CN104682690B - 电源装置的交流电压有效值估算方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电源装置的交流电压有效值估算方法和装置，其中电源装置包括整流桥和PFC电路，交流电压有效值估算方法包括以下步骤：采样PFC电路的每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流，并采样PFC电路的输出电压；通过PFC单周期控制算法获取PFC电路中开关管的占空比；根据每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流、PFC电路的输出电压和开关管的占空比建立等效电路以计算整流桥输出的电压瞬时值；根据整流桥输出的电压瞬时值和每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流估算出输入到整流桥的交流电压有效值。该估算方法在PFC电路关闭与开启的任何状态都能获取准确的整流桥输出的电压瞬时值，从而可计算出交流侧电压有效值。

Description

电源装置的交流电压有效值估算方法和装置

技术领域

本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种电源装置的交流电压有效值估算方法和一种电源装置的交流电压有效值估算装置。

背景技术

随着电力电子器件的发展，有源PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)以功率因数高、谐波电流小、输出电压稳定等优点得到了广泛应用，例如在空调领域，压缩机与风机的直流电源均通过有源PFC得以校正。

有源PFC最常用的控制策略是峰值、滞环、平均电流以及单周期控制等方式。其中，有些算法需要对整流桥交流侧电压V_ac或整流桥的输出电压V_bd进行采样，以达到较为理想的控制目的；而即使有些算法在对开关器件的控制过程中并不需要V_ac的数值，但为了完成某些特殊的功能，譬如在电量、功率因数的计算中需要输入电压的有效值，因此也需要对V_ac进行采样或估算。

相关技术中，整流桥的输出电压V_bd一般以其所在电路特性进行估算，例如通过一种状态观测器来获取整流桥的输出电压V_bd，该状态观测器就是依据PFC关断时的电路方程来构造的。不过目前大部分算法在理论上存在缺陷，并不能在PFC关断或开启的任何状态获得整流桥的输出电压V_bd的准确值。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种电源装置的交流电压有效值估算方法，在PFC电路关闭与开启的任何状态都能获取准确的整流桥输出的电压瞬时值，从而可计算出交流侧电压有效值，且无需增加电压采样电路以达到降低成本的目的。

本发明的另一个目的在于提出一种电源装置的交流电压有效值估算装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种电源装置的交流电压有效值估算方法，其中，所述电源装置包括整流桥和功率因素校正PFC电路，所述交流电压有效值估算方法包括以下步骤：采样所述PFC电路的每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流，并采样所述PFC电路的输出电压；通过PFC单周期控制算法获取所述PFC电路中开关管的占空比；根据所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流、所述PFC电路的输出电压和所述开关管的占空比建立等效电路以计算所述整流桥输出的电压瞬时值；以及根据所述整流桥输出的电压瞬时值和所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流估算出输入到所述整流桥的交流电压有效值。

根据本发明实施例的电源装置的交流电压有效值估算方法，通过采样到的每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流、采样到的PFC电路的输出电压以及获取的开关管的占空比来构建等效电路，然后通过求解等效电路方程来计算整流桥输出的电压瞬时值，从而可计算出输入到整流桥的交流电压有效值，这样不仅在PFC电路关闭与开启的任何状态都能获取准确的整流桥输出的电压瞬时值和计算输入到整流桥的交流电压有效值，且无需增加电压采样电路以达到降低成本的目的。

根据本发明的一个实施例，所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流的采样时刻设置在所述开关管导通时间的1/2处。

根据本发明的一个实施例，根据以下公式计算所述整流桥输出的电压瞬时值：

V_{bd_est}＝(1-d)V_dc+L·pI_{dc_samp}

其中，V_{bd_est}为所述整流桥输出的电压瞬时值，d为所述开关管的占空比，V_dc为所述PFC电路的输出电压，L为所述PFC电路中电感器的感抗，p为微分算子，I_{dc_samp}为所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流的采样值。

根据本发明的一个实施例，根据所述整流桥输出的电压瞬时值和所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流估算出输入到所述整流桥的交流电压有效值，具体包括：对所述整流桥输出的电压瞬时值进行平方处理，并对平方后的所述整流桥输出的电压瞬时值进行低通滤波处理和开方运算处理以获得第一交流电压有效值；对所述整流桥输出的电压瞬时值进行峰值检测后，再进行比例放大以获得第二交流电压有效值；根据所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流选择所述第一交流电压有效值或所述第二交流电压有效值为输入到所述整流桥的交流电压有效值。

其中，当所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流大于预设电流阈值时，选择所述第一交流电压有效值为输入到所述整流桥的交流电压有效值；当所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流小于或等于所述预设电流阈值时，选择所述第二交流电压有效值为输入到所述整流桥的交流电压有效值。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种电源装置的交流电压有效值估算装置，其中，所述电源装置包括整流桥和功率因素校正PFC电路，所述交流电压有效值估算装置包括：单周期平均电流采样模块，所述单周期平均电流采样模块用于采样所述PFC电路的每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流；电压采样模块，所述电压采样模块用于采样所述PFC电路的输出电压；获取模块，所述获取模块用于通过PFC单周期控制算法获取所述PFC电路中开关管的占空比；交流电压有效值估算模块，所述交流电压有效值估计模块根据所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流、所述PFC电路的输出电压和所述开关管的占空比建立等效电路以计算所述整流桥输出的电压瞬时值，并根据所述整流桥输出的电压瞬时值和所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流估算出输入到所述整流桥的交流电压有效值。

根据本发明实施例的电源装置的交流电压有效值估算装置，通过单周期平均电流采样模块采样到的每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流、电压采样模块采样到的PFC电路的输出电压以及获取模块获取的开关管的占空比来构建等效电路，然后通过求解等效电路方程来计算整流桥输出的电压瞬时值，从而可计算出输入到整流桥的交流电压有效值，这样不仅在PFC电路关闭与开启的任何状态都能获取准确的整流桥输出的电压瞬时值和计算输入到整流桥的交流电压有效值，且无需增加电压采样电路以达到降低成本的目的。

根据本发明的一个实施例，所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流的采样时刻设置在所述开关管导通时间的1/2处。

根据本发明的一个实施例，所述交流电压有效值估算模块包括电压瞬时值计算单元和交流电压有效值计算单元，所述电压瞬时值计算单元根据以下公式计算所述整流桥输出的电压瞬时值：

V_{bd_est}＝(1-d)V_dc+L·pI_{dc_samp}

其中，V_{bd_est}为所述整流桥输出的电压瞬时值，d为所述开关管的占空比，V_dc为所述PFC电路的输出电压，L为所述PFC电路中电感器的感抗，p为微分算子，I_{dc_samp}为所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流的采样值。

根据本发明的一个实施例，所述交流电压有效值计算单元具体包括：第一乘法器，所述第一乘法器用于对所述整流桥输出的电压瞬时值进行平方处理；低通滤波器，所述低通滤波器用于对平方后的所述整流桥输出的电压瞬时值进行低通滤波处理；开方运算器，所述开方运算器用于对平方和低通滤波后的所述整流桥输出的电压瞬时值进行开方运算处理以获得第一交流电压有效值；峰值检测器，所述峰值检测器用于对所述整流桥输出的电压瞬时值进行峰值检测以获得所述整流桥输出的电压峰值；第一比例放大器，所述第一比例放大器用于对所述整流桥输出的电压峰值进行比例放大以获得第二交流电压有效值；选择器，所述选择器根据所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流选择所述第一交流电压有效值或所述第二交流电压有效值为输入到所述整流桥的交流电压有效值。

其中，当所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流大于预设电流阈值时，所述选择器选择所述第一交流电压有效值为输入到所述整流桥的交流电压有效值；当所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流小于或等于所述预设电流阈值时，所述选择器选择所述第二交流电压有效值为输入到所述整流桥的交流电压有效值。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为常规的带有PFC电路的电源装置的电路方框图；

图2为根据本发明实施例的电源装置的交流电压有效值估算装置的电路方框图；

图3为根据本发明一个实施例的单周期平均电流采样的示意图；

图4A为根据本发明一个实施例的PFC开启时的等效电路示意图；

图4B为根据本发明一个实施例的PFC关断时的等效电路示意图；

图5为根据本发明一个实施例的交流电压有效值估算模块建立的等效电路示意图；

图6为根据本发明一个实施例的交流电压有效值估算模块的方框示意图；以及

图7为根据本发明实施例的电源装置的交流电压有效值估算方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的电源装置的交流电压有效值估算方法和电源装置的交流电压有效值估算装置。

图1为常规的带有PFC电路的电源装置的电路方框图。如图1所示，单相交流电压(即AC电源输出的电压)通过二极管整流桥得到整流后的桥堆电压V_bd，其数值一般通过输入电压采样电路采样得到，桥堆电压V_bd通过boost升压电路即PFC电路(包含电感、开关管MOSFET、快恢复二极管和电解电容)得到直流电压V_dc，直流电压V_dc通过输出电压采样电路采样得到。通过采样桥堆电压V_bd、直流电流I_dc和直流母线电压V_dc，控制器根据PFC控制算法可计算MOSFET导通占空比d，以控制V_dc大小及输入电压电流的相位，达到校正电源功率因数的目的。

图2为根据本发明实施例的电源装置的交流电压有效值估算装置的电路方框图。如图2所示，电源装置包括整流桥10和PFC电路20即boost升压电路，本发明实施例的交流电压有效值估算装置100包括：单周期平均电流采样模块101、电压采样模块102、获取模块103和交流电压有效值估算模块104。

其中，单周期平均电流采样模块101用于采样PFC电路的每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流I_dc，电压采样模块102用于采样PFC电路的输出电压V_dc即直流母线电压，获取模块103例如PFC单周期控制器用于通过PFC单周期控制算法获取PFC电路中开关管例如MOSFET的占空比d，交流电压有效值估计模块104根据每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流I_dc、所述PFC电路的输出电压V_dc和所述开关管的占空比d建立等效电路以计算整流桥10输出的电压瞬时值，并根据整流桥10输出的电压瞬时值和每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流I_dc估算出输入到整流桥10的交流电压有效值V_{ac_rms}。

需要说明的是，在本发明的实施例中，PFC单周期控制算法为通用类算法，整流桥10及PFC电路为通用电路，这里就不再详细描述。

并且，与图1相比，本发明实施例的交流电压有效值估算装置100无需整流桥后电压V_bd的采样电路，从而可降低成本。

其中，根据本发明的一个实施例，每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流I_dc的采样时刻设置在开关管例如MOSFET导通时间的1/2处。具体而言，在一个开关周期Ts(MOSFET导通、关断一次的总时间)内采样一次直流电流I_dc，其采样时刻设置在MOSFET导通时间的1/2处，如图3所示。由于PFC开关频率很高，即开关周期Ts时间很短，且电感L上的电流不能突变，所以该点采样的电流可近似为一个开关周期内的平均电流值。而电压采样模块102一般可以为电压传感器或者分压电路。

在本发明的实施例中，交流电压有效值估算模块104主要依据PFC开启与关断过程来建立等效电路，具体如图4A和图4B所示，其中，根据PFC开启与关断时的电路特性，即电感上电流I_dc不能突变，开关管MOSFET上电压V_mos存在两个状态，其平均值与直流母线电压V_dc存在联系，以此构建等效电路。如图4A所示，PFC开启时开关管MOSFET导通，其端点电压(AB间)为零；如图4B所示，PFC关断时开关管MOSFET断开，其端点电压等于电解电容上电压V_dc。并且，可假设PFC开启时PFC单周期控制器输出的驱动信号的占空比为d，则开关管MOSFET的导通时间为dTs，关断时间为(1-d)Ts，那么一个开关周期内开关管MOSFET上的平均电压为：

其中，V_{mos_ave}为开关管MOSFET上的平均电压。并且，根据平均电流、平均电压建立的等效电路如图5所示。

根据本发明的一个实施例，如图6所示，交流电压有效值估算模块104包括电压瞬时值计算单元1041和交流电压有效值计算单元1042，其中，电压瞬时值计算单元1041根据以下公式计算整流桥输出的电压瞬时值：

V_{bd_est}＝(1-d)V_dc+L·pI_{dc_samp} (2)

其中，V_{bd_est}为整流桥输出的电压瞬时值，d为开关管的占空比，V_dc为PFC电路的输出电压，L为PFC电路中电感器的感抗，p为微分算子，I_{dc_samp}为每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流的采样值。

具体地，如图6所示，电压瞬时值计算单元1041包括乘法器M0、加法器A0、减法器S0、比例放大器K0、微分器D0、乘法器M2和加法器A1。其中，开关管MOSFET上一个开关周期内的平均电压V_{mos_ave}通过乘法器M0、乘法器M2、加法器A0和减法器S0以及输入占空比d和PFC电路的输出电压V_dc计算得到；直流电流I_dc通过比例放大器K0和微分器D0可计算得到PFC电路中电感上瞬时电压V_L；整流桥输出的电压瞬时值V_{bd_est}为平均电压V_{mos_ave}和电感上瞬时电压V_L通过加法器A1得到，其计算式如公式(2)所示。

如图6所示，交流电压有效值计算单元1042具体包括：第一乘法器M1、低通滤波器LPF、开方运算器10421、峰值检测器10422、第一比例放大器K1和选择器10423。其中，第一乘法器M1用于对整流桥输出的电压瞬时值V_{bd_est}进行平方处理，得到(V_{bd_est})²，低通滤波器LPF用于对平方后的整流桥输出的电压瞬时值进行低通滤波处理，得到LPF(V_{bd_est})²，开方运算器10421用于对平方和低通滤波后的整流桥输出的电压瞬时值进行开方运算处理以获得第一交流电压有效值V_{ac_rms1}，即第一交流电压有效值V_{ac_rms1}为整流桥输出的电压瞬时值V_{bd_est}通过乘法器M1、低通滤波器LPF和开方运算器10421得到，以下述公式进行表示：

并且，峰值检测器10422用于对整流桥输出的电压瞬时值V_{bd_est}进行峰值检测以获得整流桥输出的电压峰值V_{bd_peak}，第一比例放大器K1用于对整流桥输出的电压峰值V_{bd_peak}进行比例放大以获得第二交流电压有效值V_{ac_rms2}，即第二交流电压有效值V_{ac_rms2}为V_{bd_est}通过峰值检测器10422和比例放大器K1得到，以下述公式进行表示：

最后，选择器10423根据每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流I_dc选择第一交流电压有效值V_{ac_rms1}或第二交流电压有效值V_{ac_rms2}为输入到整流桥的交流电压有效值V_{ac_rms}。

其中，当每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流I_dc大于预设电流阈值I_lim时，选择器10423选择第一交流电压有效值V_{ac_rms1}为输入到所述整流桥的交流电压有效值V_{ac_rms}；当每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流I_dc小于或等于预设电流阈值I_lim时，选择器10423选择第二交流电压有效值V_{ac_rms2}为输入到所述整流桥的交流电压有效值V_{ac_rms}。通过下述公式表示为：

其中，I_lim为预设电流阈值。

综上所述，本发明实施例的交流电压有效值估算装置利用单周期平均电流采样模块采样得到的直流电流I_dc、电压采样模块采样得到的直流母线电压V_dc以及获取模块通过PFC单周期控制算法获得的开关管的占空比d，来计算电源侧交流电压的有效值，具体是将一个开关周期内PFC开启与关断过程对应的两个电路利用电流、电压的平均值统一起来，建立一个通用的等效电路，然后根据电路方程解出整流桥输出的电压瞬时值，进而求出输入到整流桥的交流电压有效值。

根据本发明实施例的电源装置的交流电压有效值估算装置，通过单周期平均电流采样模块采样到的每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流、电压采样模块采样到的PFC电路的输出电压以及获取模块获取的开关管的占空比来构建等效电路，然后通过求解等效电路方程来计算整流桥输出的电压瞬时值，从而可计算出输入到整流桥的交流电压有效值，这样不仅在PFC电路关闭与开启的任何状态都能获取准确的整流桥输出的电压瞬时值和计算输入到整流桥的交流电压有效值，且无需增加电压采样电路以达到降低成本的目的。

图7为根据本发明实施例的电源装置的交流电压有效值估算方法的流程图。其中，电源装置包括整流桥和功率因素校正PFC电路。如图7所示，该交流电压有效值估算方法包括以下步骤：

S1，采样PFC电路的每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流，并采样PFC电路的输出电压。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流的采样时刻设置在开关管导通时间的1/2处。即言，在一个开关周期Ts(MOSFET导通、关断一次的总时间)内采样一次直流电流I_dc，其采样时刻设置在MOSFET导通时间的1/2处，如图3所示。

S2，通过PFC单周期控制算法获取PFC电路中开关管的占空比。

S3，根据每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流、PFC电路的输出电压和开关管的占空比建立等效电路以计算整流桥输出的电压瞬时值。

其中，如图4A和图4B所示，主要是依据PFC开启与关断过程来建立等效电路。

并且，在本发明的一个实施例中，根据以下公式计算整流桥输出的电压瞬时值：

V_{bd_est}＝(1-d)V_dc+L·pI_{dc_samp}

其中，V_{bd_est}为整流桥输出的电压瞬时值，d为开关管的占空比，V_dc为PFC电路的输出电压，L为PFC电路中电感器的感抗，p为微分算子，I_{dc_samp}为每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流的采样值。

S4，根据整流桥输出的电压瞬时值和每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流估算出输入到整流桥的交流电压有效值。

根据本发明的一个实施例，如图6所示，根据整流桥输出的电压瞬时值和每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流估算出输入到整流桥的交流电压有效值，具体包括：对整流桥输出的电压瞬时值进行平方处理，并对平方后的整流桥输出的电压瞬时值进行低通滤波处理和开方运算处理以获得第一交流电压有效值；对整流桥输出的电压瞬时值进行峰值检测后，再进行比例放大以获得第二交流电压有效值；根据每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流选择第一交流电压有效值或第二交流电压有效值为输入到整流桥的交流电压有效值。

其中，当每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流大于预设电流阈值时，选择第一交流电压有效值为输入到整流桥的交流电压有效值；当每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流小于或等于预设电流阈值时，选择第二交流电压有效值为输入到整流桥的交流电压有效值。

根据本发明实施例的电源装置的交流电压有效值估算方法，通过采样到的每个开关周期内输入到PFC电路的平均电流、采样到的PFC电路的输出电压以及获取的开关管的占空比来构建等效电路，然后通过求解等效电路方程来计算整流桥输出的电压瞬时值，从而可计算出输入到整流桥的交流电压有效值，这样不仅在PFC电路关闭与开启的任何状态都能获取准确的整流桥输出的电压瞬时值和计算输入到整流桥的交流电压有效值，且无需增加电压采样电路以达到降低成本的目的。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，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模块中，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模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (8)

1.一种电源装置的交流电压有效值估算方法，其特征在于，所述电源装置包括整流桥和功率因素校正PFC电路，所述交流电压有效值估算方法包括以下步骤：

采样所述PFC电路的每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流，并采样所述PFC电路的输出电压；

通过PFC单周期控制算法获取所述PFC电路中开关管的占空比；

根据所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流、所述PFC电路的输出电压和所述开关管的占空比建立等效电路以计算所述整流桥输出的电压瞬时值；以及

根据所述整流桥输出的电压瞬时值和所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流估算出输入到所述整流桥的交流电压有效值，其中，根据所述整流桥输出的电压瞬时值和所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流估算出输入到所述整流桥的交流电压有效值，具体包括：对所述整流桥输出的电压瞬时值进行平方处理，并对平方后的所述整流桥输出的电压瞬时值进行低通滤波处理和开方运算处理以获得第一交流电压有效值；对所述整流桥输出的电压瞬时值进行峰值检测后，再进行比例放大以获得第二交流电压有效值；根据所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流选择所述第一交流电压有效值或所述第二交流电压有效值为输入到所述整流桥的交流电压有效值。

2.如权利要求1所述的电源装置的交流电压有效值估算方法，其特征在于，所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流的采样时刻设置在所述开关管导通时间的1/2处。

3.如权利要求1所述的电源装置的交流电压有效值估算方法，其特征在于，根据以下公式计算所述整流桥输出的电压瞬时值：

V_{bd_est}＝(1-d)V_dc+L·pI_{dc_samp}

其中，V_{bd_est}为所述整流桥输出的电压瞬时值，d为所述开关管的占空比，V_dc为所述PFC电路的输出电压，L为所述PFC电路中电感器的感抗，p为微分算子，I_{dc_samp}为所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流的采样值。

4.如权利要求1所述的电源装置的交流电压有效值估算方法，其特征在于，其中，

当所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流大于预设电流阈值时，选择所述第一交流电压有效值为输入到所述整流桥的交流电压有效值；

当所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流小于或等于所述预设电流阈值时，选择所述第二交流电压有效值为输入到所述整流桥的交流电压有效值。

5.一种电源装置的交流电压有效值估算装置，其特征在于，所述电源装置包括整流桥和功率因素校正PFC电路，所述交流电压有效值估算装置包括：

单周期平均电流采样模块，所述单周期平均电流采样模块用于采样所述PFC电路的每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流；

电压采样模块，所述电压采样模块用于采样所述PFC电路的输出电压；

获取模块，所述获取模块用于通过PFC单周期控制算法获取所述PFC电路中开关管的占空比；

交流电压有效值估算模块，所述交流电压有效值估计模块根据所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流、所述PFC电路的输出电压和所述开关管的占空比建立等效电路以计算所述整流桥输出的电压瞬时值，并根据所述整流桥输出的电压瞬时值和所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流估算出输入到所述整流桥的交流电压有效值，所述交流电压有效值计算单元具体包括：第一乘法器，所述第一乘法器用于对所述整流桥输出的电压瞬时值进行平方处理；低通滤波器，所述低通滤波器用于对平方后的所述整流桥输出的电压瞬时值进行低通滤波处理；开方运算器，所述开方运算器用于对平方和低通滤波后的所述整流桥输出的电压瞬时值进行开方运算处理以获得第一交流电压有效值；峰值检测器，所述峰值检测器用于对所述整流桥输出的电压瞬时值进行峰值检测以获得所述整流桥输出的电压峰值；第一比例放大器，所述第一比例放大器用于对所述整流桥输出的电压峰值进行比例放大以获得第二交流电压有效值；选择器，所述选择器根据所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流选择所述第一交流电压有效值或所述第二交流电压有效值为输入到所述整流桥的交流电压有效值。

6.如权利要求5所述的电源装置的交流电压有效值估算装置，其特征在于，所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流的采样时刻设置在所述开关管导通时间的1/2处。

7.如权利要求5所述的电源装置的交流电压有效值估算装置，其特征在于，所述交流电压有效值估算模块包括电压瞬时值计算单元和交流电压有效值计算单元，所述电压瞬时值计算单元根据以下公式计算所述整流桥输出的电压瞬时值：

V_{bd_est}＝(1-d)V_dc+L·pI_{dc_samp}

其中，V_{bd_est}为所述整流桥输出的电压瞬时值，d为所述开关管的占空比，V_dc为所述PFC电路的输出电压，L为所述PFC电路中电感器的感抗，p为微分算子，I_{dc_samp}为所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流的采样值。

8.如权利要求5所述的电源装置的交流电压有效值估算装置，其特征在于，其中，

当所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流大于预设电流阈值时，所述选择器选择所述第一交流电压有效值为输入到所述整流桥的交流电压有效值；

当所述每个开关周期内输入到所述PFC电路的平均电流小于或等于所述预设电流阈值时，所述选择器选择所述第二交流电压有效值为输入到所述整流桥的交流电压有效值。