电压平方外环的单相整流器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种电压平方外环的单相整流器，包括功率电路、辅助电路和控制电路，其中：所述功率电路完成单相AC-DC的功率变换；所述辅助电路完成对输入电流、输出电压、输出电流的瞬时检测和对原始PWM脉冲的驱动；所述控制电路接受所述辅助电路各种检测电量后，按照直接功率控制和单周期控制原理进行数字运算和逻辑处理，并得到最终原始驱动脉冲，经过驱动后输送到所述功率电路，控制功率器件的通断规律，使得所述功率电路完成功率因数校正，并输出稳定的直流电压。本实用新型可实现网侧单位功率因数的单相交流-直流变换，具有响应速度快、抗干扰能力强、适应较宽范围负载变化，且具有负载跟随特性，是理想单相功率因数校正方案。
【专利说明】电压平方外环的单相整流器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力电子变换【技术领域】的一种单相功率因数校正器(PFC)，具体地，涉及一种电压平方外环的单相整流器。
【背景技术】
[0002]为了抑制采用整流桥的单相AC-DC变换器产生的谐波电流，降低谐波电流干扰，使其符合谐波电流标准，需要采用单相有源功率因数校正(PFC)技术。单相有源功率因数校正技术具有多种控制策略，如双闭环控制、单周期控制等，都能获得很好的校正效果。其中采用单周期控制的单相有源PFC，功率因数校正效果好、动态响应快、鲁棒性强。但是在原理上单周期控制不涉及电压外环，但是为了稳定输出直流电压，必须增加电压外环。传统电压外环一般采用电压误差放大器，而不采用PID调节器，电压误差放大器的惯性较大，影响了单周期控制的动态响应速度。
[0003]直接功率控制是一种直接控制功率变化符合规定曲线的砰砰控制，在三相PWM整流器、三相有源滤波器以及三相潮流控制器等FACTS范畴的变换器当中得到了广泛的关注和研究，具有响应快速的优点。在单相有源PFC领域，尚没有这方面应用的先例，尤其没有综合直接功率控制和单周期控制的应用先例。
[0004]经过对采用单周期控制原理的单相有源功率因数校正器现有技术的检索，发现主要有以下代表性文献:
[0005][I]李东和阮新波.《高效率的BOOST型功率因数校正预调节器》.中国电机工程学报.V24，N0.10,2004.10:153-156，其主要技术特征是采用UC3854BN模拟控制器，电压误差放大器作为电压外环，响应速度受到影响。
[0006][2]胡宗波和张波等.((BOOST功率因数校正变换器单周期控制适用性的理论分析与实验验证》.中国电机工程学报.V25，N0.21,2005.11:19-23，其主要技术特征是采用电压误差放大器作为电压外环，响应速度受到影响，没有充分发挥单周期控制的优势。
[0007][3]何志远和韦巍.《基于虚拟磁链的PWM整流器直接功率控制研究》.浙江大学学报.V38，N0.12,2004.11:1619-1622，其主要技术特征是三相整流器响应速度快，但是由于采用砰砰控制，带来开关频率突变而是引入扰动和噪声，降低系统的可靠性，甚至使得系统的性能发生恶化。
[0008]综合以上，对单相有源功率因数校正器现有技术的检索发现，单周期控制和直接功率控制具有响应快的优点，但是电压外环限制了单周期的响应速度，传统直接功率控制开关频率剧烈变化带来系统的潜在不稳定。
实用新型内容
[0009]针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种电压平方外环的单相整流器，有效地结合两种控制算法的优点，并采用开关频率的调制策略，不采用砰砰控制，电路简单、算法容易、响应速度快，尤其适合负载变化范围较大工况下的功率因数校正。[0010]本实用新型提供一种电压平方外环的单相整流器，包括功率电路、辅助电路和控制电路，其中:所述功率电路完成单相AC-DC的功率变换；所述辅助电路连接所述功率电路，完成对输入电流、输出电压、输出电流的瞬时检测和对原始PWM脉冲的驱动，并将各种检测的电量输出到所述控制电路；所述控制电路一端连接所述辅助电路，另一端连接所述功率电路，所述控制电路接受所述辅助电路各种检测电量后，按照直接功率控制和单周期控制原理进行数字运算和逻辑处理，并得到最终原始驱动脉冲，经过驱动后输送到所述功率电路，控制功率器件的通断规律，使得所述功率电路完成功率因数校正，并输出稳定的直流电压；
[0011]所述控制电路包括电压平方控制外环电路和单周期控制内环电路，其中:
[0012]所述电压平方控制外环电路包括输出功率瞬时值计算电路、输出功率期望值计算电路、输出功率定标电路和电压平方PI调节电路，所述输出功率瞬时值计算电路的第一入口与所述辅助电路中的输出电压检测电路的输出端相连，第二入口与所述辅助电路中的输出电流检测电路的输出端相连，出口与所述输出功率期望值计算电路的第一入口相连；所述输出功率期望值计算电路的第二入口与所述电压平方PI调节电路的出口相连，出口与所述输出功率定标电路的入口相连；所述输出功率定标电路的出口分别与所述单周期控制内环电路中的外部复位积分电路的第一入口、减法电路的第一入口相连；所述电压平方PI调节电路的第一入口与所述辅助电路中的输出电压检测电路的输出端相连，第二入口为给定电压平方；
[0013]所述单周期控制内环电路包括脉冲发生电路、RS触发电路、外部复位积分电路、t匕较电路和减法电路，所述脉冲发生电路的出口与所述RS触发电路的第一入口相连；所述RS触发电路的第二入口与所述比较电路的出口相连，第一出口与所述外部复位积分电路的第二入口相连，第二出口与所述辅助电路中的驱动脉冲放大电路的输入端相连；所述外部复位积分电路的出口与所述比较电路的第一入口相连；所述比较电路的第二入口与所述减法电路的出口相连；所述减法电路的第二入口与所述辅助电路中的输入电流检测电路的输出端相连。
[0014]优选地，所述功率电路包括依次连接的整流电路、升压电路、分流电路和分压电路，其中:
[0015]所述整流电路包括并联于网侧的交流电容和由第一、第二、第三、第四二极管构成的单相整流桥，所述交流电容的两端并联于交流网侧，所述单相整流桥的第一桥臂包括串联的所述第一、第二二极管，所述单相整流桥的第二桥臂包括串联的所述第三、第四二极管，所述第一、第二桥臂的高端共阴极相连形成正极，所述第一、第二桥臂的低端共阳极相连形成负极，所述第一、第二桥臂的中点与所述交流电容的两端相连；
[0016]所述升压电路包括升压电感、反向快速恢复二极管、斩波功率器件和电解电容，所述升压电感的一端与所述整流电路中的所述单相整流桥正极相连，另一端与所述反向快速恢复二极管的阳极、所述斩波功率器件的集电极相连，所述反向快速恢复二极管的阴极与所述电解电容的正极相连后形成直流输出正极，所述斩波功率器件的发射电极与所述电解电容的负极相连后形成直流输出负极；
[0017]所述分流电路包括第一分流电阻、第二分流电阻，所述第一分流电阻的一端与所述整流电路中的所述单相整流桥的负极相连，另一端与所述升压电路中的所述斩波功率器件的发射电极、所述电解电容的负极相连，所述第二分流电阻的一端与所述升压电路中的所述电解电容的负极、所述斩波功率器件的发射极相连，另一端与所述分压电路相连；
[0018]所述分压电路即输出分压电路，包括串联后并联于整流电路输出端的第一电阻、第二电阻，所述第一电阻的一端与所述升压电路中的所述反向快恢复二极管的阴极、所述电解电容的正极相连，另一端与所述第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端与所述分流电路中的所述第二分流电阻的另一端相连。
[0019]优选地，所述辅助电路包括输入电流检测电路、输出电流检测电路、输出电压检测电路和驱动脉冲放大电路，其中:所述输入电流检测电路的输入端与所述功率电路中的所述第一分流电阻的一端相连，所述输出电流检测电路的输入端与所述功率电路中的所述第二分流电阻的另一端相连，所述输出电压检测电路的输入端与所述功率电路中的所述输出分压电路的中点相连，所述驱动脉冲放大电路的输出端与所述功率电路中的所述斩波功率器件的门极相连。
[0020]优选地，所述电压平方控制外环电路，其中:
[0021]所述输出功率瞬时值计算电路负责根据所述输出电压检测电路测量得到的输出直流电压瞬时值和所述输出电流检测电路测量得到的输出直流电流瞬时值，计算得到实时性较高的输出功率瞬时值；
[0022]所述电压平方PI调节电路负责根据所述输出电压检测电路测量得到的直流输出电压瞬时值对其求平方，然后将已经平方后得到的给定电压平方减去输出电压瞬时值的平方得到平方差，接着对平方差进行比例积分调节得到控制电压平方的控制量，该控制量是反映输出功率需求变化量的控制量，同时也是维持输出电压稳定不变的控制量；
[0023]所述输出功率期望值计算电路负责将所述输出功率瞬时值计算电路得到的当前实际输出功率和所述电压平方PI调节电路得到的反映输出功率需求变化量的控制量相力口，得到当前需要从电网获取的总功率需求，为直流量；
[0024]所述输出功率定标电路负责将所述输出功率期望值计算电路得到的当前需要从电网获取的总功率需求除以功率基值，得到标么值，该标么值一路输送入所述外部复位积分电路进行数字积分，得到斜率反映标么值大小的斜坡信号，根据单相有源PFC的功率范围和标么值，通过调试确定功率基值，另一路输送入所述减法电路；
[0025]优选地，所述单周期控制内环电路，其中:
[0026]所述脉冲发生电路负责产生与载波同步的脉冲，用于设置后级所述RS触发电路，该同步脉冲的频率即为所述功率电路中所述斩波功率器件的开关频率；
[0027]所述减法电路负责将所述输出功率定标电路的标定输出功率减去所述输入电流检测电路输出的瞬时电流；
[0028]所述RS触发电路负责接受来自所述脉冲发生电路的置位信号和来自所述比较电路的复位信号，产生原始的PWM触发信号并输送至所述驱动脉冲放大电路，进而驱动所述斩波功率器件，同时所述RS触发电路输出原始PWM触发信号的互补信号，对所述外部复位积分电路产生的斜坡信号进行复位得到锯齿形载波，该锯齿形载波被送入所述比较电路，所述比较电路将该载波信号与所述减法电路的输出进行比较，产生所述RS触发电路的复位信号。
[0029]与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果:[0030]本实用新型有机地将直接功率控制与单周期控制相结合，设计单相有源PFC的控制电路，利用直接控制功率动态响应快的特点设计电压平方控制外环电路，适应快速的负载变化，但是不采用砰砰控制，开关频率恒定，同时利用单周期控制响应速度快和抗扰能力强的优点，设计控制内环，改善动态特性和提高抗干扰能力；采用直接功率控制外环，还有利于实现单相有源PFC的功率跟随特性，当负载较重时输出直流电压平均下降，反之增加，结果有利于改善功率电路中升压电感的设计难度；本实用新型控制电路的设计更加灵活高效，动静态性能得以提升，并且能够适应负载的随机变化，无论重载或轻载，都可以获得较高的功率因数校正效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0032]图1为本实用新型电压平方外环的单相整流器的原理图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
[0034]如图1所示，本实施例提供一种电压平方外环的单相整流器，包括功率电路1、辅助电路2和控制电路3，其中:所述功率电路I完成单相AC-DC的功率变换；所述辅助电路2连接所述功率电路1，完成对电感电流(即输入电流)、输出电压、输出电流(即输出直流负载电流)的瞬时检测和对原始PWM脉冲的驱动，并将各种测量的电量输出到所述控制电路3 ;所述控制电路3接受所述辅助电路2各种检测电量后，按照直接功率控制和单周期控制原理进行数字运算和逻辑处理，并得到最终原始驱动脉冲，经过驱动后输送到所述功率电路1，控制功率器件的通断规律，使得所述功率电路I完成功率因数校正，并输出稳定的直流电压。
[0035]本实施例所述功率电路I即完整的单相功率因数校正器的功率电路，包括依次连接的整流电路、升压电路、分流电路和分压电路，其中:
[0036]所述整流电路包括并联于网侧的交流电容Cl和由第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4构成的单相整流桥BI，所述交流电容Cl的两端并联于交流网侧，所述单相整流桥BI的第一桥臂包括串联的所述第一二极管Dl和所述第二二极管D2，所述单相整流桥BI的第二桥臂包括串联的所述第三二极管D3和所述第四二极管D4，所述第一、第二桥臂的高端共阴极相连形成正极，所述第一、第二桥臂的低端共阳极相连形成负极，所述第一、第二桥臂的中点与所述交流电容Cl的两端相连；
[0037]所述升压电路包括升压电感L1、反向快速恢复二极管FRDl、斩波功率器件SI和电解电容E1，所述升压电感LI的一端与所述整流电路中的所述单相整流桥BI正极相连，其另一端与所述反向快速恢复二极管FRDl的阳极、所述斩波功率器件SI的集电极相连，所述反向快速恢复二极管FRDl的阴极与所述电解电容El的正极相连后形成直流输出正极，所述斩波功率器件SI的发射电极与所述电解电容El的负极相连后形成直流输出负极；
[0038]所述分流电路包括第一分流电阻R1、第二分流电阻R2，所述第一分流电阻Rl的一端与所述整流电路I中的所述单相整流桥BI的负极相连，另一端与所述升压电路中的所述斩波功率器件SI的发射电极、所述电解电容El的负极相连，所述第二分流电阻R2的一端与所述升压电路中的所述电解电容El的负极、所述斩波功率器件SI的发射极相连，另一端与所述分压电路相连；
[0039]所述分压电路即输出分压电路，包括串联后并联于整流电路输出端的第一分压电阻R3、第二分压电阻R4，所述第一分压电阻R3的一端与所述升压电路中的所述反向快恢复二极管FRDl的阴极、所述电解电容El的正极相连，另一端与所述第二分压电阻R4的一端相连，所述第二分压电阻R4的另一端与所述分流电路中的所述第二分流电阻R2的另一端相连。
[0040]本实施例所述辅助电路2包括输入电流检测电路P1、输出电流检测电路P2、输出电压检测电路P3和驱动脉冲放大电路P4，其中:所述输入电流检测电路Pl的输入端与所述功率电路I中的所述第一分流电阻Rl的一端相连，所述输出电流检测电路P2的输入端与所述功率电路I中的所述第二分流电阻R2的另一端相连，所述输出电压检测电路P3的输入端与所述功率电路I中的所述输出分压电路的中点相连，所述驱动脉冲放大电路P4的输出端与所述功率电路I中的所述斩波功率器件SI的门极相连。
[0041]本实施例所述控制电路3包括完成控制算法的九个数字电路，分为电压平方控制外环电路和单周期控制内环电路，其中:
[0042]所述电压平方控制外环电路包括四个数字电路，即输出功率瞬时值计算电路U1、输出功率期望值计算电路U3、输出功率定标电路U4和电压平方PI调节电路U2，其中:所述输出功率瞬时值计算电路Ul的第一入口与所述辅助电路2中的所述输出电压检测电路P3的输出端相连，其第二入口与所述辅助电路2中的所述输出电流检测电路P2的输出端相连，其出口与所述输出功率期望值计算电路U3的第一入口相连；所述输出功率期望值计算电路U3的第二入口与所述电压平方PI调节电路U2的出口相连，其出口与所述输出功率定标电路U4的入口相连；所述输出功率定标电路U4的出口分别与所述单周期控制内环电路中的外部复位积分电路U6的第一入口、减法电路U5的第一入口相连；所述电压平方PI调节电路U2的第一入口与所述辅助电路2中的输出电压检测电路P3的输出端相连，其第二入口为给定电压平方；
[0043]所述单周期控制内环电路包括五个数字电路，即脉冲发生电路U7、RS触发电路U8、外部复位积分电路U6、比较电路U9和减法电路U5，其中:所述脉冲发生电路U7的出口与所述RS触发电路U8的第一入口相连；所述RS触发电路U8的第二入口与所述比较电路U9的出口相连，其第一出口与所述外部复位积分电路U6的第二入口相连，其第二出口与所述辅助电路2中的所述驱动脉冲放大电路P4的输入端相连；所述外部复位积分电路U6的出口与所述比较电路U9的第一入口相连；所述比较电路U9的第二入口与所述减法电路U5的出口相连；所述减法电路U5的第二入口与所述辅助电路2中的所述输入电流检测电路Pl的输出端相连。
[0044]本实施例的工作原理是采用所述功率电路1、所述辅助电路2和所述控制电路3实现电压平方外环的单相整流器的全部功能，其中，所述功率电路I为传统的单相有源PFC的功率电路；所述辅助电路2也包含常用的功率电路中各种必要电量的检测电路和功率器件的驱动电路，所不同的是采用了直接面向网侧功率的控制算法来实现单相有源PFC的功能；所述控制电路3为核心部分，用以实现单相功率因数校正器的直接网侧功率控制算法，具体的:
[0045]所述输出功率瞬时值计算电路Ul负责根据所述输出电压检测电路P3测量得到的输出直流电压瞬时值和所述输出电流检测电路P2测量得到的输出直流电流瞬时值，计算得到实时性较高的输出功率瞬时值；
[0046]所述电压平方PI调节电路U2负责根据所述输出电压检测电路P3测量得到的直流输出电压瞬时值对其求平方，然后将给定电压平方(实际为已经平方后得到的给定电压)减去输出电压瞬时值的平方得到平方差，接着对平方差进行比例积分调节(PI)得到控制电压平方的控制量，该控制量是反映输出功率需求变化量的控制量，同时也是维持输出电压稳定不变的控制量；
[0047]所述输出功率期望值计算电路U3负责将所述输出功率瞬时值计算电路Ul得到的当前实际输出功率和所述电压平方PI调节电路U2得到的反映输出功率需求变化量的控制量相加，得到当前需要从电网获取的总功率需求，为直流量；
[0048]所述输出功率定标电路U4负责将所述输出功率期望值计算电路U3得到的当前需要从电网获取的总功率需求除以功率基值，得到标么值，该标么值一路输送入所述外部复位积分电路U6进行数字积分得到斜率反映标么值大小的斜坡信号，根据单相有源PFC的功率范围和标么值，通过调试确定功率基值，另一路输送入所述减法电路U5 ；
[0049]所述脉冲发生电路U7负责产生与载波同步的脉冲，用于设置后级所述RS触发电路U8，[S]表示置位端具有高于复位端的优先权，该同步脉冲的频率即为所述功率电路I中的所述斩波功率器件SI的开关频率；
[0050]所述减法电路U5负责将所述输出功率定标电路U4的标定输出功率减去所述输入电流检测电路Pl输出的瞬时电流；
[0051]所述RS触发电路U8负责接受来自所述脉冲发生电路U7的置位信号和来自所述比较电路U9的复位信号，产生原始的PWM触发信号并输送至所述辅助电路2中的所述驱动脉冲放大电路P4，进而驱动所述功率电路I中的所述斩波功率器件SI ;同时所述RS触发电路U8输出原始PWM触发信号的互补信号对所述外部复位积分电路U6产生的斜坡信号进行复位得到锯齿形载波，该锯齿形载波被送入所述比较电路U9，所述比较电路U9将该载波信号与所述减法电路U5的输出进行比较，产生所述RS触发电路U8的复位信号。
[0052]本实例中:交流输入电压宽范围，85VAC?264VAC，工频，额定输入电压220VAC，额定输出直流电压平均值385VDC，纹波电压峰峰值为10V，额定输出功率3.5kff,功率基值为
3.5kff ；
[0053]开关频率:35kHz；
[0054]交流电容Cl:275V，1.0yF ?2.2μ F，插件；
[0055]单相整流桥BI (Dl ?D4):600V，25A/100°C，扁桥，插件；
[0056]升压电感L1:350 μ H,插件；
[0057]斩波功率器件SI:600V, 50A/100°C ；
[0058]反向快速恢复二极管FRDl:600V, 35A/100°C ；[0059]电解电容 El:4χ680μ F，400V ;
[0060]第一分流电阻Rl:15ι?Ω，2W ;
[0061]第二分流电阻R2:15m Ω，2W ;
[0062]第一分压电阻R3:200kΩ , 1/2W,插件；
[0063]第二分压电阻R4:lkQ，l/2W，插件；
[0064]参考电压U2ref:2.0V2 ；
[0065]辅助电路:常用的滤波电路和驱动电路；
[0066]数字信号处理器:用于控制电路，选用支持浮点运算的TMS320F28355。
[0067]以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。
【权利要求】
1.一种电压平方外环的单相整流器，其特征在于，包括功率电路、辅助电路和控制电路，其中:所述功率电路完成单相AC-DC的功率变换；所述辅助电路连接所述功率电路，完成对输入电流、输出电压、输出电流的瞬时检测和对原始PWM脉冲的驱动，并将各种检测的电量输出到所述控制电路；所述控制电路一端连接所述辅助电路，另一端连接所述功率电路，所述控制电路接受所述辅助电路各种检测电量后，按照直接功率控制和单周期控制原理进行数字运算和逻辑处理，并得到最终原始驱动脉冲，经过驱动后输送到所述功率电路，控制功率器件的通断规律，使得所述功率电路完成功率因数校正，并输出稳定的直流电压； 所述控制电路包括电压平方控制外环电路和单周期控制内环电路，其中: 所述电压平方控制外环电路包括输出功率瞬时值计算电路、输出功率期望值计算电路、输出功率定标电路和电压平方PI调节电路，所述输出功率瞬时值计算电路的第一入口与所述辅助电路中的输出电压检测电路的输出端相连，第二入口与所述辅助电路中的输出电流检测电路的输出端相连，出口与所述输出功率期望值计算电路的第一入口相连；所述输出功率期望值计算电路的第二入口与所述电压平方PI调节电路的出口相连，出口与所述输出功率定标电路的入口相连；所述输出功率定标电路的出口分别与所述单周期控制内环电路中的外部复位积分电路的第一入口、减法电路的第一入口相连；所述电压平方PI调节电路的第一入口与所述辅助电路中的输出电压检测电路的输出端相连，第二入口为给定电压平方； 所述单周期控制内环电路包括脉冲发生电路、RS触发电路、外部复位积分电路、比较电路和减法电路，所述脉冲发生电路的出口与所述RS触发电路的第一入口相连；所述RS触发电路的第二入口与所述比较电路的出口相连，第一出口与所述外部复位积分电路的第二入口相连，第二出口与所述辅助电路中的驱动脉冲放大电路的输入端相连；所述外部复位积分电路的出口与所述比较电路的第一入口相连；所述比较电路的第二入口与所述减法电路的出口相连；所述减法电路的第二入口与所述辅助电路中的输入电流检测电路的输出端相连。
2.根据权利要求1所述的一种电压平方外环的单相整流器，其特征在于，所述功率电路包括依次连接的整流电路、升压电路、分流电路和分压电路。
3.根据权利要求2所述的一种电压平方外环的单相整流器，其特征在于，所述整流电路包括并联于网侧的交流电容和由第一、第二、第三、第四二极管构成的单相整流桥，所述交流电容的两端并联于交流网侧，所述单相整流桥的第一桥臂包括串联的所述第一、第二二极管，所述单相整流桥的第二桥臂包括串联的所述第三、第四二极管，所述第一、第二桥臂的高端共阴极相连形成正极，所述第一、第二桥臂的低端共阳极相连形成负极，所述第一、第二桥臂的中点与所述交流电容的两端相连。
4.根据权利要求3所述的一种电压平方外环的单相整流器，其特征在于，所述升压电路包括升压电感、反向快速恢复二极管、斩波功率器件和电解电容，所述升压电感的一端与所述单相整流桥正极相连，另一端与所述反向快速恢复二极管的阳极、所述斩波功率器件的集电极相连，所述反向快速恢复二极管的阴极与所述电解电容的正极相连后形成直流输出正极，所述斩波功率器件的发射电极与所述电解电容的负极相连后形成直流输出负极。
5.根据权利要求4所述的一种电压平方外环的单相整流器，其特征在于，所述分流电路包括第一分流电阻、第二分流电阻，所述第一分流电阻的一端与所述整流电路中的所述单相整流桥的负极相连，另一端与所述升压电路中的所述斩波功率器件的发射电极、所述电解电容的负极相连，所述第二分流电阻的一端与所述升压电路中的所述电解电容的负极、所述斩波功率器件的发射极相连，另一端与所述分压电路相连。
6.根据权利要求5所述的一种电压平方外环的单相整流器，其特征在于，所述分压电路即输出分压电路，包括串联后并联于整流电路输出端的第一电阻、第二电阻，所述第一电阻的一端与所述升压电路中的所述反向快恢复二极管的阴极、所述电解电容的正极相连，另一端与所述第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端与所述分流电路中的所述第二分流电阻的另一端相连。
7.根据权利要求6所述的一种电压平方外环的单相整流器，其特征在于，所述辅助电路包括输入电流检测电路、输出电流检测电路、输出电压检测电路和驱动脉冲放大电路，其中:所述输入电流检测电路的输入端与所述功率电路中的第一分流电阻的一端相连，所述输出电流检测电路的输入端与所述功率电路中的第二分流电阻的另一端相连，所述输出电压检测电路的输入端与所述功率电路中的输出分压电路的中点相连，所述驱动脉冲放大电路的输出端与所述功率电路中的斩波功率器件的门极相连。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种电压平方外环的单相整流器，其特征在于，所述电压平方控制外环电路中: 所述输出功率瞬时值计算电路负责根据所述输出电压检测电路测量得到的输出直流电压瞬时值和所述输出电流检测电路测量得到的输出直流电流瞬时值，计算得到实时性较高的输出功率瞬时值； 所述电压平方PI调节电 路负责根据所述输出电压检测电路测量得到的直流输出电压瞬时值对其求平方，然后将已经平方后得到的给定电压平方减去输出电压瞬时值的平方得到平方差，接着对平方差进行比例积分调节得到控制电压平方的控制量，该控制量是反映输出功率需求变化量的控制量，同时也是维持输出电压稳定不变的控制量； 所述输出功率期望值计算电路负责将所述输出功率瞬时值计算电路得到的当前实际输出功率和所述电压平方PI调节电路得到的反映输出功率需求变化量的控制量相加，得到当前需要从电网获取的总功率需求，为直流量； 所述输出功率定标电路负责将所述输出功率期望值计算电路得到的当前需要从电网获取的总功率需求除以功率基值，得到标么值，该标么值一路输送入所述外部复位积分电路进行数字积分，得到斜率反映标么值大小的斜坡信号，根据单相有源PFC的功率范围和标么值，通过调试确定功率基值，另一路输送入所述减法电路。
9.根据权利要求1-7任一项所述的一种电压平方外环的单相整流器，其特征在于，所述单周期控制内环电路中: 所述脉冲发生电路负责产生与载波同步的脉冲，用于设置后级所述RS触发电路，该同步脉冲的频率即为所述功率电路中所述斩波功率器件的开关频率； 所述减法电路负责将所述输出功率定标电路的标定输出功率减去所述输入电流检测电路输出的瞬时电流； 所述RS触发电路负责接受来自所述脉冲发生电路的置位信号和来自所述比较电路的复位信号，产生原始的PWM触发信号并输送至所述驱动脉冲放大电路，进而驱动所述斩波功率器件，同时所述RS 触发电路输出原始PWM触发信号的互补信号，对所述外部复位积分电路产生的斜坡信号进行复位得到锯齿形载波，该锯齿形载波被送入所述比较电路，所述比较电路将该载波信号与所述减法电路的输出进行比较，产生所述RS触发电路的复位信号。
【文档编号】H02M1/42GK203399006SQ201320263379
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年5月14日 优先权日:2013年5月14日
【发明者】曾超, 唐思文, 杨喜军 申请人:上海交通大学