[发明专利]提高隔离型三电平PFC变换器PF的控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种提高隔离型三电平PFC变换器PF的控制系统及方法。该系统包括隔离型三电平PFC变换器和数字处理控制器，其中隔离型三电平PFC变换器包括交流输入电源、二极管整流桥、输入电感和半桥三电平直流变换器，交流输入电源连接二极管整流桥的输入端，二极管整流桥的输出端经输入电感接入半桥三电平直流变换器的输入端；其中数字处理控制器包括ADC模块、数据处理模块和PWM脉冲宽度调制模块；所述PWM脉冲宽度调制模块的输出端经驱动电路接入隔离型三电平PFC变换器中各开关管的栅极。本发明提出的提高三电平隔离型PFC变换器PF的控制系统及方法，能够有效控制变换器的输入电流波形为纯正弦，将PF提高至1。

技术领域

本发明属于电力电子变换技术中的控制技术领域，特别是一种提高隔离型三电平PFC变换器PF的控制系统及方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，对电能变换装置中输入电流谐波和输入功率因数(Power Factor,PF)的要求越来越高，功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)变换器得到了广泛研究与应用。PFC变换器主要分为有源和无源两种，其中有源PFC具有体积小、重量轻、输入功率因数高和效率高等优点。以电路结构来划分，可以将有源PFC分为两级PFC电路和单级PFC电路。两级PFC电路通常由前级的功率因数预调节器和后级DC/DC变换器组成，其中PFC级用于实现输入电流整形，后级DC/DC变换器实现隔离和电压变换调节功能。两级PFC方案技术成熟，具有高功率因数、高调压精度和高反应速度等优良的性能，但至少需要两套控制电路，增加了成本和复杂度。单级PFC电路将变换器PFC级和DC/DC级的开关管和控制电路共用，具有结构简单、成本低和效率高等优点，其电路拓扑结构和控制方法成为了当今PFC技术的研究热点。

目前，PFC变换器的控制方式分为模拟控制和数字控制。经过多年的研究与发展，模拟控制技术已经非常成熟，由于控制方法的简单性和低实现成本，在电源领域包括功率因数校正电路中，占据主导性市场份额。模拟控制的局限性越来越不能够满足当今能源标准在效率、电磁干扰(EMI)等方面的要求，而现有的数字控制往往存在方法复杂、难于实现的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制方法简单、易于数字实现的提高隔离型三电平PFC变换器PF的控制系统及方法，有效控制输入电流波形正弦化，提高变换器PF。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种提高隔离型三电平PFC变换器PF的控制系统，包括隔离型三电平PFC变换器和数字处理控制器，其中：

所述隔离型三电平PFC变换器包括交流输入电源v_in、二极管整流桥RB、输入电感L_i和半桥三电平直流变换器，其中交流输入电源v_in连接二极管整流桥RB的输入端，二极管整流桥RB的正输出端连接输入电感L_i，二极管整流电路RB的负输出端为参考零电位点，与半桥三电平直流变换器的输入端相连接，二极管整流桥RB两端的电压为整流电压V_g；

所述数字处理控制器包括：ADC模块、数据处理模块和PWM脉冲宽度调制模块，在每个开关周期内二极管整流桥RB两端的整流电压信号V_g，半桥三电平直流变换器的直流母线电压信号V_dc和输出电压信号V_o，经采样调理电路送至数字处理控制器的ADC模块，ADC模块将各电压信号进行模数转换后送至数字处理控制器的数据处理模块，经过数据处理模块的运算和判断后得到各开关管的占空比控制信号，各开关管的占空比控制信号经数字处理控制器的PWM脉冲宽度调制模块输出，经驱动电路接至隔离型三电平PFC变换器中各开关管的栅极。