PFC电路的谐波补偿方法、装置及终端设备与流程

本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种pfc电路的谐波补偿方法、装置及终端设备。

背景技术：

在计算机服务器、通信电源系统和特种加工过程中，通常需要大容量直流供电电源，当负载要求电源提供上千安培甚至更高电流时，如果采用单个电源，则开关管和整流二极管的开关应力将变得非常可观。而交错并联pfc(powerfactorcorrection，功率因数校正)电路能够在未增加开关损耗的条件下减小输入电流纹波和输出电容纹波电流的有效值，提高输入电流波纹频率，提升电路的功率等级，因此pfc电路具有很高的应用价值。

由于pfc电路在轻载状态时，输入谐波会严重影响电信号质量，因此pfc电路轻载状态下对输入谐波有着严格要求。但是交错并联pfc电路轻载状态下的电感通常处于断续连续交替状态，因而造成输入谐波过大的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种pfc电路的谐波补偿方法、装置及终端设备，以解决现有技术中pfc电路输入谐波过大的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种pfc电路的谐波补偿方法，包括：

获取目标pfc电路的当前负载率；

基于负载率与补偿信号的对应关系，确定所述目标pfc电路在当前负载率下对应的目标补偿信号，其中，所述目标补偿信号用于补偿主控信号在当前负载率下的电流谐波；

将所述目标补偿信号与所述目标pfc电路的主控信号叠加，得到目标控制信号；

根据所述目标控制信号生成pwm控制信号；并根据所述pwm控制信号控制所述目标pfc电路。

本发明实施例的第二方面提供了一种pfc电路的谐波补偿装置，包括：

负载率获取模块，用于获取目标pfc电路的当前负载率；

补偿信号获取模块，用于基于负载率与补偿信号的对应关系，确定所述目标pfc电路在当前负载率下对应的目标补偿信号，其中，所述目标补偿信号用于补偿主控信号在当前负载率下的电流谐波；

控制信号补偿模块，用于将所述目标补偿信号与所述目标pfc电路的主控信号叠加，得到目标控制信号；

pwm控制信号生成模块，用于根据所述目标控制信号生成pwm控制信号；并根据所述pwm控制信号控制所述目标pfc电路。

本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述pfc电路的谐波补偿方法的步骤。

本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述pfc电路的谐波补偿方法的步骤。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本实施例首先获取目标pfc电路的当前负载率；然后基于负载率与补偿信号的对应关系，确定目标pfc电路在当前负载率下对应的目标补偿信号,其中，目标补偿信号用于补偿主控信号在当前负载率下的电流谐波；接着将目标补偿信号与目标pfc电路的主控信号叠加，得到目标控制信号；最后根据目标控制信号生成pwm控制信号；并根据pwm控制信号控制目标pfc电路。本申请通过目标补偿信号补偿原有的主控信号，从而调整pwm信号的占空比，减小电路的谐波输入，计算量小且简单，减少芯片资源开销，保证控制稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的pfc电路的谐波补偿方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种交错并联pfc电路的电路示意图；

图3是本发明实施例提供的pfc电路的谐波补偿装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的终端设备的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，图1示出了pfc电路的谐波补偿的实现流程，其过程详述如下：

s101：获取目标pfc电路的当前负载率；

s102：基于负载率与补偿信号的对应关系，确定所述目标pfc电路在当前负载率下对应的目标补偿信号，其中，所述目标补偿信号用于补偿主控信号在当前负载率下的电流谐波；

s103：将所述目标补偿信号与所述目标pfc电路的主控信号叠加，得到目标控制信号；

s104：根据所述目标控制信号生成pwm控制信号；并根据所述pwm控制信号控制所述目标pfc电路。

本实施例适用于对pfc电路的控制，目标pfc电路包括单路pfc电路和多路交错并联pfc电路。

如图2所示，图2示出了一种交错并联pfc电路的电路结构，当pfc电路在轻载状态时，pfc电路中电感l1和l2处于断续和连续的交替控制状态，这种状态会使pfc电路产生较大的电流谐波。因此，需要调整pwm控制信号，从而改变pfc电路中电感l1和l2的断续、连续状态。

为了减小目标pfc电路的电流谐波，本实施例对主控信号进行补偿，并通过补偿后的目标控制信号生成pwm控制信号，从而调整pwm控制信号的占空比。

具体地，负载率与补偿信号的对应关系为开环控制实验得到的数据确定的关系。当前负载率对应的目标补偿信号为应用该补偿信号补偿电路后的电流谐波小于预设电流谐波阈值的补偿信号。优选地，本实施例以电流谐波总畸变率为电流谐波的可计量指标。

基于负载率与补偿信号的对应关系，在后续应用过程中直接根据获取的目标pfc电路的当前负载率查找对应的目标补偿信号，计算简单且计算量小，不再需要在控制的过程中根据实时谐波分量计算补偿量，从而提高开关管控制的稳定性。

在一个实施例中，本实施例提供的pfc电路的谐波补偿的实现流程还包括：

s201：基于所述目标pfc电路的结构参数，确定所述目标pfc电路的目标负载区间；

s202：判断所述目标pfc电路的当前负载率是否在所述目标负载区间内；

s203：若所述目标pfc电路的当前负载率在所述目标负载区间内，则继续执行所述基于负载率与补偿信号的对应关系，确定所述目标pfc电路在当前负载率下对应的目标补偿信号的步骤。

在本实施例中，目标pfc电路的结构参数为目标pfc电路的支路数量，即目标pfc电路包括的pfc单元数量。支路数量的pfc电路在不同的负载区间对输入谐波含量具有严格要求。

具体地，若目标pfc电路为单路pfc电路，则其目标负载区间选取负载率在15％-20％的区间。若目标pfc电路为双路，即双路交错并联pfc电路，则其目标负载区间选取负载率在30％-40％的区间，依次类推，根据目标pfc电路的支路数量确定目标负载区间。

在一个实施例中，所述目标pfc电路包括交错并联pfc电路，所述目标补偿信号包括单路目标补偿信号；上述s103的具体实现流程包括：

将所述单路目标补偿信号与第一路pfc单元的主控信号叠加，得到所述第一路pfc单元的目标控制信号，所述第一路pfc单元为所述交错并联pfc电路的任一路pfc单元。

在本实施例中，目标补偿信号可以作用于目标pfc电路的各路pfc单元的主控信号上，也可以仅仅对其中一路pfc单元的主控信号进行补偿。当目标补偿信号仅仅作用在其中一路pfc单元时，目标补偿信号为单路目标补偿信号，当目标补偿信号作用在目标pfc电路的所有路pfc单元时，目标补偿信号为所有路对应的补偿信号。

在一个实施例中，本实施例提供的pfc电路的谐波补偿的实现流程还包括：

s301：获取pfc试验电路的当前负载率实验值；

s302：基于所述pfc试验电路的控制实验获取所述当前负载率实验值对应的目标补偿信号，所述目标补偿信号为所述pfc试验电路的电流谐波小于预设电流谐波时对应的补偿信号；

s303：更新所述pfc试验电路的当前负载率实验值，并重复执行所述当前负载率实验值对应的目标补偿信号的获取过程，直至完成所有负载率实验值的目标补偿信号的获取，得到所述负载率与补偿信号的对应关系。

在本实施例中，首先设置负载率集合，负载率集合中包括多个负载率实验值，负载率实验值可以从目标负载区间内平均选取。然后按照预设顺序选择负载率实验值进行并联交错pfc试验电路的开环控制试验。预设顺序可以为由小到大的顺序，也可以为由大到小的顺序。

具体地，上述s302的具体实现流程包括：

步骤一：设置多个补偿信号的补偿值，按照预设顺序选取补偿信号。选取补偿信号后，以当前补偿信号补偿主控信号，得到目标控制信号，并根据目标控制信号生成当前的pwm控制信号，根据当前的pwm控制信号控制pfc试验电路，并获取当前的pwm控制信号作用下所述pfc试验电路的电流谐波总畸变率；

步骤二：判断所述电流谐波总畸变率是否小于预设电流谐波总畸变率；

步骤三：若所述电流谐波总畸变率小于所述预设电流谐波总畸变率，则将当前的补偿信号作为当前负载率实验值对应的目标补偿信号；

步骤四：若所述电流谐波总畸变率大于或等于所述预设电流谐波总畸变率，则按照预设顺序选取下一个补偿值，并重复执行步骤一至步骤四，直至更新后的补偿信号对应的电流谐波总畸变率小于预设电流谐波总畸变率。

优选地，预设电流谐波总畸变率可以设置为3％、5％、8％等数值或者其区间范围。

优选地，本实施例以三次、五次和七次谐波为例，计算三次、五次和七次谐波的电流谐波总畸变率。

在获取到当前负载率实验值的目标补偿信号后，依据预设顺序在负载率集合中选择下一个负载率实验值，并重复执行s301-s303，直至完成所有负载率实验值的目标补偿信号的获取，得到负载率与补偿信号的对应关系。

在本实施例中，若完成当前负载率实验值的所有补偿信号对应的实验后，所有补偿信号补偿后的pfc试验电路对应的电流谐波总畸变率均大于或等于所述预设电流谐波总畸变率，则选取该组实验中补偿后电路的电流谐波总畸变率最小的补偿信号作为当前负载率实验值的目标补偿信号。

在一个实施例中，本实施例提供的pfc电路的谐波补偿的实现流程还包括：

对所述pfc试验电路的各个负载率实验值及对应的目标补偿信号进行曲线拟合，得到负载率-补偿信号拟合曲线。

相应地，图1中s102的具体实现流程包括：

基于所述负载率-补偿信号拟合曲线，确定所述目标pfc电路在当前负载率下对应的目标补偿信号。

在本实施例中，负载率与补偿信号的对应关系包括负载率-补偿信号对照表和负载率-补偿信号拟合曲线。

当负载率与补偿信号的对应关系为负载率-补偿信号对照表时，为了保证谐波补偿的准确性，负载率集合中可以设置较多的负载率实验值；若负载率与补偿信号的对应关系为负载率-补偿信号拟合曲线，负载率集合中则可以设置较少的负载率实验值。

在本实施例中，当负载率与补偿信号的对应关系为负载率-补偿信号对照表时，由于实际应用中的电路负载率与试验过程中选取的负载率可能存在不一致的情况，因此本实施例在确定了pfc试验电路的各个负载率实验值及对应目标补偿信号后，按照预设数值范围建立各个负载率实验值的负载率子区间，从而实现负载率子区间与目标补偿信号的关联，形成负载率子区间-补偿信号对照表。

相应地，实际应用中，当确定了目标pfc电路的当前负载率后，查找当前负载率所处的负载率子区间，并根据当前负载率所处的负载率子区间及负载率子区间-补偿信号对照表确定目标pfc电路在当前负载率下对应的目标补偿信号，从而实现对目标pfc电路的输入谐波补偿。

在本发明的一个实施例中，在上述通过补偿信号补偿主控信号、调整pwm控制信号的占空比的基础上，为了进一步改善pfc电路的电流谐波，本实施例还可以通过调整pwm控制信号的开关频率方式减小pfc电路的电流谐波。

具体地，基于pfc控制试验获取负载率与载波频率的对应关系，然后基于负载率与载波频率的对应关系，得到目标pfc电路在当前负载率下对应的载波频率。将目标补偿信号与主控信号叠加，得到目标控制信号，并根据目标控制信号生成调制信号，将调制信号与上述得到的载波叠加，生成pwm控制信号。

通过上述方法，能够同时调整pwm控制信号的占空比和开关频率，从而进一步提高谐波补偿的准确性。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

在一个实施例中，如图3所示，图3示出了本实施例提供的pfc电路的谐波补偿装置100的结构，其包括：

负载率获取模块110，用于获取目标pfc电路的当前负载率；

补偿信号获取模块120，用于基于负载率与补偿信号的对应关系，确定所述目标pfc电路在当前负载率下对应的目标补偿信号，其中，所述目标补偿信号用于补偿主控信号在当前负载率下的电流谐波；

控制信号补偿模块130，用于将所述目标补偿信号与所述目标pfc电路的主控信号叠加，得到目标控制信号；

pwm控制信号生成模块140，用于根据所述目标控制信号生成pwm控制信号；并根据所述pwm控制信号控制所述目标pfc电路。

在一个实施例中，本实施例提供的pfc电路的谐波补偿装置100的结构还包括：

目标负载区间获取模块，用于基于所述目标pfc电路的结构参数，确定所述目标pfc电路的目标负载区间；

负载率判断模块，用于判断所述目标pfc电路的当前负载率是否在所述目标负载区间内；

执行判断模块，用于若所述目标pfc电路的当前负载率在所述目标负载区间内，则继续执行所述基于负载率与补偿信号的对应关系，确定所述目标pfc电路在当前负载率下对应的目标补偿信号的步骤。

在一个实施例中，所述pfc电路包括交错并联pfc电路，所述目标补偿信号包括单路目标补偿信号；所述控制信号补偿模块包括：

将所述单路目标补偿信号与第一路pfc单元的主控信号叠加，得到所述第一路pfc单元的目标控制信号，所述第一路pfc单元为所述交错并联pfc电路的任一路pfc单元。

在一个实施例中，本实施例提供的pfc电路的谐波补偿装置100的结构还包括：

负载率实验值获取模块，用于获取pfc试验电路的当前负载率实验值；

目标补偿信号获取模块，用于基于所述pfc试验电路的控制实验获取所述当前负载率实验值对应的目标补偿信号，所述目标补偿信号为所述pfc试验电路的电流谐波小于预设电流谐波时对应的补偿信号；

循环更新模块，用于更新所述pfc试验电路的当前负载率实验值，并重复执行所述当前负载率实验值对应的目标补偿信号的获取过程，直至完成所有负载率实验值的目标补偿信号的获取，得到所述负载率与补偿信号的对应关系。

在一个实施例中，本实施例提供的pfc电路的谐波补偿装置100的结构还包括：曲线拟合模块，用于对所述pfc试验电路的各个负载率实验值及对应的目标补偿信号进行曲线拟合，得到负载率-补偿信号拟合曲线。

相应的，补偿信号获取模块120包括：基于所述负载率-补偿信号拟合曲线，确定所述目标pfc电路在当前负载率下对应的目标补偿信号。

图4是本发明一实施例提供的终端设备的示意图。如图4所示，该实施例的终端设备4包括：处理器40、存储器41以及存储在所述存储器41中并可在所述处理器40上运行的计算机程序42。所述处理器40执行所述计算机程序42时实现上述各个pfc电路的谐波补偿方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至104。或者，所述处理器40执行所述计算机程序42时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图3所示模块110至140的功能。

所述计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器41中，并由所述处理器40执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序42在所述终端设备4中的执行过程。

所述终端设备4可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是终端设备4的示例，并不构成对终端设备4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器40可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器41可以是所述终端设备4的内部存储单元，例如终端设备4的硬盘或内存。所述存储器41也可以是所述终端设备4的外部存储设备，例如所述终端设备4上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，所述存储器41还可以既包括所述终端设备4的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器41用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。