靠性。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種三電平PFC電路PWM切換控制方法及裝置，解決 在重負(fù)載時釆用矢量發(fā)波造成電流畸變明顯，而在輕負(fù)載時采用筒單發(fā)波造 成電感波纟丈電流4交大的問題。本發(fā)明提出 一種三電平PFC電路PWM切換控制方法，包括步驟(1)判斷負(fù)載級別；(2 )根據(jù)負(fù)載級別選擇P觀發(fā)波方式。優(yōu)選地，上述負(fù)載級別是根據(jù)負(fù)載功率占額定功率的百分比確定。 優(yōu)選地，上述負(fù)載級別是4艮據(jù)輸入電流或輸出電流的大小確定。 其中，負(fù)載級別包括輕負(fù)載和重負(fù)載。上述負(fù)載級別是輕負(fù)載時，P窗發(fā)波方式采用第一發(fā)波方式；所述負(fù)載級 別是重負(fù)載時，P畫發(fā)波方式采用第二發(fā)波方式。上述第一發(fā)波方式是不判斷三相交流電壓的正負(fù)，采用正三角波與三相 電流環(huán)輸出比較的簡單發(fā)波方式。上述第二發(fā)波方式是在三相交流電壓為正時采用正三角波與三相電流環(huán) 輸出比較、在三相交流電壓為負(fù)時采用負(fù)三角波與三相電流環(huán)輸出比較的矢 量發(fā)波方式。本發(fā)明還提出一種三電平PFC電路P麗切換控制裝置，包括檢測負(fù)載級別的負(fù)載檢測器。優(yōu)選地，上述負(fù)載檢測器檢測負(fù)載輸出端或三相電輸入端的電壓和電流， 計算負(fù)栽功率。號，控制開關(guān)控制器選擇發(fā)波方式。本發(fā)明提供的三電平PFC電路PWM切換控制方法和裝置，根據(jù)負(fù)栽級別采 用了不同的發(fā)波方式，使重負(fù)載時的電流跌落產(chǎn)生畸變的問題和輕負(fù)載時電 感波紋電流較大影響功率器件可靠性的問題得到了解決。


圖1是本發(fā)明PFC電路PWM切換控制裝置一 實施例的原理示意圖； 圖2是采用矢量發(fā)波方式的波形圖； 圖3是采用簡單發(fā)波方式的波形圖； 圖4是三電平PFC電路示意圖； 圖5是三電平PFC變形電路示意圖。本發(fā)明目的、功能及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。
具體實施方式
如圖1示出了本發(fā)明第 一 實施例提出的 一種三電平PFC電路PWM切換控制 裝置的原理示意圖。三電平PFC電路PWM切換控制裝置包括高頻三角波發(fā)生器 11、 U相電流環(huán)運算器12、比較器13，開關(guān)控制器14、反相器15、高頻三角波 發(fā)生器21、 V相電流環(huán)運算器22、比較器23，開關(guān)控制器24、反相器25、高頻 三角波發(fā)生器31、 W相電流環(huán)運算器32、比較器33，開關(guān)控制器34、反相器35、 PFC電路1、負(fù)載2和負(fù)載檢測器3。負(fù)載檢測器3檢測負(fù)載2的輸出端電壓和電流，計算負(fù)載功率并計算負(fù)載 功率與額定功率的比值，判斷負(fù)載級別屬于輕負(fù)載或重負(fù)載。高頻三角波發(fā) 生器ll、高頻三角波發(fā)生器21和高頻三角波發(fā)生器31都分別產(chǎn)生兩路正三角 波， 一路正三角波分別直接輸出至開關(guān)控制器14、開關(guān)控制器24和開關(guān)控制 器34，另一路分別經(jīng)過反相器15、反相器25和反相器35產(chǎn)生負(fù)三角波分別輸出至開關(guān)控制器14、開關(guān)控制器24和開關(guān)控制器34。 U相電流環(huán)運算器12、 V 相電流環(huán)運算器22和W相電流環(huán)運算器32分別輸出《、《和(至比較器13、比較 器23和比4交器33。負(fù)載檢測器3測量負(fù)載輸出端的電壓和電流，計算負(fù)載功率，用負(fù)載功率 與PFC電路1的額定功率進(jìn)行比較，若負(fù)載功率小于30%額定功率為輕負(fù)栽，若 負(fù)載功率大于或等于30%額定功率為重負(fù)載。當(dāng)負(fù)載檢測器3檢測到負(fù)載為輕負(fù)載時分別輸出開關(guān)邏輯控制信號"0" 至開關(guān)控制器14、開關(guān)控制器24和開關(guān)控制器34,開關(guān)控制器14、開關(guān)控制 器24和開關(guān)控制器34才艮據(jù)開關(guān)邏輯控制信號"0"采用簡單發(fā)波方式，分別輸 出正三角波至比較器13、比較器23和比較器33，比較器13、比較器23和比較 器33分別根據(jù)《、《和《獲得U相、V相和W相的開關(guān)控制信號Sll、 S22和S33， 輸出至PFC電路1。當(dāng)負(fù)載檢測器3檢測到負(fù)載功率大于或等于30%額定功率時，判斷為重負(fù) 載，負(fù)載檢測器3輸出開關(guān)邏輯控制信號'T'至開關(guān)控制器14、開關(guān)控制器 24和開關(guān)控制器34,開關(guān)控制器14、開關(guān)控制器24和開關(guān)控制器34采用矢量 發(fā)波方式，分別檢測PFC電路1的U相電壓、W相電壓和V相電壓的正負(fù)，當(dāng)開關(guān) 控制器14檢測到U相電壓為正時，輸出正三角波到比較器13,比較器13用《和 正三角波比較獲得U相開關(guān)控制信號S11傳輸至PFC電路1。當(dāng)開關(guān)控制器24檢 觀寸到V相電壓為負(fù)時，輸出負(fù)三角波到比較器23,比較器23用匸和負(fù)三角波比 較獲得V相開關(guān)控制信號S22傳輸至PFC電路1。當(dāng)開關(guān)控制器34檢測到W相電壓 為正時，輸出正三角波到比較器33,比較器33用C和正三角波比較獲得U相開 關(guān)控制信號S33傳輸至PFC電路1。在優(yōu)選的實施例中，PFC電路1可以采用圖4所示三電平PFC電路或者圖5所 示的三電平PFC變形電路。開關(guān)控制信號Sll、 S22和S33分別通過圖4和圖5中 的Sl、 S2和S3節(jié)點控制開關(guān)管的開通與關(guān)斷。本發(fā)明的另一個實施例中(圖未示出)，負(fù)載檢測器3的輸入端連接在PFC 電路l的三相電的輸入端，其余電路與本發(fā)明第一實施例相同。負(fù)載檢測器3 檢測PFC電路1三相電輸入端電壓和電流，根據(jù)三相電輸入端電壓和電流計算 出負(fù)載功率，用負(fù)載功率與PFC電路1的額定功率進(jìn)行比較，若負(fù)載功率小于30%額定功率為輕負(fù)載，若負(fù)載功率大于或等于30yn額定功率為重負(fù)載,貝耳人雙力M刊05T力A個r卜丁迅ii叨干:i2L1丁fgi9[3^Bj以通過電力t進(jìn)行判斷，負(fù)載級別的判斷標(biāo)準(zhǔn)也不限于額定功率的30%—種，可以根據(jù)具體的電路進(jìn)行百分比設(shè)定。負(fù)載檢測信號的來源不限于負(fù)載的輸出端和三相電的 輸入端，還可以是其他多種來源，比如負(fù)載的輸入端或三相電的輸出端。同 樣負(fù)栽級別不限于上述兩種輕負(fù)載和重負(fù)載，還可以根據(jù)具體電路設(shè)置兩種 以上的負(fù)載級別，發(fā)波方式也不限于上述兩種，可以根據(jù)負(fù)栽級別的種類進(jìn) 行設(shè)定。上述許多修改和變化是可能的，這些對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯 而易見的修改和變化，仍屬于本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種三電平PFC電路PWM切換控制方法，包括步驟(1)判斷負(fù)載級別；(2)根據(jù)負(fù)載級別選擇PWM發(fā)波方式。
2、 如權(quán)利要求1所述的PFC電路PWM切換控制方法，其特征在于所述負(fù)栽 級別是才艮據(jù)負(fù)載功率占額定功率的百分比確定。
3、 如權(quán)利要求1所述的PFC電路PWM切換控制方法，其特征在于所述負(fù)載 級別是才艮據(jù)輸入電流或輸出電流的大小確定。
4 、 如權(quán)利要求1至3任一權(quán)利要求所述的PFC電路PWM切換控制方法，其特征 在于所述負(fù)載級別包括輕負(fù)載和重負(fù)載。
5、 如權(quán)利要求4所述的PFC電路PWM切換控制方法，其特征在于所述負(fù)栽 級別是輕負(fù)載時，PWM發(fā)波方式采用第一發(fā)波方式；所述負(fù)載級別是重負(fù)栽時， PWM發(fā)波方式采用第二發(fā)波方式。
6、 如權(quán)利要求5所述的PFC電路P畫切換控制方法，其特征在于所述第一 發(fā)波方式是不判斷三相交流電壓的正負(fù)，采用正三角波與三相電流環(huán)輸出比 較的簡單發(fā)波方式。
7、 如權(quán)利要求5所述的PFC電路P麗切換控制方法，其特征在于所述第二 發(fā)波方式是在三相交流電壓為正時采用正三角波與三相電流環(huán)輸出比較、在 三相交流電壓為負(fù)時采用負(fù)三角波與三相電流環(huán)輸出比較的矢量發(fā)波方式。
8、 一種三電平PFC電路PWM切換控制裝置，其特征在于包括檢測負(fù)栽級別 的負(fù)載檢測器。
9、 如權(quán)利要求8所述的三電平PFC電路PWM切換控制裝置，其特征在于所 述負(fù)載檢測器檢測負(fù)載輸出端或三相電輸入端的電壓和電流，計算負(fù)載功率。
10、 如權(quán)利要求8或9所述的三電平PFC電路PWM切換控制裝置，其特征在于 所述負(fù)載檢測器根據(jù)負(fù)載功率與額定功率的比值獲得開關(guān)邏輯控制信號，控 制開關(guān)控制器選擇發(fā)波方式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三電平PFC電路PWM切換控制方法，包括如下步驟判斷負(fù)載級別，根據(jù)負(fù)載級別選擇PWM發(fā)波方式。負(fù)載屬于輕負(fù)載時PWM發(fā)波方式采用第一發(fā)波方式；負(fù)載屬于重負(fù)載時，PWM發(fā)波方式采用第二發(fā)波方式。根據(jù)負(fù)載級別采用了不同的發(fā)波方式，使重負(fù)載時的電流跌落產(chǎn)生畸變的問題和輕負(fù)載時電感波紋電流較大影響功率器件可靠性的問題得到了解決。
文檔編號G05F1/70GK101262133SQ200710080000
公開日2008年9月10日 申請日期2007年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月6日
發(fā)明者蔡志開, 鐘宇明 申請人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源系統(tǒng)有限公司