CN110048597B - 功率因数校正电路的控制方法、控制器及系统 - Google Patents

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Abstract

一种功率因数校正电路的控制方法、控制器及系统，所述功率因数校正电路包括：整流电路及至少一开关电路，所述方法包括：检测所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度；所述稳定程度为所述输入电压偏离预设走势的频度和或幅度；根据功率因数校正电路的输入电压的稳定程度，相应调整当前的PID或者PI的控制参数，所述PID或者PI的控制参数包括比例、积分、微分系数中的一种或多种；采用调整后的控制参数控制电压环路和或电流环路以调整所述至少一开关电路的控制信号；其中：所述调整后的PID或者PI的控制参数适于保持所述功率因数校正电路于预设的稳定程度。采用上述方案，可以降低输入电流的振荡及谐波畸变。

Description

功率因数校正电路的控制方法、控制器及系统
技术领域
本发明实施例涉及集成电路领域，尤其涉及一种功率因数校正电路的控制方法、控制器及系统。
背景技术
功率因数是用来衡量用电设备用电效率的参数，低功率因数代表低电力效能。在电气工程中，交流电力系统的功率因数被定义为流入负载的有功功率与电路中的视在功率之比，并且是在-1到1的闭合区间中的无量纲数。小于1的功率因数意味着电压和电流波形不同相，从而会减小两个波形(V小两)的瞬时乘积。实际功耗是电路在特定时间执行工作的能力。视在功率是电路电流和电压的乘积。由于能量存储在负载中并返回到电源，或者由于非线性负载扭曲了从电源汲取的电流的波形，所以视在功率将大于实际功率。当设备(通常是负载)产生功率时，就会产生负功率因数，然后流向通常被认为是发生器的电源。在电力系统中，与功率因数高的负载相比，具有低功率因数的负载在传输相同的有用功率的情况下吸收更多的电流。较高的电流增加了配电系统中的能量损失，并需要更大的电线和其他设备。由于较大的设备和浪费的能源的成本，电力公司通常会向功率因数较低的工业或商业客户收取较高的成本。
而功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)即是为了提高用电设备的功率因数的技术。具有低功率因数的线性负载(例如感应电机)可通过无源电容或电感网络进行校正。非线性负载(例如整流器)会扭曲从系统吸取的电流。在这种情况下，主动或被动功率因数校正可用于抵消失真并提高功率因数。用于校正功率因数的设备可以位于中央变电站，分布在配电系统上，或内置于功耗设备中。
目前的非线性PID控制只能处理小范围的输入电压和阻抗。在交流电源的输入电压较大或阻抗范围较宽时，会很容易引起输入电流和输入电压的振荡。
目前，存在采用复杂的方程来计算控制参数，进而采用计算得到的控制参数来控制PFC电路的方法，这些方法可以解决大部分相关振荡问题，但是，输入电流谐波畸变严重，相位余量不足的问题仍然无法解决。
发明内容
本发明实施例解决的问题是如何降低输入电流的振荡及谐波畸变。
为解决上述问题，本发明实施例提供了一种功率因数校正电路的控制方法，所述功率因数校正电路包括：整流电路及至少一开关电路，所述至少一开关电路适于调整所述功率因数校正电路上的电流，所述方法包括：检测所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度；其中：所述稳定程度为所述输入电压偏离预设走势的频度和或幅度；根据所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度，相应调整当前的PID或者PI的控制参数，所述PID或者PI的控制参数包括比例、积分、微分系数中的一种或多种；采用调整后的所述PID或者PI的控制参数控制电压环路和或电流环路以调整所述至少一开关电路的控制信号；其中：所述调整后的PID或者PI的控制参数适于保持所述功率因数校正电路于预设的稳定程度。
可选地，所述检测所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度，包括：对所述功率因数校正电路的输入电压进行采样；计算所述输入电压在预设时长内偏离所述预设走势达预设值的次数；根据所述输入电压在所述预设时长内偏离所述预设走势达预设值的次数，确定所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度。
可选地，对所述功率因数校正电路的输入电压进行采样的采样点设置于能直接或间接反映输入端交变电压变化的线路。
可选地，所述根据所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度，相应调整当前的PID或者PI的控制参数，包括：当所述输入电压在所述预设时长内偏离所述预设走势达预设值的次数大于预设的第一数目阈值时，降低所述PID或者PI的控制参数。
可选地，所述根据所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度，相应调整当前的PID或者PI的控制参数，包括：当所述输入电压在所述预设时长内偏离所述预设走势达预设值的次数小于预设的第二数目阈值时，提高所述PID或PI的控制参数，其中：所述第二数目阈值小于所述第一数目阈值。
可选地，所述方法还包括：当所述当前的PID的控制参数超过预设的PID的控制参数阈值范围时，限制所述当前的PID的控制参数于所述PID的控制参数阈值范围内。
可选地，按照预设的频率执行检测所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度的流程。
本发明实施例提供了一种功率因数校正电路的控制器，所述控制器包括：稳定性检测单元，适于检测所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度；其中：所述稳定程度为所述输入电压偏离预设走势的频度和或幅度；参数调整单元，适于根据所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度，相应调整当前的PID或者PI的控制参数，所述控制参数包括比例、积分、微分系数中的一种或多种；控制单元，适于采用调整后的所述PID或者PI的控制参数控制电压环路和或电流环路以调整所述功率因数校正电路的至少一开关电路的控制信号；其中：所述调整后的PID或者PI的控制参数适于保持所述功率因数校正电路于预设的稳定程度。
可选地，所述PID控制参数包括以下至少一种：比例增益参数、积分增益参数。
可选地，所述PID控制参数包括以下至少一种：比例增益参数、积分增益参数及微分增益参数。
可选地，所述控制器还包括：电流回路，其中：所述控制单元，适于采用调整后的所述PID或者PI的控制参数控制所述电流环路以调整所述功率因数校正电路的至少一开关电路的控制信号。
可选地，所述控制器还包括：电流回路和电压回路，其中：所述控制单元，适于采用调整后的所述PID或者PI的控制参数控制所述电流环路以调整所述功率因数校正电路的至少一开关电路的控制信号。
本发明实施例提供了一种功率因数校正电路系统，所述系统包括：以上任一种所述的功率因数校正电路的控制器、功率因数校正电路、电源及负载；其中：所述功率因数校正电路，适于校正所述电源的功率因数；所述电源，与所述功率因数校正电路输入端电连接；所述负载，与所述功率因数校正电路的输出端电连接。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：
上述的方案，在交流电源的阻抗值未知的前提下，通过检测功率因数校正电路的输入电压的稳定程度，可以相应推测交流电源的阻抗变化，进而根据所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度，相应调整当前的PID或者PI控制参数，并采用调整后的所述PID或者PI控制参数调整所述至少一开关电路的控制信号，以提高所述功率因数校正电路的稳定程度，因此可以降低输入电流的振荡及谐波畸变。
附图说明
图1是现有技术中的一种理想的PFC电路的结构示意图；
图2是现有技术中的另一种理想的PFC电路的结构示意图；
图3是现有技术中的一种实际应用的PFC电路的等效电路的结构示意图；
图4是本发明实施例中的一种功率因数校正电路的控制方法的流程示意图；
图5是本发明实施例中的一种理想的及对应振荡的输入电压波形示意图；
图6是本发明实施例中一种检测功率因数校正电路的输入电压的稳定程度的方法的流程示意图；
图7是本发明实施例中的一种输入电压的波形示意图；
图8是本发明实施例中的一种采用调整后的所述PID或者PI的控制参数控制环路的方法的流程示意图；
图9是本发明实施例中的一种功率因数校正电路的控制器的结构示意图；
图10是本发明实施例中的一种功率因数校正电路的控制器的结构示意图；
图11是本发明实施例中的一种功率因数校正电路的控制器的结构示意图；
图12是本发明实施例中的一种功率因数校正电路的控制器的结构示意图；
图13是本发明实施例中的一种功率因数校正电路的控制器的结构示意图；
图14是本发明实施例中的一种功率因数校正电路的控制器的结构示意图。
具体实施方式
为便于说明及理解，图1示出了现有技术中的一种理想的PFC电路的结构示意图，所述PFC电路工作在具有固定开关频率的连续导通模式中，并且该种PFC电路已经在AC-DC电源中使用了多年，以在单相电力系统中，减少电流谐波失真且增加功率因数。
如图1所示，101表示为整个PFC电路供电的理想交流电压源，其具有微小的内部阻抗。102，103，104及105分别为功率二极管，且该4个功率二极管形成二极管整流桥，可以将输入的交流(AC)整流为直流(DC)。106表示存储电能的电感器。107是电子开关，106可在107闭合期间被充电，当开关107打开时，来自电感器106的电流将释放且流经二极管108以给电容器109充电。电容器109充当缓冲器以过滤流向负载110的波纹。
需要说明的是，一般所有的PFC电路都必须要有至少一个开关用于调整电流波形，因此某些PFC电路将此功能的开关放在了整流桥上，如图腾柱式PFC电路。
为便于说明，图2示出了现有技术中的一种图腾柱式的理想PFC电路的结构示意图，如图2所示，电感L与图1中106相同，电容C与图1中109相同，场效应晶体管SD1和SD2作为整流器件，类似于图1中的102～105，只是对应的运行机制并不相同。电源Vac与图1中101之后和205之前电压相同。图2中，场效应晶体管SD1和SD2是用来整流的开关，而S1及S2用来控制电流，因此可以取VS处电压作为环路控制用的采样电压。
相对应地，图3示出了一种实际应用中的具有数字控制功能的PFC电路的等效电路的结构示意图。
如图3所示，201表示理想的AC电压源，但任何AC电力系统均不是理想的AC电压源，因为其在连接到电气产品之前总是具有阻抗。当连接线的长度变长或通过隔离变压器供电时，具备较高阻值的电阻203和电感202将可导致高阻抗和能量损失。由于电感202和电阻203串联，会导致输入电流变高，进而导致在整流205之前电压下降。由于升压电路210可以产生开关噪声，并且210内的功率电子开关107(例如GaN FET，MOSFET，IGBT，BJT)的快速开关动作，EMI 204是等效低通滤波器，用于防止对共享相同交流电的其他电器产生电磁干扰。
205是一种整流电路，比如可以为常规的二极管电桥或具有电子开关的同步整流器，可以将输入交流整流为直流。210是升压功率转换电路，与负载110或213并联，通过202，203，204和205从输入电压源201汲取同步的正弦电流，其目标是保持缓冲电容器109或212处的恒定电压。以上所述的动作均由数字控制器206通过复杂的计算及运算法则完成。通过在整流之前或之后检测输入电压207，输入电流211、输出电压209及驱动器206放大输入自控制器206，输出到电子开关107的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号。
由于某些高标准的iTHD或功率因数的要求，电流环路滤波器需使用大量的PID增益参数来获得更好的正弦形状的输入电流。然而，在交流电源的阻抗较低的情况下，现有技术的设计工作得很好，输入电流与输入电压可以具有相同的形状。但是，对于具有相同电流环路滤波器增益的高阻抗交流电源而言，则会产生振荡输入电流波形。并且在一些更严重的情况下，不仅电流波形发生振荡，而且输入电压的波形也会发生振荡。
如上所述，目前的PFC电路的输入电流谐波畸变严重，相位余量不足的问题仍然无法解决。
为解决上述问题，本发明实施例在交流电源的阻抗值未知的前提下，通过检测功率因数校正电路的输入电压的稳定程度，可以相应推测交流电源的阻抗变化，进而根据所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度，相应调整当前的PID或者PI控制参数，并采用调整后的所述PID或者PI控制参数调整所述至少一开关电路的控制信号，以提高所述功率因数校正电路的稳定程度，因此可以降低输入电流的振荡及谐波畸变。
为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明实施例的具体实施例做详细的说明。
在具体实施中，功率因数校正(PFC)电路可以包括：整流电路及至少一开关电路，所述至少一开关电路适于调整所述功率因数校正电路上的电流。相对应地，图4示出了本发明实施例中的一种功率因数校正电路的控制方法的流程示意图，下面参考图4，对所述方法进行分步骤详细介绍：
步骤S31：检测所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度。
需要说明的是，由于电源输入阻抗的变化等因素的影响，PFC电路的输入电压并非为理想的正弦波，而是会产生一定的波动或者振荡，换言之，输入电压的稳定程度较低。
在具体实施中，所述稳定程度可以与所述输入电压偏离预设走势的频度和或幅度的大小正相关。
比如，图5示出了本发明实施例中的一种理想的及对应振荡的输入电压波形，横轴均为时间t(s)，纵轴均为电压V(v)。其中401为理想的输入电压波形，也即符合预设走势的波形，402为振荡的输入电压波形，也即偏离预设走势的幅度的波形，403及404表征零交点。具体而言，在t时刻，符合预设走势的输入电压的瞬时值为v1，偏离预设走势的输入电压的瞬时值为v2，v1预设走，所述输入电压偏离预设走势的幅度为|v1-v2|。
在本发明一实施例中，为了便于实施，可以按照预设的频率执行检测所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度的流程，并且所述预设的频率可以为固定数值，也可以为按照预设规律变化的数值。
在本发明另一实施例中，为了节约资源，也可以在满足预设的条件时才开始执行检测所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度的流程。关于所述预设的条件，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，比如可以设置为上次检测到的所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度低于预设的稳定程度阈值。
步骤S32：根据所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度，相应调整当前的PID或者PI的控制参数。
需要说明的是，由于实际应用场景较为复杂及较多不可控因素，因此可能无法直接获取电源的阻抗值的大小，但是如背景技术部分及以上所述，若电源的阻抗变化幅度较宽泛，则会相应导致PFC电路的输入电压产生振荡，因此可以通过检测PFC电路的输入电压的稳定程度，得到与之对应的电源的阻抗变化情况。
并且，在具体实施中，通过实验可以得到当前的环路控制参数与所述PFC电路的输入电压的稳定程度之间的对应映射关系，因此可以进一步根据PFC电路的稳定程度，对当前使用的环路控制模块的控制参数，即PID或PI的控制参数进行调整，并得到调整后的PID或者PI控制参数。
具体而言，所述PID或者PI的控制参数可以包括比例、积分、微分系数中的一种或多种。本领域技术人员根据实际需要，当然也可以设置控制参数为其他的类型。
步骤S33：采用调整后的所述PID或者PI的控制参数控制电压环路和或电流环路以调整所述至少一开关电路的控制信号。
在具体实施中，根据当前PFC电路的结构设置，可以采用调整后的所述PID或者PI的控制参数控制电压环路和或电流环路，以最终实现对所述至少一开关电路的控制信号的调整。
在具体实施中，所述调整后的PID或者PI的控制参数可以适于保持所述功率因数校正电路于预设的稳定程度，因此可以提高所述功率因数校正电路的稳定程度，并可以降低输入电流的振荡及谐波畸变。
需要说明的是，在具体实施中，可以采用多种方法检测所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度。比如，可以对所述功率因数校正电路的输入电压进行采样，然后计算所述输入电压在预设时长内偏离所述预设走势达预设值的次数，进而根据所述输入电压在所述预设时长内偏离所述预设走势达预设值的次数，以最终确定所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度。
在具体实施中，对所述功率因数校正电路的输入电压进行采样的采样点可以设置于能直接或间接反映输入端交变电压变化的线路，因此可以提高采样的准确性。
具体而言，所述直接或间接反映输入端交变电压变化的线路可以包括火线。并且，需要说明的是，所述火线在某些情况下可以作为母线(bus)来使用，且所述火线是指线路中未经过在并联到输出端的电容滤波，且可以直接或间接的反映输入端交变电压变化的位置。具体来说，在未经过整流电路整流的电压波形为正弦交变电压，经过了整流后正弦交变电压变换成了连续的正向半波(俗称馒头形波)，可以检测到包括上述两种的可以反映输入电压波形的位置或者线路均可以作为电压的采样点，因此在火线(或称为总线)上、作为母线使用的线路上以及整流电路的输入、输出端均可以进行采样。
参考图3，结点P1、P2、P3及P4可以作为采样点。
为便于说明和理解上述检测功率因数校正电路的输入电压的稳定程度的方法，图6示出了本发明实施例中一种检测功率因数校正电路的输入电压的稳定程度的方法的流程示意图，相对应地，图7示出了本发明实施例中的一种输入电压的波形，横轴均为时间t(s)，纵轴均为电压V(v)，601表征零交点。结合图6及图7，检测所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度的步骤可以如下：
步骤S501：对输入电压进行采样。
比如对于图7中示出的电压波形60，可以选择如603的采样点，按照预设的时间间隔进行采样。并且，若把当前采样点603定义为第i次采样的采样点，则把对与采样点603相邻的采样点604的采样定义为第(i+1)次采样，把对与采样点603相邻的采样点602的采样定义为第(i-1)次采样。
步骤S502：判断V[i]是否大于V[i+1]。
在具体实施中，V[i]表征第i次采样得到的电压，V[i+1]表征第(i+1)次采样得到的电压。对于任意i次采样，可以判断其当次采样得到电压V[i]是否大于下一个采样点采样得到的电压V[i+1]。
如果V[i]大于V[i+1]，执行步骤S503，反之，执行步骤S505。
步骤S503：判断V[i]是否大于V[i-1]。
在具体实施中，对于任意i次采样，在判断得到当次采样得到的电压V[i]大于下一个采样点采样得到的电压V[i+1]时，还可以判断当次采样得到的电压V[i]大于前一个采样点采样得到的电压V[i-1]。因此，结合步骤S502及步骤S503，可以判断当次的采样点603是否为波形凸起，也即是否为毛刺。
如果V[i+1]大于V[i+2]，执行步骤S504，反之，执行步骤S505
步骤S504：计数器加1。
在具体实施中，所述计数器为毛刺个数的计数器，初始值为零，用以统计波形凸起，也即统计毛刺的个数。
步骤S505：判断当前的采样点是否为所述零交点。
在具体实施中，所述零交点处的电压瞬时值为零，因此可以通过比较当前的采样点的电压与所述零交点的电压，来判断所述当前i次的采样点是否为所述零交点。并且，相邻两个零交点对应的波形变化为半波，对应的时间间隔为半个周期，因此该实施例对应的预设时长为半个周期，本领域技术人员在实际使用时，可以根据实际需要设置预设时长为其他数值。
若所述当前的采样点为所述零交点，执行步骤S506；反之，执行步骤S501。
步骤S506：重新初始化所述计数器。
在具体实施中，当所述当前的采样点为所述零交点，表征预设时长已到，可以重新初始化所述计算器，将当前的毛刺个数清零，再次执行步骤S501，以开启下一个循环。当所述当前的采样点非所述零交点，表征预设时长还未到，需要继续进行采样以计算所述预设时长内毛刺的总个数，因此继续执行步骤S501。
为了提高输出电流的稳定度，在具体实施中，所述根据所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度，相应调整当前的PID或者PI的控制参数，具体可以包括：当所述输入电压在所述预设时长内偏离所述预设走势达预设值的次数小于预设的第二数目阈值时，提高所述PID或PI的控制参数，其中：所述第二数目阈值小于所述第一数目阈值。
在具体实施中，所述根据所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度，相应调整当前的PID或者PI的控制参数，可以包括：当所述输入电压在所述预设时长内偏离所述预设走势达预设值的次数大于预设的第一数目阈值时，降低所述PID或者PI的控制参数，因此可以减少输出电流的振荡程度。
为了避免控制参数过度调节造成功率因数控制电路无法正常工作，在具体实施中，当所述当前的PID的控制参数超过预设的PID的控制参数阈值范围时，还可以进一步限制所述当前的PID的控制参数于所述PID的控制参数阈值范围内。
为便于理解和实施本申请，图8示出了本发明实施例中的一种采用调整后的所述PID或者PI的控制参数控制环路的方法的流程示意图，如图8所示，所述调整过程可以按照如下步骤实施：
步骤S701：是否判断当前的采样点是否为零交点。
与步骤S505类似，所述零交点处的电压瞬时值为零，因此可以通过判断当前的采样点的电压是否所述零交点的电压，来判断所述当前i次的采样点是否为所述零交点。并且，相邻两个零交点对应的波形变化为半波，对应的时间间隔为半个周期，因此该实施例对应的预设时长为半个周期，本领域技术人员在实际使用时，可以根据实际需要设置预设时长为其他数值。
若所述当前的采样点为所述零交点，执行步骤S702；反之，重复执行步骤S701。
步骤S702：判断半波内的毛刺个数是否大于预设的第一数目阈值。
为了及时调整输出电流以提高稳定性，在具体实施中，可以判断半波内的毛刺个数是否大于预设的第一数目阈值。当所述半波内的毛刺个数大于所述第一数目阈值时，可以执行步骤S703，反之，可以执行步骤S704。
步骤S703：降低PID或者PI的控制参数。
在具体实施中，在降低PID或者PI的控制参数之后，可以执行步骤S704。
步骤S704：判断半波内的毛刺个数是否小于预设的第二数目阈值。
需要说明的是，所述第二数目阈值小于所述第一数目阈值。在具体实施中，为了避免因半波内的毛刺个数过小而造成的功率因数放大电路的低工作性能，还可以继续判断半波内的毛刺个数是否小于预设的第二数目阈值。当所述半波内的毛刺个数小于预设的第二数目阈值时，执行步骤S705；反之，可以执行步骤S706。
步骤S705：提高PID或PI的控制参数。
在具体实施中，为了提高输出电流的稳定性，还可以在所述半波内的毛刺个数小于预设的第二数目阈值时，相应提高PID或PI的控制参数。在本发明一实施例中，在提高当前PID或PI的控制参数之后，还可以执行步骤S706。
步骤S706：判断当前的PID的控制参数是否超过预设的PID的控制参数阈值范围。
如果判断后确定所述当前的PID的控制参数超过所述PID的控制参数阈值范围时，执行步骤S707；反之，可以继续执行步骤S701，以开启下一个调整的循环。
步骤S707：限制所述当前的PID的控制参数于所述PID的控制参数阈值范围内。
在具体实施中，可以限制所述当前的PID的控制参数于所述PID的控制参数阈值范围内，从而可以提高功率因数校正电路的工作性能。
为了使得本领域技术人员更好地理解和实现本发明，图9示出了本发明实施例中的一种功率因数校正电路的控制器的结构示意图，如图9所示，所述控制器可以包括：稳定性检测单元81、参数调整单元82及控制单元83，其中：
所述稳定性检测单元81，可以检测所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度。并且，所述稳定程度可以为所述输入电压偏离预设走势的频度和或幅度。
所述参数调整单元82，可以适于根据所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度，相应调整当前的PID或者PI的控制参数，所述控制参数可以包括比例、积分、微分系数中的一种或多种。
所述控制单元83，可以适于采用调整后的所述PID或者PI的控制参数控制电压环路和或电流环路以调整所述功率因数校正电路的至少一开关电路的控制信号。并且，所述调整后的PID或者PI的控制参数适于保持所述功率因数校正电路于预设的稳定程度，因此可以避免因电流源的输入阻抗的大幅变动而造成整个功率因数校正电路的振荡。
需要说明的是，根据所述功率因数校正电路所采用的反馈电路结构不同，所述控制单元83相应调整的控制参数也不同，比如当所述功率因数校正电路所采用的反馈电路为PID电路时，所述控制单元83可以相应调整PID所对应的3个控制参数。又比如，若所述功率因数校正电路所采用的反馈电路为PI电路时，所述控制单元83可以相应调整PI所对应的2个控制参数。
由于不同的控制参数的敏感度和调整效果不同，具体而言，比例增益参数及积分增益参数较容易被调整，且造成的其他副作用较小，故为了提高调整的效果，在本发明一实施例中，所述PID控制参数可以包括以下至少一种：比例增益参数和或积分增益参数。换言之，即所述控制单元83可以只是优先对比例增益参数和或积分增益参数进行调整，而不调整微分增益参数。
在本发明另一实施例中，所述PID控制参数可以包括以下至少一种：比例增益参数、积分增益参数及微分增益参数。换言之，所述控制单元83可以同时对其所对应的3个控制参数进行调整，因此可以提高调整的全面性。
需要说明的是，根据环路设置的不同，控制器的结构可以不同，且相对应地，调整的对象也可以不同。在本发明一实施例中，为了准确控制电流的循环反馈，所述功率因数校正电路的控制器还可以包括：电流回路，此时所述控制单元83，可以适于采用调整后的所述PID或者PI的控制参数控制所述电流环路以调整所述功率因数校正电路的至少一开关电路的控制信号。
为便于理解，图10示出了本发明实施例中的一种功率因数校正电路的控制器的结构示意图，如图10所示，所述控制器可以包括：第一比较器91、参考电流生成电路、第二比较器95、电流PID环路96、脉宽调制器97、稳定性检测单元81、参数调整单元82及控制单元83，其中：
所述第一比较器91，适于比较目标输出电压与当前输出电压，并得到第一比较结果。
所述参考电流生成电路，适于接收当前的输入电压及所述第一比较结果，生成参考电流，并输入至所述第二比较器95。
所述第二比较器95，适于比较当前输入电流与所述参考电流，并将比较后得到的第二比较结果输入至所述电流PID环路96。
所述稳定性检测单元81，适于检测所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度；其中：所述稳定程度为所述输入电压偏离预设走势的频度和或幅度。
所述参数调整单元82，适于根据所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度，相应调整当前的PID的控制参数，所述控制参数包括比例、积分、微分系数中的一种或多种。
所述控制单元83，适于采用调整后的所述PID的控制参数控制所述电流PID环路96以调整所述功率因数校正电路的至少一开关电路的控制信号；其中：所述调整后的PID的控制参数适于保持所述功率因数校正电路于预设的稳定程度。
所述电流PID环路96，适于接收所述第二比较结果及所述调整后的所述PID的控制参数，且根据所述调整后的所述PID的控制参数调节所述第二比较结果，且输出调节后的第二比较结果。所述脉宽调制器97(PWM)，适于对所述调节后的第二比较结果进行脉宽调制，并将调制后的所述调节后的第二比较结果作为控制信号，输出至所述功率因数校正电路的至少一开关电路。
在具体实施中，所述电流PID环路96703适于通过接收来自所述第二比较器95的反馈误差来调节输入电流波形，以计算脉宽调制器97输出到所述功率因数校正电路的驱动器的占空比。结合图3，所述驱动器可以为208。
在具体实施中，所述参考电流生成电路，具体可以包括混频器92、均方差计算模块93及求平方模块94，其中：所述混频器92适于混频所述当前的输入电压及第一比较结果，所述均方差计算模块93，适于计算所述当前的输入电压的均方差，并且所述输入电压与均方差RMS满足如下关系：
Figure BDA0001547823360000141
其中，T为电压波形的周期。所述求平方模块94，适于接收所述混频器92输出的结果及所述均方差RMS，生成参考电流，并输入至所述第二比较器95。
在本发明一实施例中，为了准确控制电压的循环反馈，所述功率因数校正电路的控制器还可以包括：电压回路，此时所述控制单元83，可以适于采用调整后的所述PID或者PI的控制参数控制所述电压环路以调整所述功率因数校正电路的至少一开关电路的控制信号，因此可以提高电路调节的便捷性。
为便于理解，图11示出了本发明实施例中的功率因数校正电路的控制器的结构示意图，如图11所示，所述控制器可以包括：第一比较器101、电压PID环路106、参考电流生成电路、第二比较器105、脉宽调制器107、稳定性检测单元81、参数调整单元82及控制单元83。
其中：所述第一比较器101，适于比较目标输出电压与当前输出电压，并将比较后得到的第三比较结果输入至所述电压PID环路106。
所述稳定性检测单元81，适于接收当前的输入电压，并检测所述当前的输入电压的稳定程度。
所述参数调整单元82，适于根据所述当前的输入电压的稳定程度，相应调整当前的PID的控制参数，所述控制参数包括比例、积分、微分系数中的一种或多种。
所述控制单元83，适于采用调整后的所述PID的控制参数控制所述电压PID环路106以调整所述功率因数校正电路的至少一开关电路的控制信号；其中：所述调整后的PID的控制参数适于保持所述功率因数校正电路于预设的稳定程度。
所述电压PID环路106，适于接收所述第三比较结果及所述调整后的所述PID的控制参数，并根据所述调整后的所述PID的控制参数调节所述第三比较结果。
所述参考电流生成电路，适于接收当前的输入电压及调节后的所述第三比较结果，生成参考电流，并输入至所述第二比较器105。所述第二比较器105，适于比较当前输入电流与所述参考电路，并将比较后得到的第四比较结果输入至所述脉宽调制器107。
所述脉宽调制器107，适于对所述第四比较结果进行脉宽调制，并将调制后的所述第四比较结果作为控制信号，输出至所述功率因数校正电路的至少一开关电路。
需要说明的是，所述参考电流生成电路，具体可以包括混频器102、均方差计算模块103及求平方模块104。
又比如，为了准确控制电流和电压的循环反馈，所述功率因数校正电路的控制器还可以包括：电流回路和电压回路。
此时，所述控制单元83，可以适于采用调整后的所述PID或者PI的控制参数优先控制所述电流环路，以调整所述功率因数校正电路的至少一开关电路的控制信号。这是由于功率因数校正电路的目的是调整电压电流同相，而电流是功率控制电路的调整对象，因此调整电流环路的PID参数可以更有效地影响到该电路对电气环境的敏感性。并且结合上述的实施例可知，电流环的PID参数与预设时长内的毛刺个数的相关性更大。
为便于理解，图12示出了本发明实施例中的一种功率因数校正电路的控制器的结构示意图，如图12所示，所述控制器可以包括：第一比较器111、参考电流生成电路、第二比较器115、电流PID环路116、电压PID环路118、脉宽调制器117、稳定性检测单元81、参数调整单元82及控制单元83。
其中：所述第一比较器111，适于比较目标输出电压与当前输出电压，并得到第一比较结果。
所述电压PID环路118，适于接收所述第一比较结果，且调节所述第一比较结果。
所述参考电流生成电路，适于接收当前的输入电压及经所述电压PID环路118调节后的所述第一比较结果，生成参考电流，并输入至所述第二比较器115。
所述第二比较器115，适于比较当前输入电流与所述参考电流，并将比较后得到的第二比较结果输入至所述电流PID环路116。
所述稳定性检测单元81，适于检测所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度。并且，所述稳定程度可以为所述输入电压偏离预设走势的频度和或幅度。
所述参数调整单元82，可以根据所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度，相应调整当前的PID的控制参数，所述控制参数可以包括比例、积分、微分系数中的一种或多种。
所述电流PID环路116，适于接收所述第二比较结果及所述调整后的PID控制参数，且根据所述调整后的PID控制参数调节所述第二比较结果，且输出调节后的第二比较结果。所述脉宽调制器117，适于对所述调节后的第二比较结果进行脉宽调制，并将调制后的所述调节后的第二比较结果作为控制信号，输出至所述功率因数校正电路的至少一开关电路。
需要说明的是，所述参考电流生成电路可以参考图12中的参考电流生成电路xx进行设置，具体可以包括混频器112、均方差计算模块113及求平方模块114，在此不再对其功能进行赘述。
又比如，为了准确控制电流和电流的循环反馈，所述功率因数校正电路的控制器还可以包括：电流回路和电压回路。此时，所述控制单元83，可以适于采用调整后的所述PID或者PI的控制参数优先控制所述电压环路，以调整所述功率因数校正电路的至少一开关电路的控制信号，以提高电路调整的便捷性。
为便于理解，图13示出了本发明实施例中的功率因数校正电路的控制器的结构示意图，如图13所示，所述控制器可以包括：第一比较器121、参考电流生成电路、第二比较器125、电流PID环路126、电压PID环路128、脉宽调制器127、稳定性检测单元81、参数调整单元82及控制单元83，其中：
所述第一比较器121，适于比较目标输出电压与当前输出电压，并得到第一比较结果。
所述稳定性检测单元81，适于接收当前的输入电压，并检测所述当前的输入电压的稳定程度。
所述参数调整单元82，适于根据所述当前的输入电压的稳定程度，相应调整当前的PID的控制参数，所述控制参数包括比例、积分、微分系数中的一种或多种。
所述控制单元83，适于采用调整后的所述PID的控制参数控制所述电压PID环路128以调整所述功率因数校正电路的至少一开关电路的控制信号；其中：所述调整后的PID的控制参数适于保持所述功率因数校正电路于预设的稳定程度。
所述电压PID环路128，适于接收所述第三比较结果及所述调整后的所述PID的控制参数，并根据所述调整后的所述PID的控制参数调节所述第三比较结果。
所述参考电流生成电路，适于接收当前的输入电压及调节后的所述第三比较结果，生成参考电流，并输入至所述第二比较器125。所述第二比较器125，适于比较当前输入电流与所述参考电路，并将比较后得到的第四比较结果输入至所述电流PID环路126。
所述电流PID环路126，适于调节所述第四比较结果，且输出调节后的第四比较结果。所述脉宽调制器127(PWM)，适于对所述调节后的第四比较结果进行脉宽调制，并将调制后的所述调节后的第四比较结果作为控制信号，输出至所述功率因数校正电路的至少一开关电路。
需要说明的是，所述参考电流生成电路，具体可以包括混频器122、均方差计算模块123及求平方模块124。
又比如，为了准确控制电流和电流的循环反馈，所述功率因数校正电路的控制器还可以包括：电流回路和电压回路。此时，所述控制单元83，可以适于采用调整后的所述PID或者PI的控制参数同时控制所述电流回路及所述电压环路，以调整所述功率因数校正电路的至少一开关电路的控制信号，以提高电路调整的效果。
为便于理解，图14示出了本发明实施例中的功率因数校正电路的控制器的结构示意图，如图14所示，所述控制器可以包括：第一比较器131、参考电流生成电路、第一比较器135、电流PID环路136、电压PID环路138、脉宽调制器137、稳定性检测单元81参数调整单元82及控制单元83。其中：
所述第一比较器131，适于比较目标输出电压与当前输出电压，并得到第一比较结果。
所述稳定性检测单元81，适于接收当前的输入电压，并检测所述当前的输入电压的稳定程度。
所述参数调整单元82，适于根据所述当前的输入电压的稳定程度，相应调整当前的PID的控制参数，所述控制参数包括比例、积分、微分系数中的一种或多种，且包括电压的PID控制参数及电流的PID控制参数。
所述控制单元83，适于采用调整后的所述电压的PID的控制参数控制所述电压PID环路138，且采用所述电流的PID的控制参数控制所述电流PID环路136，以调整所述功率因数校正电路的至少一开关电路的控制信号。其中：所述电压的PID控制参数及电流的PID控制参数共同适于保持所述功率因数校正电路于预设的稳定程度。
所述电压PID环路138，适于接收所述第三比较结果及所述调整后的所述电压的PID的控制参数，并根据所述调整后的所述电压的PID的控制参数调节所述第三比较结果。所述参考电流生成电路，适于接收当前的输入电压及调节后的所述第三比较结果，生成参考电流，并输入至所述第一比较器135。所述第一比较器135，适于比较当前输入电流与所述参考电路，并将比较后得到的第四比较结果输入至所述电流PID环路136。
所述电流PID环路136，适于接收所述第四比较结果及所述调整后的电流的PID控制参数，且根据所述调整后的电流的PID控制参数调节所述第四比较结果，且输出调节后的第四比较结果。
所述脉宽调制器137，适于对所述调节后的第四比较结果进行脉宽调制，并将调制后的所述调节后的第四比较结果作为控制信号，输出至所述功率因数校正电路的至少一开关电路。
需要说明的是，所述参考电流生成电路，具体可以包括混频器132、均方差计算模块133及求平方模块134。
为便于本领域技术人员更好地理解本发明，本发明实施例还提供了一种功率因数校正电路系统，所述功率因数校正电路系统可以包括：以上任一种所述的功率因数校正电路的控制器、功率因数校正电路、电源及负载。其中：所述功率因数校正电路，适于校正所述电源的功率因数。所述电源，与所述功率因数校正电路输入端电连接。所述负载，与所述功率因数校正电路的输出端电连接。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (13)

1.一种功率因数校正电路的控制方法，所述功率因数校正电路包括：整流电路及至少一开关电路，所述至少一开关电路适于调整所述功率因数校正电路上的电流，其特征在于，所述方法包括：
检测所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度；其中：所述稳定程度为所述输入电压偏离预设走势的频度和或幅度；
根据所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度，相应调整当前的PID或者PI的控制参数，所述PID或者PI的控制参数包括比例、积分、微分系数中的一种或多种；
采用调整后的所述PID或者PI的控制参数控制电压环路和或电流环路以调整所述至少一开关电路的控制信号；其中：所述调整后的PID或者PI的控制参数适于保持所述功率因数校正电路于预设的稳定程度。
2.如权利要求1所述的功率因数校正电路的控制方法，其特征在于，所述检测所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度，包括：
对所述功率因数校正电路的输入电压进行采样；
计算所述输入电压在预设时长内偏离所述预设走势达预设值的次数；
根据所述输入电压在所述预设时长内偏离所述预设走势达预设值的次数，确定所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度。
3.如权利要求2所述的功率因数校正电路的控制方法，其特征在于，对所述功率因数校正电路的输入电压进行采样的采样点设置于能直接或间接反映输入端交变电压变化的线路。
4.如权利要求2所述的功率因数校正电路的控制方法，其特征在于，所述根据所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度，相应调整当前的PID或者PI的控制参数，包括：
当所述输入电压在所述预设时长内偏离所述预设走势达预设值的次数大于预设的第一数目阈值时，降低所述PID或者PI的控制参数。
5.如权利要求4所述的功率因数校正电路的控制方法，其特征在于，所述根据所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度，相应调整当前的PID或者PI的控制参数，包括：
当所述输入电压在所述预设时长内偏离所述预设走势达预设值的次数小于预设的第二数目阈值时，提高所述PID或PI的控制参数，其中：所述第二数目阈值小于所述第一数目阈值。
6.如权利要求5所述的功率因数校正电路的控制方法，其特征在于，还包括：
当所述当前的PID的控制参数超过预设的PID的控制参数阈值范围时，限制所述当前的PID的控制参数于所述PID的控制参数阈值范围内。
7.如权利要求1所述的功率因数校正电路的控制方法，其特征在于，按照预设的频率执行检测所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度的流程。
8.一种功率因数校正电路的控制器，其特征在于，包括：
稳定性检测单元，适于检测所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度；
其中：所述稳定程度为所述输入电压偏离预设走势的频度和或幅度；
参数调整单元，适于根据所述功率因数校正电路的输入电压的稳定程度，相应调整当前的PID或者PI的控制参数，所述控制参数包括比例、积分、微分系数中的一种或多种；
控制单元，适于采用调整后的所述PID或者PI的控制参数控制电压环路和或电流环路以调整所述功率因数校正电路的至少一开关电路的控制信号；其中：所述调整后的PID或者PI的控制参数适于保持所述功率因数校正电路于预设的稳定程度。
9.如权利要求8所述的功率因数校正电路的控制器，其特征在于，所述PID控制参数包括以下至少一种：比例增益参数、积分增益参数。
10.如权利要求8所述的功率因数校正电路的控制器，其特征在于，所述PID控制参数包括以下至少一种：比例增益参数、积分增益参数及微分增益参数。
11.如权利要求8所述的功率因数校正电路的控制器，其特征在于，还包括：
电流回路，其中：所述控制单元，适于采用调整后的所述PID或者PI的控制参数控制所述电流环路以调整所述功率因数校正电路的至少一开关电路的控制信号。
12.如权利要求8所述的功率因数校正电路的控制器，其特征在于，还包括：电流回路和电压回路，其中：所述控制单元，适于采用调整后的所述PID或者PI的控制参数控制所述电流环路以调整所述功率因数校正电路的至少一开关电路的控制信号。
13.一种功率因数校正电路系统，其特征在于，包括：权利要求8～12任一项所述的功率因数校正电路的控制器、功率因数校正电路、电源及负载；其中：
所述功率因数校正电路，适于校正所述电源的功率因数；
所述电源，与所述功率因数校正电路输入端电连接；
所述负载，与所述功率因数校正电路的输出端电连接。
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