CN204706890U

CN204706890U - 一种简易的pfc电路中的二次纹波消除装置

Info

Publication number: CN204706890U
Application number: CN201520349711.XU
Authority: CN
Inventors: 王武; 闫凯歌; 林琼斌; 蔡逢煌; 柴琴琴
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2015-05-27
Filing date: 2015-05-27
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2025-05-27

Abstract

本实用新型公开了一种简易的PFC电路中的二次纹波消除装置，包括一PFC电路，所述二次纹波消除装置包括一交流信号源、一直流信号源、一电阻、一电感、一模拟加法器、一模拟除法器；所述PFC电路中电压环的误差输出信号除以修正装置产生的信号后，再与输入电压信号相乘，得到所需的参考电流，从而达到消除电压环二次纹波对输入电流的影响，本实用新型中的二次纹波消除装置设计简单，易于实现，能有效抑制电压环中的二次纹波对输入电流波形的影响。

Description

一种简易的PFC电路中的二次纹波消除装置

技术领域

本实用新型属于电力电子装置的控制领域，特别涉及一种简易的PFC电路中的二次纹波消除装置。

背景技术

单相功率因数校正的直流输出电压中包含一个固有的二次纹波分量，大部分控制策略都是针对电压环和电流环的双环控制，电压环根据电压误差信号经过电压环PI模块后输出信号G，输出信号G和输入电压信号相乘，得到所需的参考的电流。输出电压中的二次纹波分量会影响到G，进而影响到参考电流，使参考电流产生波形畸变。为抑制二次纹波对电流环影响，一般电压环PI参数都取的很小，但是在负载功率切换时，***的动态响应较差，输出电压会有较大的超调或跌落，对设备的安全可靠运行不利。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种简易的PFC电路中的二次纹波消除装置，用以解决PFC电路中电压环PI参数较大时二次纹波造成输入电流畸变的问题。

本实用新型采用以下方案实现：一种简易的PFC电路中的二次纹波消除装置，包括一PFC电路，所述二次纹波消除装置包括一交流信号源、一直流信号源、一电阻、一电感、一模拟加法器以及一模拟除法器；所述交流信号源的一端连接至所述电感的一端，所述电感的另一端连接至所述电阻的一端与所述模拟加法器的一输入端，所述交流信号源的另一端连接至所述电阻的另一端与所述直流信号源的负极，所述直流信号源的负极接地，所述直流信号源的正极连接至所述模拟加法器的另一输入端，所述模拟加法器的输出端连接至所述模拟除法器的一输入端。

进一步地，所述PFC电路包括一电压环PI与一模拟乘法器；所述电压环PI的输出端连接至所述模拟除法器的另一输入端；所述模拟除法器的输出端连接至所述模拟乘法器的一输入端。

进一步地，所述交流信号源为二倍工作频率的交流信号源。

较佳的，其中所述交流信号源、电感与电阻相互串联，可在电阻上产生所需相位的交流信号，所述电阻上的交流信号与直流信号源进入加法器，产生所需的修正信号。PFC电路中产生的电压环PI输出信号G除以修正信号，然后再和输入电压信号相乘，可产生所需的参考电流。

相较于现有技术，本实用新型通过将PFC电路中电压环的误差输出信号除以修正装置产生的信号后，再与输入电压信号相乘，得到所需的参考电流，从而达到消除电压环二次纹波对输入电流的影响。与现有技术相比，本实用新型中的二次纹波消除装置设计简单，易于实现，能有效抑制电压环中的二次纹波对输入电流波形的影响。

附图说明

图1为本实用新型中PFC电路中的二次纹波消除装置的电路示意图。

图2为本实用新型中计算PFC电路中G_or的方法示意图。

图3为本实用新型中稳态时修正前后G和G_o的示意图。

图4为本实用新型中负载功率切换时修正前后G和G_o的示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。

本实施例提供一种简易的PFC电路中的二次纹波消除装置，如图1所示，包括一PFC电路，所述二次纹波消除装置包括一交流信号源、一直流信号源、一电阻、一电感、一模拟加法器以及一模拟除法器；所述交流信号源的一端连接至所述电感的一端，所述电感的另一端连接至所述电阻的一端与所述模拟加法器的一输入端，所述交流信号源的另一端连接至所述电阻的另一端与所述直流信号源的负极，所述直流信号源的负极接地，所述直流信号源的正极连接至所述模拟加法器的另一输入端，所述模拟加法器的输出端连接至所述模拟除法器的一输入端。

在本实施例中，所述PFC电路包括一电压环P I与一模拟乘法器；所述电压环P I的输出端连接至所述模拟除法器的另一输入端；所述模拟除法器的输出端连接至所述模拟乘法器的一输入端。

在本实施例中，所述交流信号源为二倍工作频率的交流信号源。

在本实施例中，较佳的，其中所述交流信号源、电感与电阻相互串联，可在电阻上产生所需相位的交流信号，所述电阻上的交流信号与直流信号源进入加法器，产生所需的修正信号。PFC电路中产生的电压环PI输出信号G除以修正信号，然后再和输入电压信号相乘，可产生所需的参考电流。

在本实施例中，所述二次纹波消除装置在PFC电路中的消除二次纹波造成输入电流畸变的问题的具体步骤如下：

步骤S1：确定市电频率ω、市电电压有效值U_rms、Boost输出电容C，输出参考电压U_ref等参数的大小。

步骤S2:确定输入电压采样系数k_d，电感电流采样系数k_s，输出电压采样系数k_v。

步骤S3:确定电压环PI参数k_p、k_i。

步骤S4:计算直流输出电压二次纹波表达式稳态时，输出电压的瞬时值为：

U_{o} = U_{r e f} + u_{o r} (t) = U_{r e f} - \frac{I_{o}}{2 ω C} s i n (2 ω t) .

步骤S5:根据功率守恒得G中的直流量

G_{d c} = \frac{k_{s} U_{o} I_{o}}{k_{d} U_{r m s}^{2}} .

步骤S6：根据G_or(t)＝-k_vk_pu_or(t)-k_vk_i∫u_or(t)dt，如图2所示。得到G中的二次纹波表达式

步骤S7：根据步骤S5和S6得二次纹波幅值和直流量之比

α = \frac{G_{r}}{G_{d c}} = \frac{k_{v} k_{d} {U_{r m s}}^{2}}{2 k_{s} {ωCU}_{o}} \sqrt{\frac{{k_{i}}^{2}}{4 ω^{2}} + {k_{p}}^{2}},

且可以看出α和都和输出电流无关，由于稳态时U_o等于参考值U_ref，因此α和都近似为常数。G表示为：

步骤S8:根据α和值来选择交流信号源和直流信号源，电感，电阻的大小。直流信号源选为1V，交流信号源和电阻电感的值要满足和且使交流信号源初始相位和市电相位相同，可得修正装置的输出为

步骤S9:利用除法器，得到修正后的如图3、4所示，可见修正后的G_o中的二次纹波分量大大减小了，而且在负载功率切换时无需对修正装置的参数进行修改。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims

1.一种简易的PFC电路中的二次纹波消除装置，包括一PFC电路，其特征在于：所述二次纹波消除装置包括一交流信号源、一直流信号源、一电阻、一电感、一模拟加法器以及一模拟除法器；所述交流信号源的一端连接至所述电感的一端，所述电感的另一端连接至所述电阻的一端与所述模拟加法器的一输入端，所述交流信号源的另一端连接至所述电阻的另一端与所述直流信号源的负极，所述直流信号源的负极接地，所述直流信号源的正极连接至所述模拟加法器的另一输入端，所述模拟加法器的输出端连接至所述模拟除法器的一输入端。

2.根据权利要求1所述的一种简易的PFC电路中的二次纹波消除装置，其特征在于：所述PFC电路包括一电压环PI与一模拟乘法器；所述电压环PI的输出端连接至所述模拟除法器的另一输入端；所述模拟除法器的输出端连接至所述模拟乘法器的一输入端。

3.根据权利要求1所述的一种简易的PFC电路中的二次纹波消除装置，其特征在于：所述交流信号源为二倍工作频率的交流信号源。