[实用新型]一种用于功率因数校正的单周期PWM调制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电能变换装置的交流-直流变换器领域，具体涉及一种用于功率因数校正的单周期PWM调制器。

背景技术

伴随着电力电子技术的广泛应用，电网谐波污染的危害越来越引起人们的关注，对电能变换装置的输入功率因数(PF)及输入电流总谐波失真(THD)的要求也越来越高。因此，用电设备的功率因数校正技术一直是业界十分关注的课题。单周期技术是一种90年代发展起来的非线性大信号PWM控制技术，其通过控制开关的占空比，使得每一个开关周期中开关变量的平均值正比于控制参考量。将单周期控制技术应用于功率因数校正，有着很多相对于传统控制技术的优势，这种控制方法取消了传统控制方法中的乘法器，使得控制电路简洁、动态响应快、稳定性好易于实现，是一种很好的控制方法。

参考图1，单相功率因数校正的单周期控制方程为：R_S×I_in＝V_m×(1-d)，式中R_S为输入电流取样电阻，I_in为输入电流，V_m为经放大后的误差信号，d为控制开关的占空比，公式右边的部分的功能为PWM调制器。现有单相单周期功率因数校正技术PWM调制器的实现方案为：输出电压经取样后，与参考基准一同送入误差放大器，误差放大器的输出作为积分器的输入同时送入减法器；复位时钟脉冲信号送入积分器的复位端同时送入RS触发器的S端，积分器及复位时钟信号发生器构成锯齿波发生器的功能；减法器的输出送入比较器与公式左边的控制参考量相比较，比较器的输出送入RS触发器的R端，由RS触发器的Q端得到所需的PWM输出，其工作原理示意框图请参见图2。

针对该现有实现方案进行分析，由该方案的电路可见，该电路的积分器在一个时钟周期积分电压的最大值，即锯齿波的最大值必须与误差放大器的输出Vm的值严格相等，这样才能当占空比d取值为0到1时，(1-d)的值为1到0，否则就不能正确的实现公式右侧PWM调制器的功能。这就要求现有单相单周期功率因数校正技术PWM调制器实现电路的工作频率必须与积分器的积分参数完全配套，也就是说，工作时钟一变，积分器的积分参数必须跟着变，否则就会产生运算误差甚至错误的结果，这就使得功率因数校正的效果大受影响。且在实际应用中，积分器的积分参数是由积分电阻及积分电容决定的，由于元器件的温度特性因素，工作频率与积分参数都会存在漂移，不可能完全配套。退一步讲，即使不考虑温度特性的影响及变换工作频率的不便，仅细调积分器输出的最大值与积分器输入电压严格相等，就十分麻烦及费时，因而必然会影响该技术的有效应用。

实用新型内容

为了解决现有单周期功率因数校正技术PWM调制器存在的问题，即因其工作频率必须与积分器的积分参数配套以及元器件的温度特性因素带来的不利影响，而导致功率因数校正的效果大受影响的缺陷，本实用新型提出一种用于功率因数校正的单周期PWM调制器。

一种用于功率因数校正的单周期PWM调制器，包括误差放大器、积分器、复位时钟信号发生器和比较器，误差放大器的两输入端接收参考基准电压和采样电压，误差放大器的输出端连接积分器的输入端，积分器的输出端连接反相放大器的反相输入端，反相放大器的输出端连接比较器的输入端，比较器的输出端输出脉冲宽度调制波，复位时钟信号发生器的输出端连接积分器的复位端，其特征在于，PWM调制器还包括低通滤波器，所述低通滤波器的输入端连接所述积分器的输出端，所述低通滤波器的输出端连接所述反相放大器的同相输入端。

进一步地，还包括RS触发器，RS触发器的R端连接比较器的输出端，RS触发器的S端连接复位时钟信号发生器的输出端，RS触发器的Q端输出脉冲宽度调制波。

进一步地，所述低通滤波器的通带截止频率为时钟信号发生器的工作频率的1/120～1/80，所述低通滤波器的通带增益为1±0.02倍。

进一步地，所述低通滤波器为二阶低通滤波器。

进一步地，所述积分器的积分电容串联有电阻。

进一步地，所述反相放大器的增益为1±0.02倍。

本实用新型的技术效果体现在：

本实用新型提出一种单周期功率因数校正技术PWM调制器的实现方案，通过低通滤波器得到本实用新型方案所需的参考电平，并通过波形运算，来得到本实用新型方案PWM调制器所需的锯齿波，使得单周期控制方程等号右边的PWM调制器可工作于所需的任何频率，而无需顾及积分器积分参数的配套，同时完全消去了元器件温度特性的影响，有效地克服了现有实现方案的缺陷。