一種pfc電路輸出電壓濾波裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種PFC電路輸出電壓濾波裝置，包括采用電壓環與電流環雙環控制的Boost PFC電路，還包括交流信號源、第一加法器、第一乘法器、設置在Boost PFC電路輸出負載端的電壓采樣器。所述Boost PFC電路中的輸出電壓采樣信號加上補償信號，對輸出電壓二次紋波進行濾除后，再與參考電壓信號相比較，送入到PFC控制電路中。本實用新型中的二次紋波消除裝置設計簡單，能有效抑制二次紋波對輸入電流波形的影響，在此基礎上，增大電壓環截止頻率，改善系統動態響應。
【專利說明】
一種PFC電路輸出電壓濾波裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及電力電子裝置的控制領域，特別是一種PFC電路輸出電壓濾波裝 置。
【背景技術】
[0002 ]單相功率因數校正的直流輸出電壓中包含一個固有的二次紋波分量，大部分控制 策略都是針對電壓環和電流環的雙環控制，電壓環根據電壓誤差信號經過補償器后輸出信 號G，G和輸入電壓信號相乘，得到所需的參考的電流。輸出電壓中的二次紋波分量會影響到 G，進而影響到參考電流，使輸入電流產生波形畸變。為抑制二次紋波對電流環影響，一般是 將采樣到的輸出電壓進行低通濾波，或者將電壓控制環的截止頻率取的較低，但是這樣也 會將有用信號濾除，在發生擾動時，系統的動態響應較差，輸出電壓會有較大的波動，對設 備的安全可靠運行不利。也有研究人員設計陷波器，專門對二次紋波進行濾除，但陷波器的 搭建也較為復雜。
【發明內容】
[0003] 有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種PFC電路輸出電壓濾波裝置，用以減小輸 出電壓采樣信號中的二次紋波，使用該濾波器后，可增大電壓環控制參數，加速系統對負載 切換的動態響應，且不會造成輸入電流畸變。
[0004] 本實用新型采用以下方案實現:一種PFC電路輸出電壓濾波裝置，包括采用電壓環 與電流環雙環控制的Boost PFC電路，還包括交流信號源、第一加法器、第一乘法器、設置在 Boost PFC電路輸出負載端的電壓米樣器;所述第一乘法器的第一輸入端以及第二輸入端 分別連接至電壓環控制電路中的電壓補償器的輸出端以及所述交流信號源，所述第一乘法 器的輸出端以及所述電壓采樣器的輸出端分別連接至所述第一加法器的第一輸入端、第二 輸入端，所述第一加法器的輸出端連接至電壓環控制電路。
[0005] 進一步地，所述電壓環控制電路包括第二乘法器、電壓補償器、第二加法器，所述 第二乘法器的輸入端分別連接至所述Boost PFC電路的輸入電壓采樣器、所述電壓補償器 的輸出端，所述第二乘法器的輸出端連接至電流環控制電路，所述電壓補償器的輸入端連 接至第二加法器的輸出端，所述第二加法器的兩個輸入端分別連接至參考電壓輸入端、所 述第一加法器的輸出端。
[0006] 進一步地，所述電流環采用電流環控制電路，所述電流環控制電路包括第三加法 器、電流補償器;所述第三加法器的第一輸入端、第二輸入端分別連接至所述Boost PFC電 路的輸入電流引出端、所述第二乘法器的輸出端，所述第三加法器的輸出端連接至所述電 流補償器的輸入端，所述電流補償器的輸出端連接至所述Boost PFC電路的驅動開關管。
[0007] 較佳的，PFC電路中的采樣輸出電壓加上補償信號，對輸出電壓二次紋波進行濾 除，再與參考電壓信號相比較，送入到PFC控制電路中。交流信號源頻率為輸入側交流頻率 的二倍，且初始相位相同。電壓補償器輸出和交流信號送入乘法器，輸出電壓采樣信號和乘 法器輸出信號相加，得到濾波后的電壓信號，再將濾波后的電壓信號和參考電壓信號比較， 送入PFC控制電路。
[0008] 相較于現有技術，本實用新型將PFC的輸出電壓進行二次紋波濾除后，再與參考電 壓相比較，送入PFC控制電路。本實用新型中的濾波裝置設計簡單，能有效抑制二次紋波對 輸入電流波形的影響，在此基礎上，增大電壓環截止頻率，改善系統動態響應。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本實用新型的電路原理框圖。
[0010] 圖2為本實用新型實施例中濾波前的u。和濾波后的us。
[0011] 圖3為本實用新型實施例中低截止頻率時負載突變波形。
[0012] 圖4為本實用新型實施例中高截止頻率，無濾波時負載突變波形。
[0013]圖5為本實用新型實施例中高截止頻率，有濾波時負載突變波形。
【具體實施方式】
[0014] 下面結合附圖及實施例對本實用新型做進一步說明。
[0015] 如圖1所示，本實施例提供了一種PFC電路輸出電壓濾波裝置，包括采用電壓環與 電流環雙環控制的Boost PFC電路，還包括交流信號源、第一加法器、第一乘法器、設置在 Boost PFC電路輸出負載端的電壓米樣器;所述第一乘法器的第一輸入端以及第二輸入端 分別連接至電壓環控制電路中的電壓補償器的輸出端以及所述交流信號源，所述第一乘法 器的輸出端以及所述電壓采樣器的輸出端分別連接至所述第一加法器的第一輸入端、第二 輸入端，所述第一加法器的輸出端連接至電壓環控制電路。
[0016] 在本實施例中，所述電壓環控制電路包括第二乘法器、電壓補償器、第二加法器， 所述第二乘法器的輸入端分別連接至所述Boost PFC電路的輸入電壓采樣器、所述電壓補 償器的輸出端，所述第二乘法器的輸出端連接至電流環控制電路，所述電壓補償器的輸入 端連接至第二加法器的輸出端，所述第二加法器的兩個輸入端分別連接至參考電壓輸入 端、所述第一加法器的輸出端。
[0017] 在本實施例中，所述電流環采用電流環控制電路，所述電流環控制電路包括第三 加法器、電流補償器；所述第三加法器的第一輸入端、第二輸入端分別連接至所述Boost PFC電路的輸入電流引出端、所述第二乘法器的輸出端，所述第三加法器的輸出端連接至所 述電流補償器的輸入端，所述電流補償器的輸出端連接至所述Boost PFC電路的驅動開關 管T。
[0018] 較佳的，在本實施例中PFC電路中的采樣輸出電壓加上補償信號，對輸出電壓二次 紋波進行濾除，再與參考電壓信號相比較，送入到PFC控制電路中。交流信號源頻率為輸入 側交流頻率的二倍，且初始相位相同。電壓補償器輸出和交流信號送入乘法器，輸出電壓采 樣信號和乘法器輸出信號相加，得到濾波后的電壓信號，再將濾波后的電壓信號和參考電 壓信號比較，送入PFC控制電路。
[0019] 特別的，在本實施例中，確定交流輸入電壓頻率ω、市電電壓有效值Urms、B〇〇st輸 出電容C，輸出參考電壓Uref等參數的大小。
[0020] PFC輸出電壓中包含直流U。和交流分量Ucir: u。= Uo+Uor，
[0021] 其中
[0022] 根據輸入輸出功率平衡，
h
[0023] 穩態時，U。* Uref，故Uor又可與為：
[0024] 根據已知的ω、1]_、1]^、(：設計交流信號源的幅值大小，其幅值即為
[0025]將PFC控制電路中的G信號引出，利用乘法器，將交流信號和G相乘，乘法器輸出即 近似為負的的二次紋波GKsin(2c〇t) ? -U。!·。
[0026] 利用乘法器，將輸出電壓采樣信號和乘法器輸出信號相加，得到電壓US:Us = U。+ GKsin(2c〇 t) ? U。，這樣us中的二次紋波分量就減小了，再將us和參考電壓urrf相比較，送入 PFC控制電路即可，如附圖1所示，虛線方框內即為該濾波器。如附圖2所示，和濾波前的u。相 比，u s中的二次紋波含量明顯降低了。
[0027] 如附圖3所示，較低的電壓環截止頻率造成負載切換時動態過程較長，電壓波動 大。如附圖4和附圖5所示，增大電壓環截止頻率，負載突變時雖然都沒有發生大的波動，但 附圖4的電流波形有明顯畸變，而附圖5的電流仍然很接近正弦。
[0028] 值得一提的是，以上僅為本實用新型實施例中一個較佳的實施方案。但是，本實用 新型并不限于上述實施方案，凡按本實用新型方案所做的任何均等變化和修飾，所產生的 功能作用未超出本方案的范圍時，均屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1. 一種PFC電路輸出電壓濾波裝置，包括采用電壓環與電流環雙環控制的Boost PFC電 路，其特征在于:包括交流信號源、第一加法器、第一乘法器、設置在Boost PFC電路輸出負 載端的電壓采樣器;所述第一乘法器的第一輸入端以及第二輸入端分別連接至電壓環控制 電路中的電壓補償器的輸出端以及所述交流信號源，所述第一乘法器的輸出端以及所述電 壓米樣器的輸出端分別連接至所述第一加法器的第一輸入端、第二輸入端，所述第一加法 器的輸出端連接至電壓環控制電路。2. 根據權利要求1所述的一種PFC電路輸出電壓濾波裝置，其特征在于:所述電壓環控 制電路包括第二乘法器、電壓補償器、第二加法器，所述第二乘法器的輸入端分別連接至所 述Boost PFC電路的輸入電壓采樣器、所述電壓補償器的輸出端，所述第二乘法器的輸出端 連接至電流環控制電路，所述電壓補償器的輸入端連接至第二加法器的輸出端，所述第二 加法器的兩個輸入端分別連接至參考電壓輸入端、所述第一加法器的輸出端。3. 根據權利要求1所述的一種PFC電路輸出電壓濾波裝置，其特征在于:所述電流環采 用電流環控制電路，所述電流環控制電路包括第三加法器、電流補償器;所述第三加法器的 第一輸入端、第二輸入端分別連接至所述Boost PFC電路的輸入電流引出端、第二乘法器的 輸出端，所述第三加法器的輸出端連接至所述電流補償器的輸入端，所述電流補償器的輸 出端連接至所述Boost PFC電路的驅動開關管。
【文檔編號】H02M1/14GK205544919SQ201620243304
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月26日
【發明人】陳裕成
【申請人】漳州職業技術學院