本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)、控制方法及電器。

背景技術(shù)：

現(xiàn)階段傳統(tǒng)的PFC(Power Factor Correction，功率因數(shù)校正)實現(xiàn)的控制方法主要有平均電流控制，峰值電流控制，滯環(huán)電流控制和單周期控制，這些控制方式在軟件上的實現(xiàn)并沒有以電流的實時相位和幅值進行判定和控制，在一定程度上降低了控制的精準性，同時也容易引起過沖的電流。而業(yè)界則有的利用芯片資源的AD采集過零點的時間，經(jīng)過濾波等處理來實現(xiàn)對電流相位的確定，從而達到PFC控制策略平滑投切的效果，但是這樣在檢測電流的數(shù)據(jù)以及計算過零點等地方占用比較多資源，純屬浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)，包括：相位環(huán)電路，與負載電路相連接，用于根據(jù)所述負載電路的電壓信號和電流信號獲得所述電壓信號和所述電流信號的相位差，以實現(xiàn)電流與電壓同相控制；輸入電流合成電路，與所述相位環(huán)電路和所述負載電路相連接，用于將所述相位環(huán)電路獲得的相位差和所述負載電路的電流信號合成為與電壓同相的輸入電流。

可選地，還包括幅度環(huán)電路，與所述輸入電流合成電路相連接，用于根據(jù)所述負載電路的電壓信號產(chǎn)生電壓幅值控制信號；所述輸入電流合成電路還用于：將所述相位環(huán)電路獲得的相位差、所述幅度環(huán)電路輸出的電壓幅值控制信號和所述負載電路的電流信號合成為與電壓同相的輸入電流。

可選地，還包括電壓采樣電路和電流采樣電路，分別用于采集所述負載電路的電壓信號和電流信號；所述負載電路通過所述電壓采樣電路和所述電流采樣電路，與所述相位環(huán)電路相連接；所述相位環(huán)電路還用于：根據(jù)所述電壓采樣電路采集的電壓信號和所述電流采樣電路采集的電流信號獲得所述電壓信號和所述電流信號的相位差，以實現(xiàn)電流與電壓同相控制；在所述功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)不包括所述幅度環(huán)電路的情況下，所述輸入電流合成電路還用于：將所述相位環(huán)電路獲得的相位差和所述電流采樣電路采集的電流信號合成為與電壓同相的輸入電流；在所述功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)包括所述幅度環(huán)電路的情況下，所述輸入電流合成電路還用于：將所述相位環(huán)電路獲得的相位差、所述幅度環(huán)電路輸出的電壓幅值控制信號和所述電流采樣電路采集的電流信號合成為與電壓同相的輸入電流。

可選地，還包括通過所述電壓采樣電路和所述電流采樣電路將所述負載電路的電壓信號和電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)槿蹼娦盘柡?，輸出給所述相位環(huán)電路。

可選地，還包括第一乘法器，所述電壓采樣電路和所述電流采樣電路通過第一乘法器與所述相位環(huán)電路相連接；所述第一乘法器用于將所述電壓采樣電路采集到的負載電路的電壓信號和所述電流采樣電路采集到的負載電路的電流信號相乘后，輸出給所述相位環(huán)電路。

可選地，所述電壓采樣電路和/或所述電流采樣電路還包括轉(zhuǎn)換單元，所述轉(zhuǎn)換單元用于：將所述電壓采樣電路采集到的負載電路的電壓信號和/或所述電流采樣電路采集到的負載電路的電流信號進行數(shù)學變換，使所述負載電路的電壓信號和電流信號的角頻率相同，然后輸出給所述第一乘法器。

可選地，所述相位環(huán)電路包括環(huán)路濾波器，所述環(huán)路濾波器與所述第一乘法器相連接，用于接收所述第一乘法器輸出的信號，并濾掉所述第一乘法器輸出的信號中的高頻成分；所述環(huán)路濾波器的傳遞函數(shù)模型為其中p＝1/(T1+T2),z＝1/T1,T1和T2為環(huán)路濾波器的時間常數(shù)，K為待定系數(shù)，其值根據(jù)電路結(jié)構(gòu)確定。

可選地，所述相位環(huán)電路還包括AD轉(zhuǎn)換器和第一PID控制器；所述AD轉(zhuǎn)換器與所述環(huán)路濾波器相連接，用于接收所述環(huán)路濾波器輸出的模擬信號，并將所述環(huán)路濾波器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；所述第一PID控制器與所述AD轉(zhuǎn)換器相連接，用于接收所述所述AD轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號，并調(diào)節(jié)所述數(shù)字信號的幅值和相位的輸出量，以控制所述數(shù)字信號的幅值和相位的誤差。

可選地，所述相位環(huán)電路還包括反正弦處理器和累加器；所述反正弦處理器與所述第一PID控制器相連接，用于接收所述第一PID控制器輸出的信號，并將所述第一PID控制器輸出的信號進行反正弦函數(shù)的處理，得到所述第一PID控制器輸出的信號的相位值；所述累加器與所述反正弦處理器相連接，用于接收所述反正弦處理器輸出的信號的相位值，并將所述反正弦處理器輸出的信號的相位值進行求平均值的計算。

可選地，還包括第一減法器，所述第一減法器與所述累加器和所述反正弦處理器相連接，用于將所述反正弦處理器輸出的信號的相位值與所述累加器輸出的平均值進行相減，得到所述電壓信號和所述電流信號的相位差。

可選地，所述輸入電流合成電路包括延時電路，所述延時電路與所述第一減法器相連接，用于將所述第一減法器得到的所述電壓信號和所述電流信號的相位差轉(zhuǎn)換到時域為用以得到與電壓同相的信號,其轉(zhuǎn)換的傳遞函數(shù)為其中，是延遲的時間。

可選地，在所述功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)包括所述幅度環(huán)電路的情況下，所述幅度環(huán)電路包括第二減法器和第二PID控制器；所述第二減法器用于計算電壓幅值差值，所述電壓幅值差值為所述負載電路的實時電壓幅值和期望輸出的電壓幅值的差值；所述第二PID控制器與所述第二減法器相連接，用于調(diào)節(jié)所述第二減法器輸出的電壓幅值差值的輸出量，以控制所述第二減法器輸出的電壓幅值差值的誤差，并將包括所述調(diào)節(jié)后的電壓幅值差值的所述電壓幅值控制信號輸出。

可選地，所述輸入電流合成電路還包括第二乘法器，與所述延時電路和所述第二PID控制器相連接，用于將所述延時電路輸出的與電壓同相的信號與所述通過第二PID控制器調(diào)節(jié)后的電壓幅值差值相乘，以得到跟蹤的目標電流值。

可選地，所述輸入電流合成電路還包括第三減法器；在所述功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)不包括所述幅度環(huán)電路的情況下，所述第三減法器與所述延時電路和所述電流采樣電路相連接，用于得到所述延時電路輸出的與電壓同相的信號與所述電流采樣電路采集的電流信號的差值；在所述功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)包括所述幅度環(huán)電路的情況下，所述第三減法器與所述第二乘法器和所述電流采樣電路相連接，用于得到所述第二乘法器輸出的跟蹤的目標電流值與所述電流采樣電路采集的電流信號的差值。

可選地，還包括：在所述負載電路設置有Mos管或者IGBT管；所述輸入電流合成電路還包括滯環(huán)比較器、集成IC或運算放大器中其中一個，所述滯環(huán)比較器、集成IC或運算放大器中其中一個與所述第三減法器和所述負載電路中的Mos管或者IGBT管相連接，用于接收所述第三減法器輸出的差值，并根據(jù)所述第三減法器輸出的差值產(chǎn)生PWM波形，從而驅(qū)動所述Mos管或者IGBT管進行通斷，合成所述與電壓同相的輸入電流波形。

本發(fā)明另一方面還提供了一種電器，具有以上任一項所述的功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)。

可選地，所述電器包括空調(diào)。

本發(fā)明又一方面還提供了一種功率因數(shù)校正控制方法，包括：設置相位環(huán)電路，所述相位環(huán)電路與負載電路相連接，用于根據(jù)所述負載電路的電壓信號和電流信號獲得所述電壓信號和所述電流信號的相位差，以實現(xiàn)電流與電壓同相控制；設置輸入電流合成電路，所述輸入電流合成電路與所述相位環(huán)電路和所述負載電路相連接，用于將所述相位環(huán)電路獲得的相位差和所述負載電路的電流信號合成為與電壓同相的輸入電流。

可選地，還包括設置幅度環(huán)電路，所述幅度環(huán)電路與所述輸入電流合成電路相連接，用于根據(jù)所述負載電路的電壓信號產(chǎn)生電壓幅值控制信號；所述輸入電流合成電路還用于：將所述相位環(huán)電路獲得的相位差、所述幅度環(huán)電路輸出的電壓幅值控制信號和所述負載電路的電流信號合成為與電壓同相的輸入電流。

可選地，還包括設置電壓采樣電路和電流采樣電路，分別用于采集所述負載電路的電壓信號和電流信號；所述負載電路通過所述電壓采樣電路和所述電流采樣電路，與所述相位環(huán)電路相連接；所述相位環(huán)電路還用于：根據(jù)所述電壓采樣電路采集的電壓信號和所述電流采樣電路采集的電流信號獲得所述電壓信號和所述電流信號的相位差，以實現(xiàn)電流與電壓同相控制；在所述功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)不包括所述幅度環(huán)電路的情況下，所述輸入電流合成電路還用于：將所述相位環(huán)電路獲得的相位差和所述電流采樣電路采集的電流信號合成為與電壓同相的輸入電流；在所述功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)包括所述幅度環(huán)電路的情況下，所述輸入電流合成電路還用于：將所述相位環(huán)電路獲得的相位差、所述幅度環(huán)電路輸出的電壓幅值控制信號和所述電流采樣電路采集的電流信號合成為與電壓同相的輸入電流。

可選地，還包括通過所述電壓采樣電路和所述電流采樣電路將所述負載電路的電壓信號和電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)槿蹼娦盘柡?，輸出給所述相位環(huán)電路。

可選地，還包括設置第一乘法器，所述電壓采樣電路和所述電流采樣電路通過第一乘法器與所述相位環(huán)電路相連接；所述第一乘法器用于將所述電壓采樣電路采集到的負載電路的電壓信號和所述電流采樣電路采集到的負載電路的電流信號相乘后，輸出給所述相位環(huán)電路。

可選地，所述電壓采樣電路和/或所述電流采樣電路還包括轉(zhuǎn)換單元，所述轉(zhuǎn)換單元用于：將所述電壓采樣電路采集到的負載電路的電壓信號和/或所述電流采樣電路采集到的負載電路的電流信號進行數(shù)學變換，使所述負載電路的電壓信號和電流信號的角頻率相同，然后輸出給所述第一乘法器。

可選地，所述相位環(huán)電路包括環(huán)路濾波器，所述環(huán)路濾波器與所述第一乘法器相連接，用于接收所述第一乘法器輸出的信號，并濾掉所述第一乘法器輸出的信號中的高頻成分；所述環(huán)路濾波器的傳遞函數(shù)模型為其中p＝1/(T1+T2),z＝1/T1,T1和T2為環(huán)路濾波器的時間常數(shù)，K為待定系數(shù)，其值根據(jù)電路結(jié)構(gòu)確定。

可選地，所述相位環(huán)電路還包括AD轉(zhuǎn)換器和第一PID控制器；所述AD轉(zhuǎn)換器與所述環(huán)路濾波器相連接，用于接收所述環(huán)路濾波器輸出的模擬信號，并將所述環(huán)路濾波器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；所述第一PID控制器與所述AD轉(zhuǎn)換器相連接，用于接收所述所述AD轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號，并調(diào)節(jié)所述數(shù)字信號的幅值和相位的輸出量，以控制所述數(shù)字信號的幅值和相位的誤差。

可選地，所述相位環(huán)電路還包括反正弦處理器和累加器；所述反正弦處理器與所述第一PID控制器相連接，用于接收所述第一PID控制器輸出的信號，并將所述第一PID控制器輸出的信號進行反正弦函數(shù)的處理，得到所述第一PID控制器輸出的信號的相位值；所述累加器與所述反正弦處理器相連接，用于接收所述反正弦處理器輸出的信號的相位值，并將所述反正弦處理器輸出的信號的相位值進行求平均值的計算。

可選地，還包括設置第一減法器，所述第一減法器與所述累加器和所述反正弦處理器相連接，用于將所述反正弦處理器輸出的信號的相位值與所述累加器輸出的平均值進行相減，得到所述電壓信號和所述電流信號的相位差。

可選地，所述輸入電流合成電路包括延時電路，所述延時電路與所述第一減法器相連接，用于將所述第一減法器得到的所述電壓信號和所述電流信號的相位差轉(zhuǎn)換到時域為用以得到與電壓同相的信號,其轉(zhuǎn)換的傳遞函數(shù)為其中，是延遲的時間。

可選地，在所述功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)包括所述幅度環(huán)電路的情況下，所述幅度環(huán)電路包括第二減法器和第二PID控制器；所述第二減法器用于計算電壓幅值差值，所述電壓幅值差值為所述負載電路的實時電壓幅值和期望輸出的電壓幅值的差值；所述第二PID控制器與所述第二減法器相連接，用于調(diào)節(jié)所述第二減法器輸出的電壓幅值差值的輸出量，以控制所述第二減法器輸出的電壓幅值差值的誤差，并將包括所述調(diào)節(jié)后的電壓幅值差值的所述電壓幅值控制信號輸出。

可選地，所述輸入電流合成電路還包括第二乘法器，與所述延時電路和所述第二PID控制器相連接，用于將所述延時電路輸出的與電壓同相的信號與所述通過第二PID控制器調(diào)節(jié)后的電壓幅值差值相乘，以得到跟蹤的目標電流值。

可選地，所述輸入電流合成電路還包括第三減法器；在所述功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)不包括所述幅度環(huán)電路的情況下，所述第三減法器與所述延時電路和所述電流采樣電路相連接，用于得到所述延時電路輸出的與電壓同相的信號與所述電流采樣電路采集的電流信號的差值；在所述功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)包括所述幅度環(huán)電路的情況下，所述第三減法器與所述第二乘法器和所述電流采樣電路相連接，用于得到所述第二乘法器輸出的跟蹤的目標電流值與所述電流采樣電路采集的電流信號的差值。

可選地，還包括：在所述負載電路設置Mos管或者IGBT管；所述輸入電流合成電路還包括滯環(huán)比較器、集成IC或運算放大器中其中一個，所述滯環(huán)比較器、集成IC或運算放大器中其中一個與所述第三減法器和所述負載電路中的Mos管或者IGBT管相連接，用于接收所述第三減法器輸出的差值，并根據(jù)所述第三減法器輸出的差值產(chǎn)生PWM波形，從而驅(qū)動所述Mos管或者IGBT管進行通斷，合成所述與電壓同相的輸入電流波形。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案不需要檢測過零點相位即可達到控制電流相位的效果，由于不需要大量的過零檢測，節(jié)省了許多芯片資源；利用鎖相環(huán)的核心思想來對電流相位進行鎖定，控制精度高，即使負載變化幅度大也不會失鎖，使得PFC能更加穩(wěn)定可靠地發(fā)揮其作用。進一步地，本發(fā)明提供的技術(shù)方案在功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)包括幅度環(huán)電路的情況下，還可達到解耦控制電流相位與幅值的效果，由于實現(xiàn)了電流的相位和幅值的解耦控制，控制復雜程度大大降低；算法部分大多數(shù)在芯片上實現(xiàn)，節(jié)省了硬件的一些資源；在小信號模型的基礎(chǔ)上，其核心思想是提煉自PLL(Phase Locked Loop，鎖相環(huán))的控制算法，實現(xiàn)的驅(qū)動方式還是利用滯環(huán)比較，兩者的結(jié)合，算法上的創(chuàng)新以及現(xiàn)有驅(qū)動實現(xiàn)的穩(wěn)定性大大提高了功率因數(shù)校正電路的可靠性。即使用于如空調(diào)變頻器這類負載變化幅度較大的電器上也能達到理想的效果。一旦電流相位被鎖定，不管空調(diào)器的工況變化的快慢都不會失鎖，保持穩(wěn)定的高功率因數(shù)。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明提供的功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是是本發(fā)明提供的功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)的又一優(yōu)選實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明具體實施例及相應的附圖對本發(fā)明技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

需要說明的是，本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當情況下可以互換，以便這里描述的本發(fā)明的實施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設備固有的其它步驟或單元。

本發(fā)明提供了一種功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)。圖1是本發(fā)明提供的功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖1所示的標號為1的虛線矩形區(qū)域內(nèi)表示負載電路；圖1所示的標號為2的虛線矩形區(qū)域內(nèi)表示相位環(huán)電路；圖1所示的標號為3的虛線矩形區(qū)域內(nèi)表示輸入電流合成電路。如圖1所示，本發(fā)明的功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)包括：相位環(huán)電路2，與負載電路1相連接，用于根據(jù)所述負載電路1的電壓信號和電流信號獲得所述電壓信號和所述電流信號的相位差，以實現(xiàn)電流與電壓同相控制；輸入電流合成電路3，與所述相位環(huán)電路2和所述負載電路1相連接，用于將所述相位環(huán)電路獲得的相位差和所述負載電路的電流信號合成為與電壓同相的輸入電流。本方案區(qū)別于傳統(tǒng)PFC電路的實現(xiàn)方法，主要是利用PLL(Phase Locked Loop，鎖相環(huán))的核心思想來校正輸入電流與電壓的相位差，相位環(huán)實現(xiàn)電流與電壓同相控制，從而提高功率因素，一旦電流相位被鎖定，不管電器的工況變化的快慢都不會失鎖，保持穩(wěn)定的高功率因數(shù)。

圖2是是本發(fā)明提供的功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)的又一優(yōu)選實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖，圖2所示的標號為4的虛線矩形區(qū)域內(nèi)表示幅度環(huán)電路。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)的一種實施方式，所述功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)還包括幅度環(huán)電路4，與所述輸入電流合成電路3相連接，用于根據(jù)所述負載電路1的電壓信號產(chǎn)生電壓幅值控制信號；所述輸入電流合成電路3還用于：將所述相位環(huán)電路2獲得的相位差、所述幅度環(huán)電路4輸出的電壓幅值控制信號和所述負載電路1的電流信號合成為與電壓同相的輸入電流。

如圖1所示的功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)的實施方式適用于電器負載不變的情況，由于電器負載不變所以不需要控制輸出電壓幅值，因此這種情況下不需要設置幅度環(huán)電路。與圖1比較，如圖2所示的功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)的實施方式適用于電器負載變化幅度較大的情況，比如空調(diào)變頻器就是這種情況，在這種情況下需要通過幅度環(huán)電路控制Boost升壓電路的輸出電壓幅值，幅度環(huán)的作用是Boost升壓電路中提升母線電壓之用。而且在這種實施方式中，把控制環(huán)路分為相位環(huán)和幅度環(huán)，幅度環(huán)控制Boost升壓電路的輸出電壓幅值，相位環(huán)實現(xiàn)電流與電壓同相控制，最終實現(xiàn)了兩個控制環(huán)路的解耦控制，因此與現(xiàn)有技術(shù)相比控制復雜程度大大降低。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)的一種實施方式，如圖1和圖2所示，還包括電壓采樣電路和電流采樣電路，分別用于采集所述負載電路的電壓信號和電流信號；所述負載電路1通過所述電壓采樣電路和所述電流采樣電路，與所述相位環(huán)電路2相連接；所述相位環(huán)電路2還用于：根據(jù)所述電壓采樣電路采集的電壓信號和所述電流采樣電路采集的電流信號獲得所述電壓信號和所述電流信號的相位差，以實現(xiàn)電流與電壓同相控制；在所述功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)不包括所述幅度環(huán)電路4的情況下(如圖1所示)，所述輸入電流合成電路3還用于：將所述相位環(huán)電路2獲得的相位差和所述電流采樣電路采集的電流信號合成為與電壓同相的輸入電流；在所述功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)包括所述幅度環(huán)電路4的情況下(如圖2所示)，所述輸入電流合成電路3還用于：將所述相位環(huán)電路2獲得的相位差、所述幅度環(huán)電路4輸出的電壓幅值控制信號和所述電流采樣電路采集的電流信號合成為與電壓同相的輸入電流。圖1和圖2中Ud表示所述負載電路1的輸出電壓。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)的一種實施方式，還包括通過所述電壓采樣電路和所述電流采樣電路將所述負載電路1的電壓信號和電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)槿蹼娦盘柡螅敵鼋o所述相位環(huán)電路2。針對負載電路走的是強電，而PFC電路只能處理弱電信號的情況，通過采樣電路實現(xiàn)這個功能，將信號轉(zhuǎn)變?yōu)槿蹼娦盘?，也就是轉(zhuǎn)變?yōu)樾⌒盘枺琍FC電路的處理功能是建立在小信號模型基礎(chǔ)上的。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)的一種實施方式，如圖1和圖2所示，還包括第一乘法器，所述電壓采樣電路和所述電流采樣電路通過第一乘法器與所述相位環(huán)電路2相連接；所述第一乘法器用于將所述電壓采樣電路采集到的負載電路1的電壓信號和所述電流采樣電路采集到的負載電路1的電流信號相乘后，輸出給所述相位環(huán)電路2。假設此時輸出的電壓此時輸入電流為讓兩個小信號進行相乘，則兩者信號相乘后的輸出便成了

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)的一種實施方式，所述電壓采樣電路和/或所述電流采樣電路還包括轉(zhuǎn)換單元，(圖中未示出)，所述轉(zhuǎn)換單元用于：將所述電壓采樣電路采集到的負載電路1的電壓信號和/或所述電流采樣電路采集到的負載電路1的電流信號進行數(shù)學變換，使所述負載電路1的電壓信號和電流信號的角頻率相同，然后輸出給所述第一乘法器。經(jīng)過采樣電路的處理，假設此時輸出的電壓一般情況下輸出的電壓和輸入電流兩者的角頻率是不相同的，但是經(jīng)過數(shù)學公式的變化，可以讓此時輸入電流為

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)的一種實施方式，如圖1和圖2所示，所述相位環(huán)電路2包括環(huán)路濾波器，所述環(huán)路濾波器與所述第一乘法器相連接，用于接收所述第一乘法器輸出的信號，并濾掉所述第一乘法器輸出的信號中的高頻成分；所述環(huán)路濾波器的傳遞函數(shù)模型為其中p＝1/(T1+T2),z＝1/T1,T1和T2為環(huán)路濾波器的時間常數(shù)，T1＝R1*C,T2＝R2*C,R1和R2是圖1和圖2中環(huán)路濾波器電路的兩個電阻阻值，R2是和電容C串聯(lián)一起的那個電阻，R1是在干路上的那個電阻，C為圖1和圖2中環(huán)路濾波器電路的電容，K為待定系數(shù)，其值根據(jù)電路結(jié)構(gòu)確定,應用于空調(diào)變頻器的情況，可取值K＝1。圖1和圖2中的Uo表示環(huán)路濾波器的輸出電壓。在一種實施方式中，環(huán)路濾波器可以使用數(shù)字式的，這種情況效果可能會略差一些。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)的一種實施方式，如圖1和圖2所示，所述相位環(huán)電路2還包括AD轉(zhuǎn)換器(圖中未示出)和第一PID控制器；所述AD轉(zhuǎn)換器與所述環(huán)路濾波器相連接，用于接收所述環(huán)路濾波器輸出的模擬信號，并將所述環(huán)路濾波器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；所述第一PID控制器與所述AD轉(zhuǎn)換器相連接，用于接收所述所述AD轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號，并調(diào)節(jié)所述數(shù)字信號的幅值和相位的輸出量，以控制所述數(shù)字信號的幅值和相位的誤差。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)的一種實施方式，如圖1和圖2所示，所述相位環(huán)電路2還包括反正弦處理器和累加器；所述反正弦處理器與所述第一PID控制器相連接，用于接收所述第一PID控制器輸出的信號，并將所述第一PID控制器輸出的信號進行反正弦函數(shù)的處理，得到所述第一PID控制器輸出的信號的相位值；所述累加器與所述反正弦處理器相連接，用于接收所述反正弦處理器輸出的信號的相位值，并將所述反正弦處理器輸出的信號的相位值進行求平均值的計算。

具體地，在以上實施例中，可使用MCU(Microcontroller Unit，微控制單元)來實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換器和反正弦處理器的功能。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)的一種實施方式，如圖1和圖2所示，還包括第一減法器，所述第一減法器與所述累加器和所述反正弦處理器相連接，用于將所述反正弦處理器輸出的信號的相位值與所述累加器輸出的平均值進行相減，得到所述電壓信號和所述電流信號的相位差。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)的一種實施方式，如圖1和圖2所示，所述輸入電流合成電路3包括延時電路，所述延時電路與所述第一減法器相連接，用于將所述第一減法器得到的所述電壓信號和所述電流信號的相位差轉(zhuǎn)換到時域為用以得到與電壓同相的信號,其轉(zhuǎn)換的傳遞函數(shù)為其中，是延遲的時間。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)的一種實施方式，如圖2所示，在所述功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)包括所述幅度環(huán)電路4的情況下，所述幅度環(huán)電路4包括第二減法器和第二PID控制器；所述第二減法器用于計算電壓幅值差值，所述電壓幅值差值為所述負載電路1的實時電壓幅值和期望輸出的電壓幅值的差值；所述第二PID控制器與所述第二減法器相連接，用于調(diào)節(jié)所述第二減法器輸出的電壓幅值差值的輸出量，以控制所述第二減法器輸出的電壓幅值差值的誤差，并將包括所述調(diào)節(jié)后的電壓幅值差值的所述電壓幅值控制信號輸出。圖2中Ud表示所述負載電路1的實時電壓幅值，U*表示期望輸出的電壓幅值。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)的一種實施方式，如圖2所示，所述輸入電流合成電路4還包括第二乘法器，與所述延時電路和所述第二PID控制器相連接，用于將所述延時電路輸出的與電壓同相的信號與所述通過第二PID控制器調(diào)節(jié)后的電壓幅值差值相乘，以得到跟蹤的目標電流值。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)的一種實施方式，所述輸入電流合成電路3還包括第三減法器；在所述功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)不包括所述幅度環(huán)電路4的情況下，如圖1所示，所述第三減法器與所述延時電路和所述電流采樣電路相連接，用于得到所述延時電路輸出的與電壓同相的信號與所述電流采樣電路采集的電流信號的差值；在所述功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)包括所述幅度環(huán)電路4的情況下，如圖2所示，所述第三減法器與所述第二乘法器和所述電流采樣電路相連接，用于得到所述第二乘法器輸出的跟蹤的目標電流值與所述電流采樣電路采集的電流信號的差值。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)的一種實施方式，如圖1和圖2所示，還包括：在所述負載電路1設置有Mos管或者IGBT管；所述輸入電流合成電路3還包括滯環(huán)比較器、集成IC或運算放大器中其中一個，所述滯環(huán)比較器、集成IC或運算放大器中其中一個與所述第三減法器和所述負載電路中的Mos管或者IGBT管相連接，用于接收所述第三減法器輸出的差值，并根據(jù)所述第三減法器輸出的差值產(chǎn)生PWM波形，從而驅(qū)動所述Mos管或者IGBT管進行通斷，合成所述與電壓同相的輸入電流波形。

本發(fā)明另一方面還提供了一種電器，具有以上任一項所述的功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明電器的一種實施方式，所述電器包括空調(diào)。本發(fā)明的技術(shù)方案可用于實施空調(diào)變頻器的功率因數(shù)校正。

本發(fā)明又一方面還提供了一種功率因數(shù)校正控制方法。參見圖1，本發(fā)明功率因數(shù)校正控制方法包括：設置相位環(huán)電路2，所述相位環(huán)電路2與負載電路1相連接，用于根據(jù)所述負載電路1的電壓信號和電流信號獲得所述電壓信號和所述電流信號的相位差，以實現(xiàn)電流與電壓同相控制；設置輸入電流合成電路3，所述輸入電流合成電路3與所述相位環(huán)電路2和所述負載電路1相連接，用于將所述相位環(huán)電路2獲得的相位差和所述負載電路1的電流信號合成為與電壓同相的輸入電流。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正控制方法的一種實施方式，參見圖2，還包括設置幅度環(huán)電路4，所述幅度環(huán)電路4與所述輸入電流合成電路3相連接，用于根據(jù)所述負載電路1的電壓信號產(chǎn)生電壓幅值控制信號；所述輸入電流合成電路3還用于：將所述相位環(huán)電路2獲得的相位差、所述幅度環(huán)電路4輸出的電壓幅值控制信號和所述負載電路1的電流信號合成為與電壓同相的輸入電流。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正控制方法的一種實施方式，參見圖1和圖2，還包括設置電壓采樣電路和電流采樣電路，分別用于采集所述負載電路的電壓信號和電流信號；所述負載電路1通過所述電壓采樣電路和所述電流采樣電路，與所述相位環(huán)電路2相連接；所述相位環(huán)電路2還用于：根據(jù)所述電壓采樣電路采集的電壓信號和所述電流采樣電路采集的電流信號獲得所述電壓信號和所述電流信號的相位差，以實現(xiàn)電流與電壓同相控制；在所述功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)不包括所述幅度環(huán)電路4的情況下，參見圖1，所述輸入電流合成電路3還用于：將所述相位環(huán)電路2獲得的相位差和所述電流采樣電路采集的電流信號合成為與電壓同相的輸入電流；在所述功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)包括所述幅度環(huán)電路4的情況下，參見圖2，所述輸入電流合成電路3還用于：將所述相位環(huán)電路2獲得的相位差、所述幅度環(huán)電路4輸出的電壓幅值控制信號和所述電流采樣電路采集的電流信號合成為與電壓同相的輸入電流。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正控制方法的一種實施方式，參見圖1和圖2，還包括通過所述電壓采樣電路和所述電流采樣電路將所述負載電路1的電壓信號和電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)槿蹼娦盘柡?，輸出給所述相位環(huán)電路2。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正控制方法的一種實施方式，參見圖1和圖2，還包括設置第一乘法器，所述電壓采樣電路和所述電流采樣電路通過第一乘法器與所述相位環(huán)電路2相連接；所述第一乘法器用于將所述電壓采樣電路采集到的負載電路1的電壓信號和所述電流采樣電路采集到的負載電路1的電流信號相乘后，輸出給所述相位環(huán)電路2。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正控制方法的一種實施方式，參見圖1和圖2，所述電壓采樣電路和/或所述電流采樣電路還包括轉(zhuǎn)換單元，(圖中未示出)，所述轉(zhuǎn)換單元用于：將所述電壓采樣電路采集到的負載電路1的電壓信號和/或所述電流采樣電路采集到的負載電路1的電流信號進行數(shù)學變換，使所述負載電路1的電壓信號和電流信號的角頻率相同，然后輸出給所述第一乘法器。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正控制方法的一種實施方式，參見圖1和圖2，所述相位環(huán)電路2包括環(huán)路濾波器，所述環(huán)路濾波器與所述第一乘法器相連接，用于接收所述第一乘法器輸出的信號，并濾掉所述第一乘法器輸出的信號中的高頻成分；所述環(huán)路濾波器的傳遞函數(shù)模型為其中p＝1/(T1+T2),z＝1/T1,T1和T2為環(huán)路濾波器的時間常數(shù)，K為待定系數(shù)，其值根據(jù)電路結(jié)構(gòu)確定。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正控制方法的一種實施方式，參見圖1和圖2，所述相位環(huán)電路2還包括AD轉(zhuǎn)換器和第一PID控制器；所述AD轉(zhuǎn)換器與所述環(huán)路濾波器相連接，用于接收所述環(huán)路濾波器輸出的模擬信號，并將所述環(huán)路濾波器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；所述第一PID控制器與所述AD轉(zhuǎn)換器相連接，用于接收所述所述AD轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號，并調(diào)節(jié)所述數(shù)字信號的幅值和相位的輸出量，以控制所述數(shù)字信號的幅值和相位的誤差。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正控制方法的一種實施方式，參見圖1和圖2，所述相位環(huán)電路2還包括反正弦處理器和累加器；所述反正弦處理器與所述第一PID控制器相連接，用于接收所述第一PID控制器輸出的信號，并將所述第一PID控制器輸出的信號進行反正弦函數(shù)的處理，得到所述第一PID控制器輸出的信號的相位值；所述累加器與所述反正弦處理器相連接，用于接收所述反正弦處理器輸出的信號的相位值，并將所述反正弦處理器輸出的信號的相位值進行求平均值的計算。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正控制方法的一種實施方式，參見圖1和圖2，還包括設置第一減法器，所述第一減法器與所述累加器和所述反正弦處理器相連接，用于將所述反正弦處理器輸出的信號的相位值與所述累加器輸出的平均值進行相減，得到所述電壓信號和所述電流信號的相位差。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正控制方法的一種實施方式，參見圖1和圖2，所述輸入電流合成電路3包括延時電路，所述延時電路與所述第一減法器相連接，用于將所述第一減法器得到的所述電壓信號和所述電流信號的相位差轉(zhuǎn)換到時域為用以得到與電壓同相的信號,其轉(zhuǎn)換的傳遞函數(shù)為其中，是延遲的時間。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正控制方法的一種實施方式，參見圖2，在所述功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)包括所述幅度環(huán)電路4的情況下，所述幅度環(huán)電路4包括第二減法器和第二PID控制器；所述第二減法器用于計算電壓幅值差值，所述電壓幅值差值為所述負載電路1的實時電壓幅值和期望輸出的電壓幅值的差值；所述第二PID控制器與所述第二減法器相連接，用于調(diào)節(jié)所述第二減法器輸出的電壓幅值差值的輸出量，以控制所述第二減法器輸出的電壓幅值差值的誤差，并將包括所述調(diào)節(jié)后的電壓幅值差值的所述電壓幅值控制信號輸出。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正控制方法的一種實施方式，參見圖2，在所述功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)包括所述幅度環(huán)電路4的情況下，所述輸入電流合成電路3還包括第二乘法器，與所述延時電路和所述第二PID控制器相連接，用于將所述延時電路輸出的與電壓同相的信號與所述通過第二PID控制器調(diào)節(jié)后的電壓幅值差值相乘，以得到跟蹤的目標電流值。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正控制方法的一種實施方式，參見圖1和圖2，所述輸入電流合成電路3還包括第三減法器；在所述功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)不包括所述幅度環(huán)電路4的情況下，參見圖1，所述第三減法器與所述延時電路和所述電流采樣電路相連接，用于得到所述延時電路輸出的與電壓同相的信號與所述電流采樣電路采集的電流信號的差值；在所述功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)包括所述幅度環(huán)電路4的情況下，參見圖2，所述第三減法器與所述第二乘法器和所述電流采樣電路相連接，用于得到所述第二乘法器輸出的跟蹤的目標電流值與所述電流采樣電路采集的電流信號的差值。

根據(jù)本發(fā)明功率因數(shù)校正控制方法的一種實施方式，參見圖1和圖2，還包括：在所述負載電路1設置Mos管或者IGBT管；所述輸入電流合成電路3還包括滯環(huán)比較器、集成IC或運算放大器中其中一個，所述滯環(huán)比較器、集成IC或運算放大器中其中一個與所述第三減法器和所述負載電路中的Mos管或者IGBT管相連接，用于接收所述第三減法器輸出的差值，并根據(jù)所述第三減法器輸出的差值產(chǎn)生PWM波形，從而驅(qū)動所述Mos管或者IGBT管進行通斷，合成所述與電壓同相的輸入電流波形。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案不需要檢測過零點相位即可達到控制電流相位的效果，由于不需要大量的過零檢測，節(jié)省了許多芯片資源；利用鎖相環(huán)的核心思想來對電流相位進行鎖定，控制精度高，即使負載變化幅度大也不會失鎖，使得PFC能更加穩(wěn)定可靠地發(fā)揮其作用。進一步地，本發(fā)明提供的技術(shù)方案在功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)包括幅度環(huán)電路的情況下，還可達到解耦控制電流相位與幅值的效果，由于實現(xiàn)了電流的相位和幅值的解耦控制，控制復雜程度大大降低；算法部分大多數(shù)在芯片上實現(xiàn)，節(jié)省了硬件的一些資源；在小信號模型的基礎(chǔ)上，其核心思想是提煉自PLL的控制算法，實現(xiàn)的驅(qū)動方式還是利用滯環(huán)比較，兩者的結(jié)合，算法上的創(chuàng)新以及現(xiàn)有驅(qū)動實現(xiàn)的穩(wěn)定性大大提高了功率因數(shù)校正電路的可靠性。即使用于如空調(diào)變頻器這類負載變化幅度較大的電器上也能達到理想的效果。一旦電流相位被鎖定，不管空調(diào)器的工況變化的快慢都不會失鎖，保持穩(wěn)定的高功率因數(shù)。

本文中所描述的功能可在硬件、由處理器執(zhí)行的軟件、固件或其任何組合中實施。如果在由處理器執(zhí)行的軟件中實施，那么可將功能作為一或多個指令或代碼存儲于計算機可讀媒體上或經(jīng)由計算機可讀媒體予以傳輸。其它實例及實施方案在本發(fā)明及所附權(quán)利要求書的范圍及精神內(nèi)。舉例來說，歸因于軟件的性質(zhì)，上文所描述的功能可使用由處理器、硬件、固件、硬連線或這些中的任何者的組合執(zhí)行的軟件實施。此外，各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的技術(shù)內(nèi)容，可通過其它的方式實現(xiàn)。其中，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如所述單元的劃分，可以為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，單元或模塊的間接耦合或通信連接，可以是電性或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為控制裝置的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目的。

所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻的部分或者該技術(shù)方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可為個人計算機、服務器或者網(wǎng)絡設備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：U盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、移動硬盤、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。