CN105591535B - 一种功率因数控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种功率因数控制方法及装置，能够提升电力电子装置的EMC，减少功率开关管的损耗。方法包括：采集输入电压值；根据输入电压值、以及预设的输出电压目标值，计算斩波管的导通时间占载波周期的占空比；根据占空比，控制斩波管的导通时间、或关断时间、或载波周期，其中，斩波管的关断时间不小于第一预设时间，斩波管的导通时间不小于第三预设时间，第一预设时间+第三预设时间<第二预设时间，第二预设时间为斩波管的额定周期。本发明适用于电力电子领域。

Description

一种功率因数控制方法及装置

技术领域

本发明涉及电力电子领域，尤其涉及一种功率因数控制方法及装置。

背景技术

随着电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置的应用日益广泛，随之产生的谐波污染也日益严重。为了减少电力电子装置对电网造成的谐波污染，通常会在电力电子装置的输入侧增加功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)电路，以期将输入电流变换为与输入电压同相位的正弦波，提升线路的输出能力，减少电路中的谐波电流，从而降低电力电子装置的电磁干扰(Electro Magnetic Interference，简称：EMI)，提升其电磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility，简称：EMC)。

现有技术中，对电力电子装置进行功率因数校正的方法众多，但大多通过固定载波频率(简称：载频)、固定输出电压的方式实现。而在PFC电路运行过程中，若MCU采用单一的载频对功率开关管进行控制，会使得载波在市电电压的波谷阶段出现较窄的关断脉宽(如图1中A所示)，在市电电压的峰值阶段出现较窄的开通脉宽(如图1中B所示)。一方面，这些较窄的脉宽会使得功率开关管的关断时间和导通时间极短，降低了PFC电路功率因数校正的效果，使得电力电子装置的EMI增大、EMC变差。另一方面，这些较窄的脉宽会使功率开关管迅速关断或开通，使得功率开关管的损耗增加。

现有技术中，也有通过载频可变的方式实现对功率因数校正的方案，该类方案通过控制信号发生电路和关断信号发生电路来实现功率开关管的导通和关断，从而控制功率开关管以变频方式工作，最终达到对电力电子装置进行功率因数校正的目的。该类方案虽然实现了载频可变，但如果在市电电压的谷底或峰值阶段发生抖频并偏向最高频方向，则会使载波产生更窄的关断或开通脉宽，致使电力电子装置产生更大的电磁干扰。

因此，寻求一种能够提升电力电子装置的EMC，同时减少功率开关管损耗的功率因数控制方法，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的实施例提供一种功率因数控制方法及装置，以至少解决现有的功率因数控制方法所引起的电力电子装置的EMC变差，以及功率开关管损耗增加的问题，能够提升电力电子装置的EMC，同时减少功率开关管的损耗。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种功率因数控制方法，包括：

采集输入电压值；

根据所述输入电压值、以及预设的输出电压目标值，计算斩波管的导通时间占载波周期的占空比；

根据所述占空比，控制所述斩波管的导通时间、或关断时间、或载波周期，其中，所述斩波管的关断时间不小于第一预设时间，所述斩波管的导通时间不小于第三预设时间，所述第一预设时间+所述第三预设时间<第二预设时间，所述第二预设时间为所述斩波管的额定周期。

基于本发明实施例提供的功率因数控制方法，通过控制斩波管的导通时间、或关断时间、或载波周期，使得斩波管的关断时间不小于第一预设时间、导通时间不小于第三预设时间，从而使得载波在输入电压的波谷阶段不会出现较窄的关断脉宽，在输入电压的波峰阶段不会出现较窄的导通脉宽。因此，与现有技术相比，本发明实施例提供的功率因数控制方法可避免载波在市电的波谷阶段出现较窄的关断脉宽、在波峰阶段出现较窄的开通脉宽，进而能够克服现有技术由于较窄的开通或关断脉宽所引起的电力电子装置的EMC变差，以及功率开关管损耗增加的问题，能够提升电力电子装置的EMC，同时减少功率开关管的损耗。

第二方面，提供一种功率因数控制装置，包括：采集单元、计算单元、以及第一控制单元；

所述采集单元，用于采集输入电压值；

所述计算单元，用于根据所述输入电压值、以及预设的输出电压目标值，计算斩波管的导通时间占载波周期的占空比；

所述第一控制单元，用于根据所述占空比，控制所述斩波管的导通时间、或关断时间、或载波周期，其中，所述斩波管的关断时间不小于第一预设时间，所述斩波管的导通时间不小于第三预设时间，所述第一预设时间+所述第三预设时间<第二预设时间，所述第二预设时间为所述斩波管的额定周期。

基于本发明实施例提供的功率因数控制装置，通过控制斩波管的导通时间、或关断时间、或载波周期，使得斩波管的关断时间不小于第一预设时间、导通时间不小于第三预设时间，从而使得载波周期的变化与工频电压相位的变化保持同步，载波在输入电压的波谷阶段不会出现较窄的关断脉宽，在输入电压的波峰阶段不会出现较窄的导通脉宽。因此，与现有技术相比，本发明实施例提供的功率因数控制装置可避免载波在市电的波谷阶段出现较窄的关断脉宽、在波峰阶段出现较窄的开通脉宽，能够克服现有技术由于较窄的开通或关断脉宽所引起的电力电子装置的EMC变差，以及功率开关管损耗增加的问题，能够提升电力电子装置的EMC，同时减少功率开关管的损耗，实现变载频控制。

附图说明

图1为现有技术中载波的波形示意图；

图2为本发明实施例提供的一种功率因数控制方法的流程示意图一；

图3为本发明实施例提供的一种功率因数控制方法的流程示意图二；

图4为本发明实施例提供的一种功率因数校正的电路示意图一；

图5为本发明实施例提供的一种功率因数校正的电路示意图二；

图6为本发明实施例提供的一种功率因数控制装置的结构示意图一；

图7为本发明实施例提供的一种功率因数控制装置的结构示意图二；

图8为本发明实施例提供的一种功率因数控制装置的结构示意图三；

图9为本发明实施例提供的一种功率因数控制装置的结构示意图四。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定。

需要说明的是，本发明适用于多种PFC电路，以下仅以交错式PFC电路和普通型PFC电路为例进行说明。

实施例一、

本发明实施例提供一种功率因数控制方法，如图2所示，包括：

S201、功率因数控制装置采集输入电压值。

S202、功率因数控制装置根据输入电压值、以及预设的输出电压目标值，计算斩波管的导通时间占载波周期的占空比。

S203、功率因数控制装置根据所述占空比，控制斩波管的导通时间、或关断时间、或载波周期。

其中，斩波管的关断时间不小于第一预设时间，斩波管的导通时间不小于第三预设时间，第一预设时间+第三预设时间<第二预设时间，第二预设时间为斩波管的额定周期。

具体的，如图3所示，本发明实施例提供一种功率因数控制方法中，功率因数控制装置根据所述占空比，控制斩波管的导通时间、或关断时间、或载波周期(步骤S203)，具体可以包括：

S203a、当输入电压在过零点后由小增大时，功率因数控制装置控制斩波管的关断时间为第一预设时间，并根据占空比和关断时间确定斩波管的载波周期，其中，斩波管的载波周期逐渐减小。

S203b、当斩波管的载波周期达到第二预设时间后，功率因数控制装置控制斩波管的载波周期维持在第二预设时间，并根据占空比和载波周期确定斩波管的导通时间，其中，斩波管的导通时间逐渐减小。

S203c、当斩波管的导通时间达到第三预设时间后，功率因数控制装置控制斩波管的导通时间维持在第三预设时间，并根据占空比和导通时间确定斩波管的载波周期，其中，斩波管的载波周期逐渐增大。

S203d、当输入电压在峰值点后由大减小时，功率因数控制装置控制斩波管的导通时间维持在第三预设时间，并根据占空比和导通时间确定斩波管的载波周期，其中，斩波管的载波周期逐渐减小。

S203e、当斩波管的载波周期达到第二预设时间后，功率因数控制装置控制斩波管的载波周期维持在第二预设时间，并根据占空比和载波周期确定斩波管的关断时间，其中，斩波管的关断时间逐渐减小。

S203f、当斩波管的关断时间达到第一预设时间后，功率因数控制装置控制斩波管的关断时间维持在第一预设时间，并根据占空比和关断时间确定斩波管的载波周期，其中，斩波管的载波周期逐渐增大，至输入电压达到过零点。

具体的，本发明实施例提供的功率因数控制方法，功率因数控制装置根据输入电压值、以及预设的输出电压目标值，计算斩波管的导通时间占载波周期的占空比(步骤S202)，可以包括：

功率因数控制装置根据输入电压值、以及预设的输出电压目标值，结合第一预设公式，计算导通时间占载波周期的占空比。第一预设公式如公式(1)所示：

D＝1-Vin/Vout 公式(1)

其中，D表示占空比，Vin表示输入电压值、Vout表示预设输出电压目标值。

具体的，本发明实施例提供的功率因数控制方法，步骤S203a及S203f中，功率因数控制装置根据占空比和关断时间确定斩波管的载波周期，可以包括：

功率因数控制装置根据占空比和关断时间，结合第二预设公式，计算斩波管的载波周期。第二预设公式如公式(2)所示：

To＝tb/(1-D) 公式(2)

其中，To表示载波周期，tb表示关断时间，D表示占空比。

具体的，本发明实施例提供的功率因数控制方法，在步骤S203b中，功率因数控制装置根据占空比和载波周期确定斩波管的导通时间，具体可以包括：

功率因数控制装置根据占空比和载波周期，结合第三预设公式，计算斩波管的导通时间。第三预设公式如公式(3)所示：

ta＝To*D 公式(3)

其中，ta表示导通时间，To表示载波周期，D表示占空比。

具体的，本发明实施例提供的功率因数控制方法，在步骤S203c及S203d中，功率因数控制装置根据占空比和导通时间确定斩波管的载波周期，具体可以包括：

功率因数控制装置根据占空比和导通时间，结合第四预设公式，计算斩波管的载波周期。第四预设公式如公式(4)所示：

To＝ta/D 公式(4)

其中，To表示载波周期，ta表示导通时间，D表示占空比。

具体的，本发明实施例提供的功率因数控制方法，在步骤S203e中，功率因数控制装置根据占空比和载波周期确定斩波管的关断时间，可以包括：

功率因数控制装置根据占空比和载波周期，结合第五预设公式，计算斩波管的关断时间。第五预设公式如公式(5)所示：

tb＝To*(1-D) 公式(5)

其中，tb表示关断时间，To表示载波周期，D表示占空比。

需要说明的是，在本发明实施例的上述实施过程中，有关导通时间占载波周期的占空比、斩波管的载波周期、以及斩波管的关断时间和导通时间的计算，仅是本发明实施例提供的一种具体的计算方法。本领域普通技术人员容易理解，现有技术当中还有其他计算方法，本发明实施例对此不再一一赘述。

优选的，本发明实施例提供的功率因数控制方法，还可以包括：

MCU根据第六预设公式，对输出电压进行补偿。

第六预设公式包括公式(6)和公式(7)：

V′_out＝V_out+A×V(θ) 公式(6)

V(θ)＝V(180°-θ) 公式(7)

其中，V_out表示输出电压目标值，V′_out表示补偿后的输出电压值，A表示补偿幅度，θ表示输入电压相位，V(θ)、V(180°-θ)均表示输入电压相位θ的函数。

需要说明的是，本领域普通技术人员容易理解，本发明实施例提供的上述补偿方法中，函数V(θ)满足：在市电两个连续的过零点之间的半个工频周期内，在0°<θ<90°的范围内，V(θ)随着θ的增加而减小；在θ＝90°时，V(θ)最小；在90°<θ<180°的范围内，V(θ)随着θ的增加而增加。示例性的，V(θ)具体可以是cosθ、1-sinθ函数等，本发明实施例对此不作具体限定。如此，在市电电压的波谷阶段，即可实现对输出电压的提升，进而提高其向后级供电的能力，同时缩小输出电压的降低幅度，减小输出电压的纹波，提升输出电压的平稳性。

需要说明的是，输出电压目标值V_out可根据控制需要进行调整。即，当负载需求的电压较低时，可适当调低V_out的值；反之，当负载需求的电压较高时，可适当调高V_out的值。如此一来，即可通过V_out实现输出电压与负载需求的最佳匹配，减少PFC电路的动态开关损耗。

示例性的，假设根据负载需求设置的输出电压目标值V_out＝330V，补偿幅度A＝100，根据检测到的输入电压的相位为θ，则对输出电压进行补偿的公式如公式(8)所示：

V′_out＝330+100×cosθ 公式(8)

进一步的，在上述对输出电压目标值补偿的方法中，可根据输入电流对补偿幅度A作补偿，从而实现对输出电压的进一步补偿。示例性的，假设对输出电压目标值进行补偿的公式为公式(8)，则加入对补偿幅度A的补偿后，补偿公式如公式(9)所示：

公式(9)

其中，V′_out表示补偿后的输出电压值；I_in表示输入电流值；B为常数，且B的取值可根据控制需要进行调整，例如，当I_in≤5A时，可令B＝0.9；当I_in>5A时，可令B＝1。

优选的，本发明实施例提供的功率因数控制方法，还可以包括：

MCU根据第七预设公式，对输出电压进行稳压控制。

第七预设公式包括公式(8)和公式(9)：

D'＝D+ΔD 公式(8)

ΔD＝k_p*(ΔV_n-ΔV_n-1)+k_i*ΔV_n 公式(9)

其中，D表示占空比，ΔD表示占空比D的补偿增加量，D'表示补偿后的占空比，ΔV_n表示第n个载波周期内输出电压目标值与输出电压值的差值，ΔV_n-1表示第n)1个载波周期内输出电压目标值与输出电压值的差值(k_p、k_i为常数。

需要说明的是，通过对占空比的补偿，可间接对输出电压进行补偿，使得输出电压维持在一个相对稳定的范围，进而保证供电的稳定性。

示例性的，结合本发明实施例的上述实施步骤，给出两种使用本发明实施例提供的功率因数控制方法的具体电路示意图，分别如图4和图5所示。其中，图4采用的PFC电路707为交错式PFC电路，图5采用的PFC电路807为普通型PFC电路；整流单元701和整流单元801用以对输入电流进行整流，电压/相位检测单元703和电压/相位检测单元803用以检测输入电压的电压值及相位，电流检测单元702和电流检测单元802用以检测输入电流值，驱动单元704用以驱动功率开关管708，驱动单元804用以驱动功率开关管808，电压检测单元706和电压检测单元806用以检测输出电压值，MCU705用以控制PFC电路707，MCU805用以控制PFC电路807。

示例性的，以输入电压的第一个半工频周期为例，详细说明使用本发明实施例提供的优选的功率因数控制方法进行功率因数校正的各阶段：

第一阶段：当输入电压的相位为0°、输入电压处于波谷阶段时，即在输入电压为0时，MCU控制斩波管的关断时间为第一预设时间。

在该阶段，斩波管的关断时间为一固定值，因此载波不会出现较窄的关断脉宽。而随着输入电压的相位的增加，输入电压幅值由小增大，根据公式(1)可知，导通时间占载波周期的占空比会逐渐减小；根据公式(2)可知，载波周期将会逐渐减小。当载波周期小于或等于第二预设时间后，就进入到第二阶段。其中，由于斩波管的关断时间为一固定值，因此斩波管的导通时间也会逐渐减小。

第二阶段：MCU控制斩波管的载波周期为第二预设时间。

在该阶段，载波周期为一固定值，而随着输入电压的相位的增加，导通时间占载波周期的占空比还在持续减小。根据公式(5)可知，斩波管的关断时间将增大，由于载波周期不变，因此斩波管的导通时间将会持续减小。当输入电压的相位到达90°附近时，导通时间就会小于第三预设时间，进入到第三阶段。

第三阶段：MCU控制斩波管的导通时间为第三预设时间。

在该阶段，斩波管的导通时间为一固定值，因此载波不会出现较窄的开通脉宽。

当输入电压的相位超过90°，但仍在90°附近时，进入到第四阶段。

第四阶段：MCU控制斩波管的导通时间为第三预设时间。

在该阶段，斩波管的导通时间仍为一固定值。而随着输入电压的相位的增加，根据公式(1)可知，导通时间占载波周期的占空比会逐渐增大；根据公式(4)可知，载波周期将会逐渐减小，当载波周期小于或等于第二预设时间后，就进入到第五阶段。其中，由于斩波管的导通时间为固定值，因此斩波管的关断时间也会逐渐减小。

第五阶段：MCU控制斩波管的载波周期为第二预设时间。

在该阶段，载波周期为一固定值，而随着输入电压的相位的增加，导通时间占载波周期的占空比还在持续增大。根据公式(5)可知，斩波管的关断时间将会持续减小。当输入电压的相位到达180°附近时，关断时间就可能小于第一预设时间，进入到第六阶段。

第六阶段：MCU控制斩波管的关断时间为第一预设时间。

在该阶段，斩波管的关断时间为一固定值，因此载波不会出现较窄的关断脉宽。

至此，已完成第一个半工频周期的功率因数校正，重复上述阶段即可完成下一个半工频周期的功率因数校正。

综上，显然，本发明实施例提供的功率因数控制方法可避免载波在输入电压的波谷及波峰阶段出现较窄的脉宽。

本发明实施例提供的功率因数控制方法中，功率因数控制装置采集输入电压值，并根据输入电压值、以及预设的输出电压目标值，计算斩波管的导通时间占载波周期的占空比，接着，根据占空比，控制斩波管的导通时间、或关断时间、或载波周期，其中，斩波管的关断时间不小于第一预设时间，斩波管的导通时间不小于第三预设时间，且第一预设时间+第三预设时间<第二预设时间，第二预设时间为斩波管的额定周期。基于本发明实施例提供的功率因数控制方法，通过控制斩波管的导通时间、或关断时间、或载波周期，使得斩波管的关断时间不小于第一预设时间、导通时间不小于第三预设时间，从而使得载波在输入电压的波谷阶段不会出现较窄的关断脉宽，在输入电压的波峰阶段不会出现较窄的导通脉宽。因此，与现有技术相比，本发明实施例提供的功率因数控制方法可避免载波在市电的波谷阶段出现较窄的关断脉宽、在波峰阶段出现较窄的开通脉宽，能够克服现有技术由于较窄的开通或关断脉宽所引起的电力电子装置的EMC变差，以及功率开关管损耗增加的问题，能够提升电力电子装置的EMC，同时减少功率开关管的损耗，实现变载频控制。

实施例二、

本发明实施例提供一种功率因数控制装置60，具体如图6所示，包括：采集单元601、计算单元602、以及第一控制单元603。

其中，采集单元601，用于采集输入电压值。

计算单元602，用于根据输入电压值、以及预设的输出电压目标值，计算斩波管的导通时间占载波周期的占空比；

第一控制单元603，用于根据占空比，控制斩波管的导通时间、或关断时间、或载波周期，其中，斩波管的关断时间不小于第一预设时间，斩波管的导通时间不小于第三预设时间，第一预设时间+第三预设时间<第二预设时间，第二预设时间为斩波管的额定周期。

进一步的，如图7所示，第一控制单元603具体可以包括：控制模块603a、以及确定模块603b。

其中，控制模块603a，用于当输入电压在过零点后由小增大时，控制斩波管的关断时间为第一预设时间。

确定模块603b，用于根据占空比和关断时间确定斩波管的载波周期，其中，斩波管的载波周期逐渐减小。

控制模块603a，还用于当斩波管的载波周期达到第二预设时间后，控制斩波管的载波周期维持在第二预设时间。

确定模块603b，还用于根据占空比和载波周期确定斩波管的导通时间，其中，斩波管的导通时间逐渐减小。

控制模块603a，还用于当斩波管的导通时间达到第三预设时间后，控制斩波管的导通时间维持在第三预设时间。

确定模块603b，还用于根据占空比和导通时间确定斩波管的载波周期，其中，斩波管的载波周期逐渐增大。

控制模块603a，还用于当输入电压在峰值点后由大减小时，控制斩波管的导通时间维持在第三预设时间。

确定模块603b，还用于根据占空比和导通时间确定斩波管的载波周期，其中，斩波管的载波周期逐渐减小。

确定模块603b，还用于根据占空比和载波周期确定斩波管的关断时间，其中，斩波管的关断时间逐渐减小。

控制模块603a，还用于当斩波管的关断时间达到第一预设时间后，控制斩波管的关断时间维持在第一预设时间。

确定模块603b，还用于根据占空比和关断时间确定斩波管的载波周期，其中，斩波管的载波周期逐渐增大，至输入电压达到过零点。

具体的，在本发明实施例提供的功率因数控制装置60中，计算单元602具体用于：

根据输入电压值、以及预设的输出电压目标值，结合第一预设公式，计算导通时间占载波周期的占空比，第一预设公式包括：

D＝1-Vin/Vout，

其中，D表示占空比，Vin表示输入电压值、Vout表示预设输出电压目标值。

优选的，在本发明实施例提供的功率因数控制装置60中，确定模块603b具体用于：

根据占空比和关断时间，结合第二预设公式，计算斩波管的载波周期，其中，第二预设公式包括：

To＝tb/(1-D)，

其中，To表示载波周期，tb表示关断时间，D表示占空比。

优选的，在本发明实施例提供的功率因数控制装置60中，确定模块603b具体还用于：

根据占空比和载波周期，结合第三预设公式，计算斩波管的导通时间，其中，第三预设公式包括：

ta＝To*D，

其中，ta表示导通时间，To表示载波周期，D表示占空比。

优选的，在本发明实施例提供的功率因数控制装置60中，确定模块603b具体还用于：

根据占空比和导通时间，结合第四预设公式，计算斩波管的载波周期，其中，第四预设公式包括：

To＝ta/D，

其中，To表示载波周期，ta表示导通时间，D表示占空比。

优选的，在本发明实施例提供的功率因数控制装置60中，确定模块603b具体还用于：

根据占空比和载波周期，结合第五预设公式，计算斩波管的关断时间，其中，第五预设公式包括：

tb＝To*(1-D)，

其中，tb表示关断时间，To表示载波周期，D表示占空比。

进一步的，如图8所示，本发明实施例提供的功率因数控制装置60，还可以包括：补偿单元604。

补偿单元604，用于根据第六预设公式，对输出电压进行补偿，第六预设公式包括：

V′_out＝V_out+A×V(θ)，V(θ)＝V(180°-θ)，

其中，V_out表示输出电压目标值，V′_out表示补偿后的输出电压目标值，A表示补偿幅度，θ表示输入电压相位，V(θ)、V(180°-θ)均表示输入电压相位θ的函数。

进一步的，如图9所示，本发明实施例提供的功率因数控制装置60，还可以包括；第二控制单元605。

第二控制单元605，用于根据第七预设公式，对输出电压进行稳压控制，第七预设公式包括：

D'＝D+ΔD，ΔD＝k_p*(ΔV_n-ΔV_n-1)+k_i*ΔV_n，

其中，D表示占空比，ΔD表示占空比D的补偿增加量，D'表示补偿后的占空比，ΔV_n表示第n个载波周期内输出电压目标值与输出电压值的差值，ΔV_n-1表示第n)1个载波周期内输出电压目标值与输出电压值的差值(k_p、k_i为常数。

具体的，通过本发明实施例提供的功率因数控制装置60进行功率因数控制的方法可参考实施例一的描述，本发明实施例对此不再赘述。

本发明实施例提供的功率因数控制装置，由采集单元采集输入电压值，并由计算单元根据输入电压值、以及预设的输出电压目标值，计算斩波管的导通时间占载波周期的占空比，接着，由控制单元根据占空比，控制斩波管的导通时间、或关断时间、或载波周期，其中，斩波管的关断时间不小于第一预设时间，斩波管的导通时间不小于第三预设时间，且第一预设时间+第三预设时间<第二预设时间，第二预设时间为斩波管的额定周期。基于本发明实施例提供的功率因数控制装置，通过控制斩波管的导通时间、或关断时间、或载波周期，使得斩波管的关断时间不小于第一预设时间、导通时间不小于第三预设时间，从而使得载波周期的变化与工频电压相位的变化保持同步，载波在输入电压的波谷阶段不会出现较窄的关断脉宽，在输入电压的波峰阶段不会出现较窄的导通脉宽。因此，与现有技术相比，本发明实施例提供的功率因数控制装置可避免载波在市电的波谷阶段出现较窄的关断脉宽、在波峰阶段出现较窄的开通脉宽，能够克服现有技术由于较窄的开通或关断脉宽所引起的电力电子装置的EMC变差，以及功率开关管损耗增加的问题，能够提升电力电子装置的EMC，同时减少功率开关管的损耗。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置，仅以上述各功能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模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，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信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

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。

集成的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，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种功率因数控制方法，其特征在于，所述方法包括：

采集输入电压值；

根据所述输入电压值、以及预设的输出电压目标值，计算斩波管的导通时间占载波周期的占空比；

根据所述占空比，控制所述斩波管的导通时间、或关断时间、或载波周期，其中，所述斩波管的关断时间不小于第一预设时间，所述斩波管的导通时间不小于第三预设时间，所述第一预设时间+所述第三预设时间<第二预设时间，所述第二预设时间为所述斩波管的额定周期；

所述根据所述占空比，控制所述斩波管的导通时间、或关断时间、或载波周期，包括：

当所述输入电压在过零点后由小增大时，控制所述斩波管的关断时间为所述第一预设时间，并根据所述占空比和所述关断时间确定所述斩波管的载波周期，其中，所述斩波管的载波周期逐渐减小；

当所述斩波管的载波周期达到所述第二预设时间后，控制所述斩波管的载波周期维持在所述第二预设时间，并根据所述占空比和所述载波周期确定所述斩波管的导通时间，其中，所述斩波管的导通时间逐渐减小；

当所述斩波管的导通时间达到所述第三预设时间后，控制所述斩波管的导通时间维持在所述第三预设时间，并根据所述占空比和所述导通时间确定所述斩波管的载波周期，其中，所述斩波管的载波周期逐渐增大；

当所述输入电压在峰值点后由大减小时，控制所述斩波管的导通时间维持在所述第三预设时间，并根据所述占空比和所述导通时间确定所述斩波管的载波周期，其中，所述斩波管的载波周期逐渐减小；

当所述斩波管的载波周期达到所述第二预设时间后，控制所述斩波管的载波周期维持在所述第二预设时间，并根据所述占空比和所述载波周期确定所述斩波管的关断时间，其中，所述斩波管的关断时间逐渐减小；

当所述斩波管的关断时间达到所述第一预设时间后，控制所述斩波管的关断时间维持在所述第一预设时间，并根据所述占空比和所述关断时间确定所述斩波管的载波周期，其中，所述斩波管的载波周期逐渐增大，至所述输入电压达到过零点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述输入电压值、以及预设的输出电压目标值，计算斩波管的导通时间占载波周期的占空比，包括：

根据所述输入电压值、以及预设的输出电压目标值，结合第一预设公式，计算斩波管的导通时间占载波周期的占空比，其中，所述第一预设公式包括：

D＝1-Vin/Vout，

其中，D表示占空比，Vin表示输入电压值、Vout表示预设的输出电压目标值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述占空比和所述关断时间确定所述斩波管的载波周期，包括：

根据所述占空比和所述关断时间，结合第二预设公式，计算所述斩波管的载波周期，其中，第二预设公式包括：

To＝tb/(1-D)，

其中，To表示载波周期，tb表示关断时间，D表示占空比。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述占空比和所述载波周期确定所述斩波管的导通时间，包括：

根据所述占空比和所述载波周期，结合第三预设公式，计算所述斩波管的导通时间，其中，第三预设公式包括：

ta＝To*D，

其中，ta表示导通时间，To表示载波周期，D表示占空比。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述占空比和所述导通时间确定所述斩波管的载波周期，包括：

根据所述占空比和所述导通时间，结合第四预设公式，计算所述斩波管的载波周期，其中，第四预设公式包括：

To＝ta/D，

其中，To表示载波周期，ta表示导通时间，D表示占空比。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述占空比和所述载波周期确定所述斩波管的关断时间，包括：

根据所述占空比和所述载波周期，结合第五预设公式，计算所述斩波管的关断时间，其中，第五预设公式包括：

tb＝To*(1-D)，

其中，tb表示关断时间，T表示载波周期，D表示占空比。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据第六预设公式，对输出电压目标值进行补偿，所述第六预设公式包括：

V′_out＝V_out+A×V(θ)，V(θ)＝V(180°-θ)，

其中，V_out表示输出电压目标值，V′_out表示补偿后的输出电压目标值，A表示补偿幅度，θ表示输入电压相位，V(θ)、V(180°-θ)均表示输入电压相位θ的函数。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据第七预设公式，对输出电压进行稳压控制，所述第七预设公式包括：

D'＝D+ΔD，ΔD＝k_p*(ΔV_n-ΔV_n-1)+k_i*ΔV_n，

其中，D表示占空比，ΔD表示占空比D的补偿增加量，D'表示补偿后的占空比，ΔV_n表示第n个载波周期内输出电压目标值与输出电压值的差值，ΔV_n-1表示第n-1个载波周期内输出电压目标值与输出电压值的差值,k_p、k_i为常数。

9.一种功率因数控制装置，其特征在于，所述装置包括：采集单元、计算单元、以及第一控制单元；

所述采集单元，用于采集输入电压值；

所述计算单元，用于根据所述输入电压值、以及预设的输出电压目标值，计算斩波管的导通时间占载波周期的占空比；

所述第一控制单元，用于根据所述占空比，控制所述斩波管的导通时间、或关断时间、或载波周期，其中，所述斩波管的关断时间不小于第一预设时间，所述斩波管的导通时间不小于第三预设时间，所述第一预设时间+所述第三预设时间<第二预设时间，所述第二预设时间为所述斩波管的额定周期；

所述第一控制单元包括：控制模块、以及确定模块；

所述控制模块，用于当所述输入电压在过零点后由小增大时，控制所述斩波管的关断时间为所述第一预设时间；

所述确定模块，用于根据所述占空比和所述关断时间确定所述斩波管的载波周期，其中，所述斩波管的载波周期逐渐减小；

所述控制模块，还用于当所述斩波管的载波周期达到所述第二预设时间后，控制所述斩波管的载波周期维持在所述第二预设时间；

所述确定模块，还用于根据所述占空比和所述载波周期确定所述斩波管的导通时间，其中，所述斩波管的导通时间逐渐减小；

所述控制模块，还用于当所述斩波管的导通时间达到所述第三预设时间后，控制所述斩波管的导通时间维持在所述第三预设时间；

所述确定模块，还用于根据所述占空比和所述导通时间确定所述斩波管的载波周期，其中，所述斩波管的载波周期逐渐增大；

所述控制模块，还用于当所述输入电压在峰值点后由大减小时，控制所述斩波管的导通时间维持在所述第三预设时间；

所述确定模块，还用于根据所述占空比和所述导通时间确定所述斩波管的载波周期，其中，所述斩波管的载波周期逐渐减小；

所述确定模块，还用于根据所述占空比和所述载波周期确定所述斩波管的关断时间，其中，所述斩波管的关断时间逐渐减小；

所述控制模块，还用于当所述斩波管的关断时间达到所述第一预设时间后，控制所述斩波管的关断时间维持在所述第一预设时间；

所述确定模块，还用于根据所述占空比和所述关断时间确定所述斩波管的载波周期，其中，所述斩波管的载波周期逐渐增大，至所述输入电压达到过零点。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述计算单元具体用于：

根据所述输入电压值、以及预设的输出电压目标值，结合第一预设公式，计算斩波管的导通时间占载波周期的占空比，其中，所述第一预设公式包括：

D＝1-Vin/Vout，

其中，D表示占空比，Vin表示输入电压值、Vout表示预设的输出电压目标值。

11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：

根据所述占空比和所述关断时间，结合第二预设公式，计算所述斩波管的载波周期，其中，第二预设公式包括：

To＝tb/(1-D)，

其中，To表示载波周期，tb表示关断时间，D表示占空比。

12.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体还用于：

根据所述占空比和所述载波周期，结合第三预设公式，计算所述斩波管的导通时间，其中，第三预设公式包括：

ta＝To*D，

其中，ta表示导通时间，To表示载波周期，D表示占空比。

13.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体还用于：

根据所述占空比和所述导通时间，结合第四预设公式，计算所述斩波管的载波周期，其中，第四预设公式包括：

To＝ta/D，

其中，To表示载波周期，ta表示导通时间，D表示占空比。

14.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体还用于：

根据所述占空比和所述载波周期，结合第五预设公式，计算所述斩波管的关断时间，其中，第五预设公式包括：

tb＝To*(1-D)，

其中，tb表示关断时间，To表示载波周期，D表示占空比。

15.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：补偿单元；

所述补偿单元，用于根据第六预设公式，对输出电压目标值进行补偿，所述第六预设公式包括：

V′_out＝V_out+A×V(θ)，V(θ)＝V(180°-θ)，

其中，V_out表示输出电压目标值，V′_out表示补偿后的输出电压目标值，A表示补偿幅度，θ表示输入电压相位，V(θ)、V(180°-θ)均表示输入电压相位θ的函数。

16.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：第二控制单元；

所述第二控制单元，用于根据第七预设公式，对输出电压进行稳压控制，所述第七预设公式包括：

D'＝D+ΔD，ΔD＝k_p*(ΔV_n-ΔV_n-1)+k_i*ΔV_n，

其中，D表示占空比，ΔD表示占空比D的补偿增加量，D'表示补偿后的占空比，ΔV_n表示第n个载波周期内输出电压目标值与输出电压值的差值，ΔV_n-1表示第n-1个载波周期内输出电压目标值与输出电压值的差值,k_p、k_i为常数。