[发明专利]基于三角波脉冲调制的全数字单周期功率因数校正电路

摘要

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及基于三角波脉冲宽度调制的全数字单周期功率因数校正电路。本发明的技术方案包括Boost功率变换器、数模转换电路和控制电路；其中，控制电路包括输出电压差分模块、电压环路补偿模块、数值计算模块、PWM模块和栅驱动模块。本发明的有益效果为，可以不需要复杂结构的输入电流采样电路或高速模数转换器来获得Boost电感电流的平均值，而是通过较简单的控制结构和较少的控制电路硬件资源，确保单周期PFC变换器在全负载情况下获得高功率因数，低THD。

主权项

基于三角波脉冲调制的全数字单周期功率因数校正电路，包括Boost功率变换器、采样电路、控制电路和数模转换电路；所述Boost功率变换器由整流桥、滤波电容C1、功率NMOS管、续流二极管、电感和输出电容C2构成；所述采样电路由第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3构成；整流桥的第一输出端通过电感后接续流二极管的正极；续流二极管的负极接输出端电容C2的一端；续流二极管与输出端电容C2的连接点依次通过第一电阻R1和第二电阻R2后接输出电容C2的另一端、第三电阻R3的一端和功率NMOS管的源极；电感与续流二极管的连接点接功率NMOS管的漏极；整流桥的第一输出端通过滤波电容C1后接整流桥的第二输出端和第三电阻R3的另一端；所述数模转换电路的第一输入端接第一电阻R1与第二电阻R2的连接点，其第二输入端接第三电阻R3的另一端；所述数模转换电路的第一输入端用于接收第一电阻R1和第二电阻R2分压后的电压信号，并将其转换为数字电压信号后发送到控制电路；所述数模转换电路的第二输入端用于检测并接收第三电阻R3上的电流信号，将其转换为数字电流信号后发送到控制电路；所述数模转换电路采样的时钟频率等于功率因数校正电路采样的时钟频率；所述控制电路包括输出电压差分模块、电压环路补偿模块、数值计算模块、PWM模块和栅驱动模块；所述输出电压差分模块为被减数为固定值的减法器，该减法器的减数输入端为数模转换电路输出的数字电压信号；所述电压环路补偿模块包括第一增益模块、第二增益模块、第三增益模块，第一单位时间延迟模块、第二单位时间延迟模块和累加器；所述第一增益模块的输入端接减法器的输出端，其输出端接累加器的第一输入端；第一单位时间延迟模块的输入端接减法器的输出端，其输出端接第二增益模块的输入端；第二增益模块的输出端接累加器的第二输入端；累加器的输出端接第三增益模块的输入端和第二单元时间延迟模块的输入端；第二单位时间延迟模块的输出端接累加器的第三输入端；所述数值计算模块包括乘法器和除法器；所述乘法器的第一输入端接数字电压信号，其第二输入端接第三增益模块的输出端，其输出端接除法器的第一输入端；除法器的第二输入端接数字电流信号，其输出端接PWM模块的输入端；PWM模块的输出端接栅驱动模块的输入端；栅驱动模块的输出端接功率NMOS管的栅极；所述PWM模块用于将除法器模块输出的占空比信号转换为相应开关周期内的三角波PWM电平输出；所述数模转换电路由输出电压转换器和输入电流转换器构成；输出电压转换器的输入端为数模转换电路的第一输入端，其输出端输出数字电压信号；输入电流转换器的输入端为数模转换电路的第二输入端，其输出端输出数字电流信号。