專利名稱：一種有源功率因數(shù)校正裝置的制作方法
技術領域：
—種有源功率因數(shù)校正裝置技術領域[0001]本實用新型屬于電力系統(tǒng)控制技術領域，具體地說，是涉及一種用于改善電力系統(tǒng)功率因數(shù)的有源功率因數(shù)校正裝置。
背景技術：
[0002]在電力系統(tǒng)中，電力質(zhì)量的定量測量通常有兩個要素，即功率因數(shù)(Power Factor,PF)和總諧波失真量(Total Harmonic Distortion,THD)。大多數(shù)電力電子設備在應用過程中都會對電力系統(tǒng)造成不同程度的干擾影響，特別是需要變流的電源設備，例如整流器、UPS系統(tǒng)、變頻傳動系統(tǒng)、晶閘管系統(tǒng)等，變流后的電流輸出通常為斷續(xù)、短暫的高峰值電流脈沖，由此產(chǎn)生的電路損耗、總諧波含量和輻射干擾都將明顯增加。[0003]為了提高電力系統(tǒng)的利用率，需要在電力電子設備中，連接電力系統(tǒng)的供電線路中增加功率因數(shù)校正器，功率因數(shù)校正PFC (Power Factor Correction)技術可以有效降低諧波含量，提高功率因數(shù)，減少無功功率，高效率無污染的利用電網(wǎng)電能。[0004]目前，隨著數(shù)字控制技術和集成IC的快速發(fā)展，PFC技術在電路拓撲結構和控制技術上都有了明顯的進步。但是，這些PFC技術都是在基于恒定電源頻率的基礎上研究產(chǎn)生并加以應用的，在PFC電路設計上都是采集通過整流橋整流輸出的單向整流電壓、直流母線電流和輸出至負載的直流母線電壓三個參數(shù)值，傳輸至處理器以計算生成不同占空比的脈沖信號，進而通過驅(qū)動斬波器通斷，以實現(xiàn)對電源功率因數(shù)的校正。但是，不同的國家所使用的交流電源的頻率是不盡相同的，例如有的國家采用50Hz的交流電源，而有的國家則使用60Hz的交流電源，因此，基于這種PFC電路結構所提出的PFC技術不能對不同頻率的交流電源實現(xiàn)自適應控制，需要對出口到不同國家的機型進行PFC技術的單獨設計，由此造成了研發(fā)周期長，生產(chǎn)效率低下等一系列問題。發(fā)明內(nèi)容[0005]本實用新型的目的在于提供一種有源功率因數(shù)校正裝置，通過在供電線路中合理的選擇采樣點位置，并設置合適的采樣電路，以實現(xiàn)一套PFC電路對不同PFC控制策略的支持。[0006]為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案予以實現(xiàn)[0007]—種有源功率因數(shù)校正裝置，包括連接在整流橋的直流側(cè)兩端的斬波器、串聯(lián)在整流橋直流側(cè)的正極與斬波器之間的電感、用于對所述斬波器進行通斷控制的處理器以及采樣電路；所述采樣電路包括交流電壓采樣電路、直流母線電流采樣電路和直流母線電壓采樣電路；其中，交流電壓采樣電路連接交流輸入電源，采集交流輸入電源的交流電壓并傳輸至所述的處理器；所述直流母線電流采樣電路連接在整流橋直流側(cè)的負極與斬波器之間，采集直流母線電流并傳輸至所述的處理器；所述直流母線電壓采樣電路采集通過斬波器斬波輸出的直流母線電壓，并傳輸至所述的處理器；所述處理器根據(jù)接收到的采樣信號生成脈沖信號輸出至斬波器的控制極。[0008]優(yōu)選的，在所述交流電壓采樣電路中包含有一運算放大器，所述運算放大器的輸入端分別與交流輸入電源的火線和零線對應連接，運算放大器的輸出端連接所述的處理器。[0009]作為所述直流母線電流采樣電路的一種優(yōu)選構建方式，包括采樣電阻和運算放大器，所述采樣電阻串聯(lián)在所述整流橋直流側(cè)的負極與斬波器之間，運算放大器的輸入端并聯(lián)在所述采樣電阻的兩端，運算放大器的輸出端連接所述的處理器。[0010]為了實現(xiàn)供電線路的過流保護，在所述有源功率因數(shù)校正裝置中還設置有過流保護電路，包括比較器和與門，所述比較器采集直流母線電流并與設定閾值進行比較后，輸出電壓信號至所述的與門，與處理器輸出的脈沖信號進行與運算，進而通過與門輸出脈沖信號或者零電平至所述斬波器的控制極，實現(xiàn)對斬波器的通斷控制。[0011]進一步的，所述比較器的同相輸入端連接第一電阻分壓網(wǎng)絡的分壓節(jié)點，所述電阻分壓網(wǎng)絡的一端連接直流電源，另一端連接在所述采樣電阻與整流橋直流側(cè)的負極之間；所述比較器的反相輸入端連接第二電阻分壓網(wǎng)絡的分壓節(jié)點，所述第二電阻分壓網(wǎng)絡連接在所述的直流電源與地之間。[0012]為了提高處理器輸出的脈沖信號的驅(qū)動能力，以實現(xiàn)對斬波器的可靠驅(qū)動，優(yōu)選在所述與門的輸出端連接一驅(qū)動電路，通過所述驅(qū)動電路對與門輸出的脈沖信號進行放大處理后，輸出至所述斬波器的控制極。[0013]又進一步的，為了對過流保護的工作模式進行選擇，優(yōu)選將所述比較器的輸出端連接處理器的其中一路IO 口，當處理器檢測到比較器輸出的電壓為高電平時，根據(jù)用戶選擇保護模式，確定是否繼續(xù)輸出脈沖信號。[0014]作為所述直流母線電壓采樣電路的一種優(yōu)選組建方式，包括一電阻分壓網(wǎng)絡，通過所述斬波器斬波輸出的直流電壓經(jīng)由所述電阻分壓網(wǎng)絡分壓后，通過分壓節(jié)點輸出至所述的處理器。[0015]優(yōu)選的，所述斬波器優(yōu)選采用絕緣柵雙極型晶體管進行電路設計，所述晶體管的柵極接收所述的脈沖信號，集電極連接所述的電感，發(fā)射極接地，并通過所述的直流母線電流采樣電路連接整流橋直流側(cè)的負極。[0016]再進一步的，所述絕緣柵雙極型晶體管的集電極通過一顆功率二極管連接負載， 并與所述的直流母線電壓采樣電路相連接。[0017]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的優(yōu)點和積極效果是本實用新型的有源功率因數(shù)校正裝置可以為不同的PFC控制軟件提供硬件支持，當其運行功率因數(shù)自適應控制軟件時，可以在不同頻率的交流電源上實現(xiàn)自適應控制，以減少電源諧波含量，提高電源的利用率。將該有源PFC電路應用在目前的變頻空調(diào)產(chǎn)品中，并運行功率因數(shù)自適應控制軟件，則由此形成的PFC系統(tǒng)不僅適用于基于50Hz交流電源輸入的本國空調(diào)器，同樣也適用于基于 60Hz交流電源輸入的出口空調(diào)器機型，真正達到了一次開發(fā)、多機型適用的設計目的，大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低了研發(fā)成本。[0018]結合附圖閱讀本實用新型實施方式的詳細描述后，本實用新型的其他特點和優(yōu)點將變得更加清楚。


I是本實用新型所提出的有源PFC電路的拓撲結構示意圖；2是功率因數(shù)自適應控制方法的一種實施例的控制流程圖；3是圖2中第一電壓參考值Vs的生成方法的一種實施例的生成流程圖；4是圖2和圖3整合后的整體系統(tǒng)架構圖；5是圖2中輸出比較PWM模塊的工作原理示意圖；6是PFC不啟動時交流輸入電源的電流測試波形圖；7是PFC啟動后交流輸入電源的電流測試波形圖；8是本實用新型所提出的有源功率因數(shù)校準電路的一種實施例的電路原理框[0027]圖9是圖8中電流保護電路的一種實施例的電路原理圖。[0019]圖[0020]圖[0021]圖[0022]圖[0023]圖[0024]圖[0025]圖[0026] 閱圖圖;圖具體實施方式
[0028]
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細地描述。[0029]PFC是Power Factor Correction的英文縮寫，即功率因數(shù)校正。功率因數(shù)指的是有效功率與總耗電量(視在功率)之間的關系，也就是有效功率除以總耗電量(視在功率) 的比值?；旧?，功率因數(shù)可以衡量電力被有效利用的程度，功率因數(shù)的值越大，代表電力的利用率越高。為了提高電網(wǎng)電能的利用率，減少電力電子設備對電網(wǎng)造成的干擾影響，在絕大部分電力電子設備的電源電路設計中要求增加PFC電路，以提高電源的轉(zhuǎn)換效率。[0030]考慮到不同國家的電網(wǎng)所采用的電源頻率不同，有的是50Hz，有的是60Hz，為了使設計出來的PFC電路能夠適用于不同頻率的交流輸入電源，本實施例提出了一種有源功率因數(shù)校正裝置，可以實現(xiàn)有源PFC在50Hz、60Hz等不同頻率交流電源上的自適應控制。[0031]下面首先對有源PFC電路的基本硬件拓撲結構進行具體說明，參見圖I所述。在有源PFC電路中主要包括處理器、電感LI和斬波器。其中，電感LI為支持大電流通過的電抗器，在電路中起到儲能的作用。電網(wǎng)提供的工頻交流電源AC首先輸入到整流橋整流成單向直流電源，然后經(jīng)由電感LI傳輸至斬波器。所述斬波器在處理器輸出的脈沖信號的控制作用下導通或者關斷，保證在高輸入功率因數(shù)下輸入電流為正弦波，并通過對整流橋整流輸出的單向直流電源進行斬波處理，以生成平滑、恒定的直流母線電壓Vdc，輸出至后級的用電負載。[0032]為了獲得較高的功率因數(shù)，需要對斬波器的導通和關斷時序進行嚴格的控制，也就是說需要處理器生成合適的脈沖信號來控制斬波器準確通斷，以生成與交流輸入電壓同相位的正弦交流輸入電流，使得功率因數(shù)得以顯著提升。為了使一套PFC電路能夠適用在不同頻率的交流輸入電源上，需要對處理器生成的脈沖信號的占空比進行自適應調(diào)節(jié)，即針對輸入的交流電源AC頻率，自動計算生成不同占空比的PWM脈沖信號，輸出至斬波器的控制極，以實現(xiàn)對斬波器的通斷控制。[0033]為了實現(xiàn)功率因數(shù)的自適應控制，需要設計專門的控制策略來產(chǎn)生所述的PWM脈沖信號，其基本設計思路是由于通過斬波器輸出的直流母線電壓Vdc和通過整流橋整流輸出的直流母線電流Iac是有源PFC控制的兩個主要參數(shù)，為了實現(xiàn)對所述兩個主要參數(shù)的調(diào)節(jié)，本實施例的PFC技術采用電流環(huán)和電壓環(huán)共同控制的雙閉環(huán)系統(tǒng)，其軟件控制框圖參見圖2所示，主要包括電壓誤差補償器、電壓前饋補償器和電流誤差補償器。其中，在5電流環(huán)系統(tǒng)中，電流誤差補償器的電流參考值Iac-ref是通過計算交流輸入電源的整流輸入電壓Vs、電壓誤差補償器的輸出電壓Vpi以及電壓前饋補償器的輸出電壓Vcomp三者的乘積來獲得的。乘以與交流輸入電源同步的整流輸入電壓Vs，是為了使得電流信號的參考值Iac-ref具有與整流輸入電壓Vs相同的波形。電壓誤差補償器對于保持恒定的輸出功率至關重要，因為它負責對輸出的直流母線電壓Vdc與輸出電壓的標稱值(所述標稱值是在程序中設定的直流電壓目標值，即目標電壓Vdc-ref，所述目標電壓Vdc-ref —般設置在 350V)的偏離進行補償。電流內(nèi)環(huán)通過調(diào)節(jié)流經(jīng)電感LI的直流母線電流Iac，使其波形上能夠盡可能地跟隨整流輸入電壓Vs的波形變化，從而獲得較高的功率因數(shù)。[0034]基于上述設計思路，需要從有源PFC硬件電路設計和PFC軟件控制算法兩方面出發(fā)具體設計有源PFC自適應控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)對不同頻率交流輸入電源的自適應控制。[0035]下面首先從PFC自適應控制方法上，闡述所述PWM脈沖信號的生成過程，具體包括以下主要部分[0036](I)本實施例的PFC自適應控制算法需要采集三個輸入信號交流輸入電源的交流電壓Vac、整流橋整流輸出的直流母線電流Iac和經(jīng)斬波器斬波變換處理后輸出的直流母線電壓Vdc。[0037]所述三個輸入信號的采樣頻率可以設計成與處理器的AD采樣頻率一致。在本實施例中，所述處理器優(yōu)選采用數(shù)字信號控制器DSC (DSC即Digital Signal Controller的英文縮寫)來進行PFC控制算法的計算，其AD采樣頻率以16KHz為例進行說明。[0038](2)對于確定電流內(nèi)環(huán)的基準信號(即電流參考值Iac-ref)的其中一個參考值——整流輸入電壓Vs，本實施例采用獲取交流輸入電源的電壓正弦波形，從所述電壓正弦波形中選取N個采樣點，并對每個采樣點的正弦值取絕對值的方法，來形成所述的整流輸入電壓Vs,作為第一電壓參考值。[0039]為了獲取交流輸入電源的電壓正弦波形，本實施例優(yōu)選采用正弦值查表法，利用交流輸入電源的交流電壓峰值，形成交流電壓的正弦波形。即獲取所述交流輸入電源的電壓正弦波形，從所述電壓正弦波形中檢測過零點、測量計算交流電源頻率，計算交流電壓峰值，通過查表和計算形成所述的整流輸入電壓Vs，作為第一電壓參考值。[0040]為了使PFC控制方法能夠自動適應不同頻率的交流輸入電源，例如實現(xiàn)有源PFC 在50Hz和60Hz交流電源上的自適應控制，本實施例采用以下方法來生成所述的第一電壓參考值Vs [0041 ] 處理器以固定的AD采樣頻率(本實施例以16KHz為例進行說明)采集交流電壓Vac 的瞬時值，當采集到的交流電壓瞬時值Vac (η)為正數(shù)，而Vac (η_1)為負數(shù)時，則可以認為Vac (η)是過零點，記錄兩個過零點之間的采集個數(shù)(包括過零點)，作為一個交流電壓周期的采樣點個數(shù)N。[0042]由于在驅(qū)動斬波器導通和關斷的過程中會產(chǎn)生高頻干擾信號，為了保證檢測的可靠性，需要對所述的采樣點個數(shù)N進行容錯處理，即通過限定N的有效范圍，來增強算法的可靠性。[0043]在本實施例中，所述N的有效范圍可以采用以下方法獲得[0044]設定交流輸入電源的頻率范圍為Hf Η2，則交流輸入電源的周期范圍為tl、2，其中，tl=l/H2, t2=l/Hl ；6[0045]計算N的有效范圍為N1 N2，其中，Nl=tl/T，N2=t2/T, T為處理器的AD采樣周期。[0046]以兼容50Hz和60Hz兩種電源頻率的PFC自適應控制方法為例進行說明，此時，可以將交流輸入電源的頻率范圍設定在45Hz飛5Hz之間，相應的，交流輸入電源的周期范圍即為矣 占= 15.38ms 22.22ms?？紤]到處理器的AD采樣頻率為16KHz，則處理器的AD采45II -Cpo樣周期T = G = 0.0625ms。由此便可以計算出N的有效范圍為246 ~355 160.0625 0.0h25O[0047]根據(jù)計算出的有效范圍，對采樣點個數(shù)N進行容錯處理，即從上一個過零點到本次過零點，如果N的記錄個數(shù)在所述的有效范圍內(nèi)，則本次過零點是有效過零點；否則，將本次過零點作為無效過零點處理，繼續(xù)累加記錄采集個數(shù)，直到下一個過零點。然后，重復執(zhí)行所述的有效過零點的判斷過程，直到生成在有效范圍內(nèi)的采樣點個數(shù)N。[0048]對于頻率為50Hz的交流輸入電源來說，所述采樣點個數(shù)N的理論值I / "SQ0Γ)嫩 ιM0 =卞…=320。由于干擾信號的影響，采樣點個數(shù)N的實際值有可能偏離理T 0,0h2 jms論值320，但是經(jīng)過容錯處理后，誤差范圍不會很大。[0049]同理，對于頻率為60Hz的交流輸入電源來說，所述采樣點個數(shù)N的實際值應該在_τ I / 60 16.67ms d Π/Ι 、廣Mm =-=-= 267 附近。60 T 0M25ms ⑴[0050]然后，以過零點為起始點，將交流電壓Vac的一個周期0 2 π用OIim表示，其中 P為處理器的數(shù)據(jù)處理位數(shù)(即處理器一次所能處理的數(shù)據(jù)位數(shù)，能同時處理8位數(shù)據(jù)的就是8位機，能同時處理16位的就是16位機)，則每一個數(shù)值所對應的弧度值即為2^1/21^1, 計算每一個所述的弧度值所對應的正弦值，由此形成一個正弦值表。[0051]以所述處理器為16位機為例進行說明，則整個交流電壓Vac的波形周期長度用2~ 15=32768表示，即交流電壓Vac的一個周期(Γ2 用(Γ32768表示，則每一個數(shù)值對應的弧度值為2 /32768，相應的可以計算出每一個弧度值所對應的正弦值，這樣就形成了一個正弦值表。[0052]設定查表步長為2P_7N，對于16位機來說，即查表步長為32768/N，對相除的結果進行取整處理，按照查表步長對所述正弦值表進行查表，獲得N個正弦值。[0053]將采集到的交流輸入電源的交流電壓峰值與每一次查表所得到的正弦值相乘，計算出N次采樣中每個采樣點的交流電壓瞬時值，這些交流電壓瞬時值連接起來就形成了正弦曲線，參見圖3所示。不難看出如果交流輸入電源的頻率為50Hz，查表計算得到的交流電壓的正弦曲線就是50Hz的正弦值曲線；如果交流輸入電源的頻率為60Hz，查表得到的交流電壓的正弦曲線就是60Hz的正弦值曲線。處理器的位數(shù)越高，所獲得的正弦值曲線就越精確。[0054]對每個采樣點的交流電壓瞬時值取絕對值，這樣就形成了圖2中的整流輸入電壓 Vs，即所述的第一電壓參考值。[0055](3)對于確定電流內(nèi)環(huán)的基準信號(即電流參考值Iac-ref)的另外一個參考值 Vpi，本實施例采用電壓誤差補償器計算輸出。[0056]如圖2所示，將采集到的直流母線電壓Vdc與設定的目標電壓Vdc-ref代入電壓誤差補償器，通過將直流母線電壓Vdc與設定的目標電壓Vdc-ref進行比較，并進行電壓誤差補償處理后，生成參考值Vpi,記為第二電壓參考值Vpi。[0057]在本實施例中，電壓誤差補償器構成了外控電壓環(huán)，作用是控制直流母線電壓Vdc 達到設定的目標電壓Vdc-ref。這樣無論負載發(fā)生突然變化或者輸入的交流電壓發(fā)生突然變化，由于電壓誤差補償器具有比較高的響應速度，因此都能夠很快的調(diào)整直流母線電壓 Vdc到達設定的目標電壓Vdc-ref。[0058]在本實施例中，所述電壓誤差補償器優(yōu)選采用傳統(tǒng)的PID控制策略，將目標電壓 Vdc-ref與直流母線電壓Vdc的差值VEER代入PID計算公式，計算生成第二電壓參考值 Vpi0[0059]將通過電壓誤差補償器輸出的第二電壓參考值Vpi作為控制信號，參與電流內(nèi)環(huán)的電流參考值Iac-ref的確定。[0060]由于電壓外環(huán)的輸入信號是目標電壓Vdc-ref和實際檢測到的直流母線電壓 Vdc,電壓誤差補償器用于產(chǎn)生控制輸出，無論負載電流和輸入的交流電壓Vac如何變化， 直流母線電壓Vdc都將保持恒定，即等于目標電壓Vdc-ref。利用電壓誤差補償器對輸出的直流母線電壓Vdc進行控制，當輸入的交流電壓Vac增加時，Vs與Vpi的乘積增加，從而使得電流參考值Iac-ref增加。當該電流參考值Iac-ref除以交流電壓平均值的平方后(即電壓前饋補償器的輸出值)，將得到相應按比例減小的電流參考值Iac-ref。結果是，直流母線電流Iac按照交流電壓Vac增加的比例相應減小，從而保持輸出功率為恒定值。[0061](4)對于確定電流內(nèi)環(huán)的基準信號(即電流參考值Iac-ref)的第三個參考值 Vcomp,本實施例采用電壓前饋補償器計算輸出。[0062]如圖2所示，在一個交流周期內(nèi)對交流輸入電源的交流電壓Vac進行N次采樣，對V I Vac I每個采樣點的電壓值取絕對值后，計算N個電壓值的平均值，即Vavg = ...........................I ;對所述平均值進行平方運算后取倒數(shù)，即,由此形成第三電壓參考值Vcomp。vavg[0063]所述N的取值與過程(2)中的采樣點個數(shù)相同；所述電壓前饋補償器在交流輸入電源的每一個交流電壓周期計算輸出一個第三電壓參考值Vcomp。[0064]引入電壓前饋補償器的目的就是保持由負載確定的輸出功率恒定，而不論交流輸入電源的線電壓如何變化。具體來講，如果交流電壓Vac減小，用于確定電流參考值 Iac-ref的乘積Vs*Vpi也相應按比例減小。然而，當該電流參考值Iac-ref除以交流電壓平均值的平方后，將得到相應按比例增大的電流參考值Iac-ref。結果是，直流母線電流Iac 按照交流電壓Vac減小的比例相應增大,從而保持恒定的輸出功率。[0065](5)將計算生成的三個電壓參考值Vs、Vpi、Vcomp相乘后,確定電流內(nèi)環(huán)的基準信號，即電流參考值Iac-ref。[0066]在本實施例中，由于負載功率的大小不一樣，優(yōu)選將所述的三個電壓參考值Vs、 Vpi、Vcomp相乘后，再乘以一個系數(shù)KM，以得到與交流輸入電源的頻率相對應的正弦值曲線，所述正弦值曲線的波形如同第一電壓參考值Vs的波形，即將負半周波形反轉(zhuǎn)到正半周后所形成的波形，如圖2所示，以此作為電流誤差補償器的電流參考值Iac-ref。[0067]在這里，系數(shù)KM的取值與硬件電路參數(shù)、負載功率以及交流輸入電源的電壓范圍有關系，KM 一般匹配在2-10范圍內(nèi)。[0068](6)對于PWM脈沖信號的占空比，本實施例采用電流誤差補償器計算輸出。[0069]如圖2所示，將計算生成的電流參考值Iac-ref與采集到的直流母線電流Iac代入電流誤差補償器，通過將電流參考值Iac-ref與整流橋整流輸出的直流母線電流Iac 進行比較，并進行電流誤差補償處理后，輸出用于確定PWM脈沖信號的占空比的計算結果 Ipi0[0070]在本實施例中，電流誤差補償器構成了內(nèi)控電流環(huán)，電流環(huán)的輸入是電流參考值 Iac-ref和實際采樣得到的直流母線電流Iac，可以使直流母線電流Iac能夠跟隨參考電流 Iac-ref 變化。[0071]在本實施例中，所述電流誤差補償器優(yōu)選采用傳統(tǒng)的PID控制策略，將電流參考值Iac-ref與直流母線電流Iac的差值IEER代入PID計算公式，計算生成占空比值Ipi。[0072]與電壓環(huán)相比，電流環(huán)應具有更快的響應速度，載波頻率可以設置為16 KHz。將電流誤差補償器產(chǎn)生的占空比值Ipi傳輸至輸出比較PWM模塊，經(jīng)量化后，生成用于驅(qū)動斬波器通斷的PWM脈沖信號。[0073]圖4是所述PFC自適應控制方法的軟硬件整合系統(tǒng)架構框圖。[0074](7)利用電流誤差補償器輸出的占空比值Ipi生成PWM脈沖信號的過程參見圖5 所示，即利用處理器的內(nèi)部硬件資源——載波頻率寄存器、占空比寄存器和比較器，通過設置內(nèi)部寄存器的值，讓其工作在輸出比較PWM模式下，由此生成用于驅(qū)動斬波器通斷的PWM 脈沖信號，具體過程為[0075]a、通過載波頻率寄存器設置PWM脈沖信號的載波頻率。[0076]在本實施例中，將所述PWM脈沖信號的載波頻率Fl設置成處理器的AD采樣頻率， 根據(jù)處理器的主頻FCY以及處理器中比較器工作頻率的預分頻值Pl，計算載波頻率寄存器的值0C1TMR，即[0077]
權利要求1.一種有源功率因數(shù)校正裝置，其特征在于包括連接在整流橋的直流側(cè)兩端的斬波器、串聯(lián)在整流橋直流側(cè)的正極與斬波器之間的電感、用于對所述斬波器進行通斷控制的處理器以及采樣電路；所述采樣電路包括交流電壓采樣電路、直流母線電流采樣電路和直流母線電壓采樣電路；其中，交流電壓采樣電路連接交流輸入電源，采集交流輸入電源的交流電壓并傳輸至所述的處理器；所述直流母線電流采樣電路連接在整流橋直流側(cè)的負極與斬波器之間，采集直流母線電流并傳輸至所述的處理器；所述直流母線電壓采樣電路采集通過斬波器斬波輸出的直流母線電壓，并傳輸至所述的處理器；所述處理器根據(jù)接收到的采樣信號生成脈沖信號輸出至斬波器的控制極。
2.根據(jù)權利要求I所述的有源功率因數(shù)校正裝置，其特征在于在所述交流電壓采樣電路中包含有一運算放大器，所述運算放大器的輸入端連接交流輸入電源的火線和零線，運算放大器的輸出端連接所述的處理器。
3.根據(jù)權利要求I所述的有源功率因數(shù)校正裝置，其特征在于在所述直流母線電流采樣電路中包括采樣電阻和運算放大器，所述采樣電阻串聯(lián)在所述整流橋直流側(cè)的負極與斬波器之間，運算放大器的輸入端并聯(lián)在所述采樣電阻的兩端，運算放大器的輸出端連接所述的處理器。
4.根據(jù)權利要求3所述的有源功率因數(shù)校正裝置，其特征在于在所述有源功率因數(shù)校正裝置中還包含有比較器和與門，所述比較器采集直流母線電流并與設定閾值進行比較后，輸出電壓信號至所述的與門，與處理器輸出的脈沖信號進行與運算，進而通過與門輸出脈沖信號或者零電平至所述斬波器的控制極。
5.根據(jù)權利要求4所述的有源功率因數(shù)校正裝置，其特征在于所述比較器的同相輸入端連接第一電阻分壓網(wǎng)絡的分壓節(jié)點，所述電阻分壓網(wǎng)絡的一端連接直流電源，另一端連接在所述采樣電阻與整流橋直流側(cè)的負極之間；所述比較器的反相輸入端連接第二電阻分壓網(wǎng)絡的分壓節(jié)點，所述第二電阻分壓網(wǎng)絡連接在所述的直流電源與地之間。
6.根據(jù)權利要求4所述的有源功率因數(shù)校正裝置，其特征在于所述與門的輸出端連接一驅(qū)動電路，通過所述驅(qū)動電路對與門輸出的脈沖信號進行放大處理后，輸出至所述斬波器的控制極。
7.根據(jù)權利要求4所述的有源功率因數(shù)校正裝置，其特征在于所述比較器的輸出端連接處理器的其中一路IO 口。
8.根據(jù)權利要求I所述的有源功率因數(shù)校正裝置，其特征在于在所述直流母線電壓采樣電路中包含有一電阻分壓網(wǎng)絡，通過所述斬波器斬波輸出的直流電壓經(jīng)由所述電阻分壓網(wǎng)絡分壓后，通過分壓節(jié)點輸出至所述的處理器。
9.根據(jù)權利要求I至8中任一項所述的有源功率因數(shù)校正裝置，其特征在于所述斬波器為絕緣柵雙極型晶體管，所述晶體管的柵極接收所述的脈沖信號，集電極連接所述的電感，發(fā)射極接地，并通過所述的直流母線電流采樣電路連接整流橋直流側(cè)的負極。
10.根據(jù)權利要求9所述的有源功率因數(shù)校正裝置，其特征在于所述絕緣柵雙極型晶體管的集電極通過一顆功率二極管連接負載，并與所述的直流母線電壓采樣電路相連接。
專利摘要本實用新型公開了一種有源功率因數(shù)校正裝置，包括連接在整流橋的直流側(cè)兩端的斬波器、串聯(lián)在整流橋直流側(cè)的正極與斬波器之間的電感、處理器以及采樣電路；其中，交流電壓采樣電路連接交流輸入電源，采集交流輸入電源的交流電壓并傳輸至所述的處理器；所述直流母線電流采樣電路連接在整流橋直流側(cè)的負極與斬波器之間，采集直流母線電流并傳輸至所述的處理器；所述直流母線電壓采樣電路采集通過斬波器斬波輸出的直流母線電壓，并傳輸至所述的處理器；所述處理器根據(jù)接收到的采樣信號生成脈沖信號控制斬波器通斷。該裝置可以為不同的PFC控制軟件提供硬件支持，當其運行功率因數(shù)自適應控制軟件時，可以在不同頻率的交流電源上實現(xiàn)自適應控制。
文檔編號H02M1/42GK202818091SQ20122047091
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權日2012年9月17日
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