[发明专利]电源装置的交流电压有效值估算方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种电源装置的交流电压有效值估算方法和一种电源装置的交流电压有效值估算装置。

背景技术

随着电力电子器件的发展，有源PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)以功率因数高、谐波电流小、输出电压稳定等优点得到了广泛应用，例如在空调领域，压缩机与风机的直流电源均通过有源PFC得以校正。

有源PFC最常用的控制策略是峰值、滞环、平均电流以及单周期控制等方式。其中，有些算法需要对整流桥交流侧电压V_ac或整流桥的输出电压V_bd进行采样，以达到较为理想的控制目的；而即使有些算法在对开关器件的控制过程中并不需要V_ac的数值，但为了完成某些特殊的功能，譬如在电量、功率因数的计算中需要输入电压的有效值，因此也需要对V_ac进行采样或估算。

相关技术中，整流桥的输出电压V_bd一般以其所在电路特性进行估算，例如通过一种状态观测器来获取整流桥的输出电压V_bd，该状态观测器就是依据PFC关断时的电路方程来构造的。不过目前大部分算法在理论上存在缺陷，并不能在PFC关断或开启的任何状态获得整流桥的输出电压V_bd的准确值。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种电源装置的交流电压有效值估算方法，在PFC电路关闭与开启的任何状态都能获取准确的整流桥输出的电压瞬时值，从而可计算出交流侧电压有效值，且无需增加电压采样电路以达到降低成本的目的。

本发明的另一个目的在于提出一种电源装置的交流电压有效值估算装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种电源装置的交流电压有效值估算方法，其中，所述电源装置包括整流桥和功率因素校正PFC电路，所述交流电压有效值估算方法包括以下步骤：采样所述PFC电路的每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流，并采样所述PFC电路的输出电压；通过PFC单周期控制算法获取所述PFC电路中开关管的占空比；根据所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流、所述PFC电路的输出电压和所述开关管的占空比建立等效电路以计算所述整流桥输出的电压瞬时值；以及根据所述整流桥输出的电压瞬时值和所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流估算出输入到所述整流桥的交流电压有效值。

根据本发明实施例的电源装置的交流电压有效值估算方法，通过采样到的每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流、采样到的PFC电路的输出电压以及获取的开关管的占空比来构建等效电路，然后通过求解等效电路方程来计算整流桥输出的电压瞬时值，从而可计算出输入到整流桥的交流电压有效值，这样不仅在PFC电路关闭与开启的任何状态都能获取准确的整流桥输出的电压瞬时值和计算输入到整流桥的交流电压有效值，且无需增加电压采样电路以达到降低成本的目的。

根据本发明的一个实施例，所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流的采样时刻设置在所述开关管导通时间的1/2处。

根据本发明的一个实施例，根据以下公式计算所述整流桥输出的电压瞬时值：

V_{bd_est}＝(1-d)V_dc+L·pI_{dc_samp}

其中，V_{bd_est}为所述整流桥输出的电压瞬时值，d为所述开关管的占空比，V_dc为所述PFC电路的输出电压，L为所述PFC电路中电感器的感抗，p为微分算子，I_{dc_samp}为所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流的采样值。

根据本发明的一个实施例，根据所述整流桥输出的电压瞬时值和所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流估算出输入到所述整流桥的交流电压有效值，具体包括：对所述整流桥输出的电压瞬时值进行平方处理，并对平方后的所述整流桥输出的电压瞬时值进行低通滤波处理和开方运算处理以获得第一交流电压有效值；对所述整流桥输出的电压瞬时值进行峰值检测后，再进行比例放大以获得第二交流电压有效值；根据所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流选择所述第一交流电压有效值或所述第二交流电压有效值为输入到所述整流桥的交流电压有效值。