[发明专利]一种功率因数校正电路的控制装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率因数校正电路的控制装置及控制方法。

背景技术

目前的自动化的电气系统的结构如图1所示，执行相应功能的电路为 功率因数校正电路200，通过采样电路300反馈其输出信号给控制电路500， 以校正其功率因数(PF)，并获得想要达到的输出。

在通信电源产品领域，功率因数校正电路200为主功率电路，其所采 用的电感磁芯绝大多数为铁粉芯、铁硅铝、非晶材料、铁氧体等。

通信电源产品的控制电路500，通常通过模拟或数字控制方式，来实现 传统的PI控制。传统的PI控制方式具有实现简单，参数整定方便的优点。 从目前产品和文献中记载来看，采用模拟或数字控制的通信电源产品，都 采用固定增益的PI控制方式对功率因数校正电路200进行控制实现。

由于制作电感用的磁性材料自身固有的特性，其在直流磁化力下磁导 率均有明显的下降，因此功率因数校正电路200的电感的电感值将随直流 磁化力增大而减小。并且，由于功率因数校正电路200的电流环带宽与功 率因数校正电路200的电感的电感值成反比，随着输出负载加大，直流磁 化力将增大，导致功率因数校正电路200的电感的电感值下降，从而功率 因数校正电路200电流环带宽不断增加。一般而言，在通信电源产品实际 应用中当输出由空载不断加载至满载时，功率因数校正电路200的电感的 电感值通常会有明显的下降，功率因数校正电路200的电流环带宽的改变 导致控制环路难以在全负载范围内满足相位裕量及增益裕量要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种功率因数校正电路的控制装置 及控制方法，使得使被控系统，即功率因数校正电路能达到最好的系统动 态响应，最佳的源调整率和负载调整率及最好的稳定性。即理想控制系统 的闭环Bode图应该包含三个特性：足够的相位裕量、宽的增益带宽，以及 高增益。高的相位裕量用于阻尼振荡并缩短瞬态调节时间，宽的增益带宽 允许电源系统快速响应输入电压和输出负载的突变，高增益用于保证良好 的源调整率和负载调整率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种功率因数校正电路的控制装置，包括：采样电路、驱动电路和控 制电路；所述控制电路包括：处理单元；所述采样电路采集所述功率因数 校正电路的状态信号，并传送到所述处理单元；所述处理单元根据该状态 信号控制所述控制电路的输出参数，以控制所述驱动电路；所述驱动电路 输出相应的驱动信号，以控制所述功率因数校正电路。

其中，该功率因数校正电路由输入电路输入所驱动。而所述功率因数 校正电路的状态信号一般为其连续变化的物理量。当然，也可用数字化离 散的方式进行采集其状态信号等。

采用上述技术方案的功率因数校正电路的控制装置，能根据功率因数 校正电路在工作中相应状态的变化，如电解电容容量的改变、电感随直流 偏置及频率、温度的改变等，所述控制电路也相应地调整其输出参数，来 保证幅频穿越频率基本不变，以达到控制目的。

其中，控制所述控制电路的输出参数，包括采用相应的改变PI控制的 比例系数的方法。

进一步来说，所述控制电路选择包括：被所述处理单元控制的Buck 变换器、Buck-Boost变换器、Cuk变换器、Zeta变换器或者Sepic变换器。

进一步来说，所述控制电路包括：包含被所述处理单元控制的Boost 变换器。

其中，所述处理单元选择包括：模拟控制器、数字控制器或者可编程 控制器。

进一步来说，包括可编程控制器的所述处理单元进一步采用现场可编 程门阵列(FPGA)。

进一步来说，采用模拟控制器的所述处理单元进一步采用拨码开关。

进一步来说，所述采样电路采集所述功率因数校正电路的状态信号包 括：所述功率因数校正电路的电流信息。

进一步来说，所述采样电路还采集由所述输入电路输入到所述功率因 数校正电路的电流和电压信息，并送于所述处理单元。

采用上述技术方案的功率因数校正电路的控制装置还能够：根据输入 电路的输入电流和电压的改变，所述控制电路也相应地调整其输出参数， 来保证幅频穿越频率基本不变，以达到控制目的。

本发明还提供了采用所述的功率因数校正电路的控制装置的控制方 法，包括如下步骤：