本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種功率變換電路的控制方法及裝置。

背景技術(shù)：

功率變換電路包括PFC(Power Factor Correction，功率因數(shù)校正)電路、UPS(Uninterrupted Power Supply，不間斷電源)電路等，以PFC電路為例，對(duì)功率變換電路的結(jié)構(gòu)及現(xiàn)有控制方法進(jìn)行簡要說明。

現(xiàn)有技術(shù)中高效PFC電路主要包括圖1所示的單路圖騰柱PFC電路和圖2所示的交錯(cuò)圖騰柱PFC電路。圖1所示的單路圖騰柱PFC電路中，開關(guān)管Qsr1和Qsr2構(gòu)成一個(gè)工頻橋臂，該工頻橋臂也可以由兩個(gè)二極管構(gòu)成，開關(guān)管Q1和Q2構(gòu)成一個(gè)高頻橋臂，該高頻橋臂的中點(diǎn)通過一個(gè)輸入電感L1和交流輸入源相連；圖2所示的交錯(cuò)圖騰柱PFC電路中，開關(guān)管Qsr1和Qsr2構(gòu)成一個(gè)工頻橋臂，該工頻橋臂也可以由兩個(gè)二極管構(gòu)成，開關(guān)管Q1～Q2n構(gòu)成n個(gè)高頻橋臂，該n個(gè)高頻橋臂的中點(diǎn)分別通過n個(gè)輸入電感L1～Ln中的一個(gè)輸入電感和交流輸入源相連。

兩種PFC電路較為常用的一種控制方法為CRM(Critical Conduction Mode，臨界導(dǎo)電模式)控制。然而，CRM控制在PFC電路的交流輸入電壓瞬時(shí)值小于母線電容Cpfc電壓的一半時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)高頻橋臂上開關(guān)管的零電壓開通，但在交流輸入電壓瞬時(shí)值大于母線電容Cpfc電壓的一半時(shí)不能夠?qū)崿F(xiàn)高頻橋臂上開關(guān)管的零電壓開通，造成電路損耗較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種功率變換電路的控制方法及裝置，用以解決現(xiàn)有技 術(shù)中存在的高頻橋臂上的開關(guān)管無法實(shí)現(xiàn)零電壓開通的問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種功率變換電路的控制方法，包括：

針對(duì)功率變換電路中的每個(gè)輸入電感，檢測(cè)該輸入電感的電流；

當(dāng)檢測(cè)到該輸入電感的電流過零點(diǎn)時(shí)，控制該輸入電感連接的高頻橋臂上的主開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)第一時(shí)長，并控制該輸入電感連接的高頻橋臂上的續(xù)流開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)；

在控制該主開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)第一時(shí)長后，控制該主開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，并控制該續(xù)流開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)第二時(shí)長。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種功率變換電路的控制裝置，包括：

檢測(cè)單元，用于針對(duì)功率變換電路中的每個(gè)輸入電感，檢測(cè)該輸入電感的電流；

控制單元，用于當(dāng)檢測(cè)到該輸入電感的電流過零點(diǎn)時(shí)，控制該輸入電感連接的高頻橋臂上的主開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)第一時(shí)長，并控制該輸入電感連接的高頻橋臂上的續(xù)流開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)；在控制該主開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)第一時(shí)長后，控制該主開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，并控制該續(xù)流開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)第二時(shí)長。

本發(fā)明的有益效果包括：

本發(fā)明實(shí)施例提供的方案中，檢測(cè)輸入電感的電流，當(dāng)檢測(cè)到輸入電感的電流過零點(diǎn)時(shí)，控制該輸入電感連接的高頻橋臂上的主開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)第一時(shí)長，并控制該輸入電感連接的高頻橋臂上的續(xù)流開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)；在控制該主開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)第一時(shí)長后，控制該主開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，并控制該續(xù)流開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)第二時(shí)長。通過控制續(xù)流開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)長，可以允許輸入電感電流反向，并可以控制續(xù)流開關(guān)管的關(guān)斷反向電流的大小，保證有足夠的電流來抽取和釋放主開關(guān)管和續(xù)流開關(guān)管的寄生結(jié)電容的電荷，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的零電壓開通。

附圖說明

附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1為單路圖騰柱PFC電路的示意圖；

圖2為交錯(cuò)圖騰柱PFC電路的示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的功率變換電路的控制方法的示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的功率變換電路的控制裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

為了給出功率變換電路中高頻橋臂開關(guān)管零電壓開通的實(shí)現(xiàn)方案，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種功率變換電路的控制方法及裝置，結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。并且在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種功率變換電路的控制方法，如圖3所示，可以包括如下步驟：

步驟301、針對(duì)功率變換電路中的每個(gè)輸入電感，檢測(cè)該輸入電感的電流；

步驟302、當(dāng)檢測(cè)到該輸入電感的電流過零點(diǎn)時(shí)，控制該輸入電感連接的高頻橋臂上的主開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)第一時(shí)長，并控制該輸入電感連接的高頻橋臂上的續(xù)流開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)；在控制該主開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)第一時(shí)長后，控制該主開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，并控制該續(xù)流開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)第二時(shí)長。

本發(fā)明實(shí)施例提供的控制方法，既可以應(yīng)用于PFC電路，例如圖1所示的單路圖騰柱PFC電路和圖2所示的交錯(cuò)圖騰柱PFC電路，也可以應(yīng)用于UPS電路等其它功率變換電路中。

具體的，在功率變換電路的交流輸入電壓的正半周，高頻橋臂上的主開關(guān) 管為位于下橋臂的開關(guān)管，續(xù)流開關(guān)管為位于上橋臂的開關(guān)管；在功率變換電路的交流輸入電壓的負(fù)半周，高頻橋臂上的主開關(guān)管為位于上橋臂的開關(guān)管，續(xù)流開關(guān)管為位于下橋臂的開關(guān)管。

需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例提供的控制方法中，步驟301檢測(cè)輸入電感的電流，可以對(duì)輸入電感的電流進(jìn)行直接檢測(cè)，也可以通過檢測(cè)其它參量例如高頻橋臂上開關(guān)管的電流來獲取輸入電感的電流，實(shí)現(xiàn)輸入電感電流的檢測(cè)。

進(jìn)一步的，本發(fā)明實(shí)施例提供的控制方法中，步驟302的控制步驟可以在檢測(cè)到輸入電感的電流剛過零點(diǎn)時(shí)觸發(fā)，也可以在檢測(cè)到輸入電感的電流即將過零點(diǎn)時(shí)觸發(fā)，具體可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行設(shè)定，本發(fā)明對(duì)此不做具體限定。

在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，上述第一時(shí)長可以根據(jù)該輸入電感的感量、該輸入電感的電流和功率變換電路的交流輸入電壓確定。具體的，第一時(shí)長可以但不限于根據(jù)如下公式確定：

其中，T_on為第一時(shí)長，L_pfc為該輸入電感的感量，i_in為該輸入電感的電流，v_in為功率變換電路的交流輸入電壓，Δt_on為導(dǎo)通補(bǔ)償量；在功率變換電路的交流輸入電壓瞬時(shí)值小于功率變換電路的母線電容Cpfc電壓的一半時(shí)，導(dǎo)通補(bǔ)償量Δt_on可以為0，在功率變換電路的交流輸入電壓瞬時(shí)值不小于功率變換電路的母線電容Cpfc電壓的一半時(shí)，導(dǎo)通補(bǔ)償量Δt_on可以不為0。

根據(jù)上述公式確定出的第一時(shí)長T_on也可以根據(jù)硬件延遲等不確定因素再進(jìn)行微調(diào)。

在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，第二時(shí)長可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)定為固定值，節(jié)省運(yùn)算資源，控制簡單。

在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例中，第二時(shí)長也可以不為固定值，例如每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，可以根據(jù)如下公式確定：

其中，T_off為第二時(shí)長，L_pfc為該輸入電感的感量，i_in為該輸入電感的電流，v_c為功率變換電路的母線電容電壓，v_in為功率變換電路的交流輸入電壓，Δt_off為關(guān)斷補(bǔ)償量。

上述第二時(shí)長的確定方式僅為示例，在本發(fā)明的其它具體實(shí)施例中，第二時(shí)長也可以采用其它方式確定。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明實(shí)施例中，導(dǎo)通補(bǔ)償量Δt_on和關(guān)斷補(bǔ)償量Δt_off可以為正數(shù)、零或負(fù)數(shù)，可以為固定補(bǔ)償量，也可以根據(jù)輸入電壓、輸出電壓、電感量變化以及輸出負(fù)載進(jìn)行運(yùn)算調(diào)節(jié)或外部電路補(bǔ)償，本發(fā)明對(duì)此不做具體限定。

下面以本發(fā)明實(shí)施例提供的控制方法應(yīng)用于圖1所示的單路圖騰柱PFC電路為例，對(duì)具體控制流程進(jìn)行說明。

在圖1所示的單路圖騰柱PFC電路的交流輸入電壓的正半周時(shí)，工頻橋臂上的開關(guān)管Qsr1處于關(guān)斷狀態(tài)，開關(guān)管Qsr2處于導(dǎo)通狀態(tài)，高頻橋臂上的開關(guān)管Q2為主開關(guān)管，開關(guān)管Q1為續(xù)流開關(guān)管。當(dāng)檢測(cè)到輸入電感L1電流即將過零點(diǎn)時(shí)，控制主開關(guān)管Q2處于導(dǎo)通狀態(tài)、續(xù)流開關(guān)管Q1處于關(guān)斷狀態(tài)，此時(shí)，輸入電感L1電流上升，電流從AC流經(jīng)主開關(guān)管Q2、開關(guān)管Qsr2回到AC；經(jīng)過第一時(shí)長Ton后，控制主開關(guān)管Q2處于關(guān)斷狀態(tài)，續(xù)流開關(guān)管Q1處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)，輸入電感L1電流下降，電流從AC流經(jīng)續(xù)流開關(guān)管Q1、母線電容以及后面的負(fù)載、開關(guān)管Qsr2回到AC。通過控制續(xù)流開關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí)長，即上述第二時(shí)長T_off，可以允許輸入電感L1電流反向，并可以控制續(xù)流開關(guān)管Q1的關(guān)斷反向電流的大小，保證有足夠的電流來抽取和釋放主開關(guān)管Q2和續(xù)流開關(guān)管Q1的寄生結(jié)電容的電荷，從而實(shí)現(xiàn)主開關(guān)管Q2的零電壓開通。

在圖1所示的單路圖騰柱PFC電路的交流輸入電壓的負(fù)半周時(shí)，工頻橋臂上的開關(guān)管Qsr2處于關(guān)斷狀態(tài)，開關(guān)管Qsr1處于導(dǎo)通狀態(tài)，高頻橋臂上的開 關(guān)管Q1為主開關(guān)管，開關(guān)管Q2為續(xù)流開關(guān)管。具體控制流程與交流輸入電壓的正半周類似，在此不再詳述。

較佳的，在功率變換電路的交流輸入電壓過零點(diǎn)時(shí)，還可以控制功率變換電路中的工頻橋臂上的兩個(gè)開關(guān)管同時(shí)處于關(guān)斷狀態(tài)指定時(shí)長，通過功率變換電路的交流輸入電壓使工頻橋臂上的開關(guān)管的體二極管完成反向恢復(fù)，避免反向恢復(fù)電流過大。

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也表明，PFC電路采用本發(fā)明實(shí)施例提供的控制方法，能夠用簡單算法實(shí)現(xiàn)功率變換的功能，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高頻橋臂開關(guān)管的零電壓開通。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例提供的功率變換電路的控制方法，相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種功率變換電路的控制裝置，如圖4所示，包括：

檢測(cè)單元401，用于針對(duì)功率變換電路中的每個(gè)輸入電感，檢測(cè)該輸入電感的電流；

控制單元402，用于當(dāng)檢測(cè)到該輸入電感的電流過零點(diǎn)時(shí)，控制該輸入電感連接的高頻橋臂上的主開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)第一時(shí)長，并控制該輸入電感連接的高頻橋臂上的續(xù)流開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)；在控制該主開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)第一時(shí)長后，控制該主開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，并控制該續(xù)流開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)第二時(shí)長。

其中，在功率變換電路的交流輸入電壓的正半周，高頻橋臂上的主開關(guān)管為位于下橋臂的開關(guān)管，續(xù)流開關(guān)管為位于上橋臂的開關(guān)管；在功率變換電路的交流輸入電壓的負(fù)半周，高頻橋臂上的主開關(guān)管為位于上橋臂的開關(guān)管，續(xù)流開關(guān)管為位于下橋臂的開關(guān)管。

較佳的，控制單元402，具體用于根據(jù)如下公式確定第一時(shí)長：

其中，T_on為第一時(shí)長，L_pfc為該輸入電感的感量，i_in為該輸入電感的電流， v_in為功率變換電路的交流輸入電壓，Δt_on為導(dǎo)通補(bǔ)償量。

進(jìn)一步的，控制單元402，具體用于根據(jù)如下公式確定第二時(shí)長：

其中，T_off為第二時(shí)長，L_pfc為該輸入電感的感量，i_in為該輸入電感的電流，v_c為功率變換電路的母線電容電壓，v_in為功率變換電路的交流輸入電壓，Δt_off為關(guān)斷補(bǔ)償量。

較佳的，控制單元402，還用于在功率變換電路的交流輸入電壓過零點(diǎn)時(shí)，控制功率變換電路中的工頻橋臂上的兩個(gè)開關(guān)管同時(shí)處于關(guān)斷狀態(tài)指定時(shí)長。

綜上所述，采用本發(fā)明實(shí)施例提供的功率變換電路的控制方案，能夠?qū)崿F(xiàn)高頻橋臂開關(guān)管的零電壓開通，減小電路損耗，提高電路效率。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。