CN112564475B - 单相交错并联图腾柱pfc电路的dcm控制方法和装置 - Google Patents

单相交错并联图腾柱pfc电路的dcm控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制方法和装置，方法包括：获取给定电流和电网侧电流，并根据给定电流和电网侧电流计算主路的整流管导通时间；获取电网侧电压和输出母线电压；根据整流管导通时间、电网侧电压和输出母线电压计算第一谐振时间、第二谐振时间、整流管关断时间、整流管额外导通时间、整流管额外延长关断时间；获取主路的电感的电流；根据主路的电感的电流进行ZVS矫正以得到ZVS矫正时间；根据整流管导通时间、第一谐振时间、第二谐振时间、整流管关断时间、整流管额外导通时间、整流管额外延长关断时间、ZVS矫正时间计算单相交错并联图腾柱PFC电路中开关管的开关周期。本发明能方便有效地实现开关管的ZVS，成本低，可靠性高。

Description

单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制方法和装置
技术领域
本发明涉及电路控制技术领域，具体涉及一种单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制方法和一种单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制装置。
背景技术
功率因数校正是电源领域的常用技术，传统的有桥拓扑存在变换器效率低、开关频率低、磁性元器件体积大等问题。基于此，相关技术中提出的无桥图腾柱PFC(PowerFactor Correction，功率因数校正)可以提高电源效率，然而，连续电流模式的图腾柱PFC的开关管为硬开关，且存在二极管的反向恢复问题，开关损耗大，限制了开关频率的进一步提高，滤波电感的体积仍然很大；基于硬件芯片实现的临界电流模式PFC控制只能实现开关管的谷底电压开通，不能完全实现开关管的零电压开通，还存在一部分的开通损耗，且由于开关器件的开通损耗远远大于关断损耗，开关频率提高后，变换器的损耗将加大，效率降低。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM(Discontinuous Conduction Mode，非连续导通模式)控制方法和装置，能够方便有效地实现单相交错并联图腾柱PFC电路中开关管的ZVS(Zero Voltage Switch，零电压开关)，无需增设较复杂的控制电路，成本较低，可靠性较高。
本发明采用的技术方案如下：
一种单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制方法，所述单相交错并联图腾柱PFC电路包括两路，所述两路中的一路作为主路，所述主路中两个开关管中一个作为整流管、另一个作为续流管，所述两路中的另一路作为从跟随路，所述方法包括以下步骤：获取给定电流和电网侧电流，并根据所述给定电流和所述电网侧电流计算所述主路的整流管导通时间；获取电网侧电压和输出母线电压；根据所述整流管导通时间、所述电网侧电压和所述输出母线电压计算第一谐振时间、第二谐振时间、整流管关断时间、整流管额外导通时间、整流管额外延长关断时间；获取所述主路的电感的电流；根据所述主路的电感的电流进行ZVS矫正以得到ZVS矫正时间；根据所述整流管导通时间、所述第一谐振时间、所述第二谐振时间、所述整流管关断时间、所述整流管额外导通时间、所述整流管额外延长关断时间、所述ZVS矫正时间计算所述单相交错并联图腾柱PFC电路中开关管的开关周期。
其中，所述从跟随路中的驱动信号与所述主路中的驱动信号的相位差为180°。
获取给定电流和电网侧电流，并根据所述给定电流和所述电网侧电流计算所述主路的整流管导通时间，具体包括：将给定电压作为母线电压外环的输入，所述母线电压外环根据所述给定电压和输出母线电压闭环调节得到给定电流峰值；根据所述给定电流峰值和电网侧电压的角度得到所述给定电流；将所述给定电流作为电流内环的输入，所述电流内环根据所述给定电流和所述电网侧电流闭环调节得到所述整流管导通时间。
所述第一谐振时间tr1的计算公式为：
Figure BDA0002812579500000021
其中，
Figure BDA0002812579500000022
Vin为所述电网侧电压，Vo为所述输出母线电压，fr为所述主路的电感与整流管的输出电容所产生的谐振的谐振频率，Z为所述主路的电感与整流管的输出电容所产生的谐振的特征阻抗，ton为所述整流管导通时间，L为所述主路电感的电感值。
所述整流管关断时间toff的计算公式为：
Figure BDA0002812579500000031
当所述电网侧电压小于0.5倍的所述输出母线电压时，所述第二谐振时间tr2的计算公式为：
Figure BDA0002812579500000032
其中，r1＝Vo-Vin；
当所述电网侧电压不小于0.5倍的所述输出母线电压时，所述第二谐振时间tr2的计算公式为：
Figure BDA0002812579500000033
其中，r2＝Vin。
所述主控整流管额外导通时间ton_ex的计算公式为：
Figure BDA0002812579500000034
所述整流管额外延长关断时间toff_ex的计算公式为：
Figure BDA0002812579500000035
当所述电网侧电压小于0.5倍的所述输出母线电压时，所述单相交错并联图腾柱PFC电路中开关管的开关周期T为：
T＝ton+tr1+tr2+toff+ton_ex+toff_ex1；
当所述电网侧电压不小于0.5倍的所述输出母线电压时，所述单相交错并联图腾柱PFC电路中开关管的开关周期T为：
T＝ton+tr1+tr2+toff+toff_ex+toff_ex1，
其中，toff_ex1为所述ZVS矫正时间。
一种单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制装置，所述单相交错并联图腾柱PFC电路包括两路，所述两路中的一路作为主路，所述主路中两个开关管中一个作为整流管、另一个作为续流管，所述两路中的另一路作为从跟随路，所述装置包括：第一计算模块，所述第一计算模块用于获取给定电流和电网侧电流，并根据所述给定电流和所述电网侧电流计算所述主路的整流管导通时间；第一获取模块，所述第一获取模块用于获取电网侧电压和输出母线电压；第二计算模块，所述第二计算模块用于根据所述整流管导通时间、所述电网侧电压和所述输出母线电压计算第一谐振时间、第二谐振时间、整流管关断时间、整流管额外导通时间、整流管额外延长关断时间；第二获取模块，所述第二获取模块用于获取所述主路的电感的电流；矫正模块，所述矫正模块用于根据所述主路的电感的电流进行ZVS矫正以得到ZVS矫正时间；第三计算模块，所述第三计算模块用于根据所述整流管导通时间、所述第一谐振时间、所述第二谐振时间、所述整流管关断时间、所述整流管额外导通时间、所述整流管额外延长关断时间、所述ZVS矫正时间计算所述单相交错并联图腾柱PFC电路中开关管的开关周期。
本发明的有益效果：
本发明首先根据给定电流和电网侧电流计算PFC主路整流管导通时间，然后获取电网侧电压和输出母线电压，并根据整流管导通时间、电网侧电压和输出母线电压计算第一谐振时间、第二谐振时间、整流管关断时间、整流管额外导通时间、整流管额外延长关断时间等时间段，同时获取主路电感的电流，并根据主路电感的电流进行ZVS矫正以得到ZVS矫正时间，最后根据上述各时间段计算单相交错并联图腾柱PFC电路中开关管的开关周期，由此，能够方便有效地实现单相交错并联图腾柱PFC电路中开关管的ZVS，无需增设较复杂的控制电路，成本较低，可靠性较高。
附图说明
图1为本发明一个实施例的单相交错并联图腾柱PFC电路的拓扑图；
图2为本发明实施例的单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制方法的流程图；
图3为本发明一个实施例的单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制方法的流程框图；
图4为本发明一个实施例的当电网电压小于0.5倍母线电压时主路电感的电流与主路整流管的电压变化轨迹图；
图5为本发明另一个实施例的当电网电压大于0.5倍母线电压时主路电感的电流与主路整流管的电压变化轨迹图；
图6为本发明一个实施例的电网正半周驱动信号的波形图；
图7为本发明实施例的单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制装置的方框示意图。
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。
如图1所示，本发明实施例的单相交错并联图腾柱PFC电路可包括电感L1和L2、开关管S1～S4、输入电容C和输出母线电容Cbus，其中，开关管S1和S2构成一个桥臂，其中间节点通过电感L1连接到电网侧，开关管S3和S4构成另一个桥臂，其中间节点通过电感L2连接到电网侧，两桥臂的两端均连接到输出侧，输出侧接输入输出母线电容Cbus和负载R。在本发明的一个实施例中，开关管S1～S4均为高频开关管，例如可为MOS(Metal-Oxide-Semiconductor，金属-氧化物-半导体场效应管)管，S5和S6为工频开关管，S1～S6分别受DSP(Digital SignalProcess，数字信号处理)控制器输出的驱动信号，如PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)信号g1～g6的控制以实现导通和关断。本发明旨在得到开关管S1～S6的驱动信号的参数，以通过相应的驱动信号控制输出母线电压。
本发明实施例的上述单相交错并联图腾柱PFC电路在工作时可分为两路，两路中的一路作为主路，主路中两个开关管中一个作为整流管、另一个作为续流管，两路中的另一路作为从跟随路。其中，从跟随路中的驱动信号与主路中的驱动信号的相位差为180°，可改善DCM下电网电流的谐波畸变。
如图2所示，本发明实施例的单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制方法包括以下步骤：
S1，获取给定电流和电网侧电流，并根据给定电流和电网侧电流计算主路的整流管导通时间。
参照图1和图3，在该步骤可采用双环控制，首先采样当前输出母线电压uo，输入DSP控制器，将给定电压uref作为母线电压外环的输入，母线电压外环根据给定电压uref和输出母线电压uo闭环调节得到给定电流峰值，然后根据给定电流峰值和电网侧电压的角度θ得到给定电流iref，最后将给定电流iref作为电流内环的输入，电流内环根据给定电流iref和电网侧电流iin闭环调节得到主路整流管导通时间ton。
S2，获取电网侧电压和输出母线电压。
可采样当前电网侧电压uin和输出母线电压uo，输入DSP控制器，由DSP控制器执行后续计算步骤。
S3，根据整流管导通时间、电网侧电压和输出母线电压计算第一谐振时间、第二谐振时间、整流管关断时间、整流管额外导通时间、整流管额外延长关断时间。
如图1所示，假设单相交错并联图腾柱PFC电路当前电网侧电压uin的瞬时值为Vin，对应的输出母线电压uo为Vo，主路的电感与从跟随路的电感相等，即L1＝L2＝L，Coss为快管开关管的输出电容值，则在开关管S1和S2关断死区期间，电感与开关管的输出电容产生谐振，谐振频率fr为：
Figure BDA0002812579500000071
电感与开关管的输出电容谐振的特征阻抗Z为：
Figure BDA0002812579500000072
图4为电网侧电压小于0.5倍的输出母线电压时，电网侧电压正半周下主路电感的电流IL与整流管的电压Vds(漏源极电压)变化轨迹图，图5为电网侧电压不小于0.5倍的输出母线电压时，电网侧电压正半周下主路电感的电流IL与整流管的电压Vds变化轨迹图。电网侧电压负半周采用对称模式分析，在此不再赘述。
本发明以在电网侧电压正半周期时开关管S2、S4作为整流管为例。
第一谐振时间是指电网侧电压正半周，当整流管S2或S4关断，其两端电压从0上升到输出母线电压的时间；电网侧电压负半周，当整流管S1或S3关断，其两端电压从0上升到输出母线电压的时间。可根据此时电网侧电压和输出母线电压来计算该段谐振时间。
第二谐振时间是指电网侧电压正半周，当续流管S1或S3关断，其两端电压从0上升到输出母线电压的时间；电网侧电压负半周，当续流管S2或S4关断，其两端电压从0上升到输出母线电压的时间。可根据此时电网侧电压和输出母线电压来计算该段谐振时间。
整流管额外导通时间和整流管额外延长关断时间实质上都是指相应半周的整流管延长关断时间，为确保ZVS的实现而设置。在本发明实施例中可采用分段控制，当电网侧电压小于0.5倍的输出母线电压时，需要加入整流管额外导通时间而不需要加入整流管额外延长关断时间，换言之整流管额外延长关断时间可视作0；当电网侧电压不小于0.5倍的输出母线电压时，则需要加入整流管额外延长关断时间而不需要加入整流管额外导通时间，换言之整流管额外导通时间可视作0。
如图4所示，a1对应整流管S2的开通时间，其对应的时间段为开关管导通时间ton；b1对应整流管S2关断后到其两端电压谐振到输出母线电压Vo的谐振时间，其对应时间段为第一谐振时间tr1；c1对应续流管S1的开通时间，也即整流管S2的关断时间，其对应时间段为整流管关断时间toff；d1对应续流管S1关断后到其两端电压谐振到输出母线电压Vo的谐振时间，其对应的时间段为第二谐振时间tr2；e1对应整流管S2的额外导通时间，其对应的时间段为整流管额外导通时间ton_ex。
如图5所示，a2对应整流管S2的开通时间，其对应的时间段为开关管导通时间ton；b2对应整流管S2关断后到其两端电压谐振到输出母线电压Vo的谐振时间，其对应时间段为第一谐振时间tr1；c2对应续流管S1的开通时间，也即整流管S2的关断时间，其对应时间段为开关管关断时间toff；d2对应续流管S1的额外延长关断时间，其对应的时间段为整流管额外延长关断时间toff_ex；e2对应续流管S1关断后到其两端电压谐振到输出母线电压Vo的谐振时间，其对应的时间段为第二谐振时间tr2。
图中IL1、IL2、IL2分别表示相应位置时间点主路电感的电流，θ1、θ2、θ3、θ4分别表示主路电感的电流与整流管的电压变化轨迹图中相应时间段对应的角度。
参照图4和图5，第一谐振时间tr1的计算公式为：
Figure BDA0002812579500000091
其中，
Figure BDA0002812579500000092
开关管关断时间toff的计算公式为：
Figure BDA0002812579500000093
第二谐振时间tr2的计算要分两种情况，当电网侧电压小于0.5倍的输出母线电压时，第二谐振时间tr2的计算公式为：
Figure BDA0002812579500000094
其中，r1＝Vo-Vin。
当电网侧电压不小于0.5倍的输出母线电压时，第二谐振时间tr2的计算公式为：
Figure BDA0002812579500000095
其中，r2＝Vin。
参照图4，当电网侧电压小于0.5倍的输出母线电压时，主路的整流管需加入额外的导通时间，整流管额外导通时间ton_ex的计算公式为：
Figure BDA0002812579500000096
参照图5，当电网侧电压不小于0.5倍的输出母线电压时，续流管必须加入额外的导通时间才能使整流管的电压谐振到0，即整流管额外延长关断时间toff_ex的计算公式为：
Figure BDA0002812579500000101
S4，获取主路的电感的电流。
可采样主路电感的电流iL1，输入DSP控制器，由DSP控制器执行后续计算步骤。
S5，根据主路的电感的电流进行ZVS矫正以得到ZVS矫正时间。
参照图1，可将主路电感的电流iL1与设定的实现ZVS恒定电流值IZVS进行比较，通过比较器输出的高低电平信号，即能否实现ZVS的ZCD(过零检测)信号来进一步扩展开关管的关断时间，即得到ZVS矫正时间toff_ex1。具体地，当比较器输出高电平，即主路电感的电流iL1大于设定的实现ZVS恒定电流值IZVS时，调节ZVS矫正时间为toff_ex1＝toff_ex1+1；当比较器输出低电平，即主路电感的电流iL1小于设定的实现ZVS恒定电流值IZVS时，调节ZVS矫正时间为toff_ex1＝toff_ex1-1。其中，1表示DSP控制器芯片的1个主频时间。
S6，根据整流管导通时间、第一谐振时间、第二谐振时间、整流管关断时间、整流管额外导通时间、整流管额外延长关断时间、ZVS矫正时间计算单相交错并联图腾柱PFC电路中开关管的开关周期。
当电网侧电压小于0.5倍的输出母线电压时，单相交错并联图腾柱PFC电路中开关管的开关周期T为：
T＝ton+tr1+tr2+toff+ton_ex+toff_ex1
当电网侧电压不小于0.5倍的输出母线电压时，单相交错并联图腾柱PFC电路中开关管的开关周期T为：
T＝ton+tr1+tr2+toff+toff_ex+toff_ex1
开关频率f＝1/T。
由此可见，本发明实施例可根据上述得到的各个时间段确定开关管的下一开关周期或开关频率，从而DSP控制器根据下一开关周期或开关频率进行占空比计算，得到相应的PWM驱动信号，并通过PWM模块输出至各个开关管，实现对单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制，换言之，本发明实施例实现的是DCM功率因数校正的变频控制。
在本发明的一个具体实施例中，S1～S4的驱动信号如图6所示，S3驱动信号相位相对于S1延后180°，S4驱动信号相位相对于S2延后180°。
电网负半周期的工作和正半周期完全对称，在此不再赘述。
根据本发明实施例的单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制方法，首先根据给定电流和电网侧电流计算PFC主路整流-管导通时间，然后获取电网侧电压和输出母线电压，并根据整流管导通时间、电网侧电压和输出母线电压计算第一谐振时间、第二谐振时间、整流管关断时间、整流管额外导通时间、整流管额外延长关断时间等时间段，同时获取主路电感的电流，并根据主路电感的电流进行ZVS矫正以得到ZVS矫正时间，最后根据上述各时间段计算单相交错并联图腾柱PFC电路中开关管的开关周期，由此，能够方便有效地实现单相交错并联图腾柱PFC电路中开关管的ZVS，无需增设较复杂的控制电路，成本较低，可靠性较高。
对应上述实施例的单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制方法，本发明还提出一种单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制装置。
如图7所示，本发明实施例的单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制装置，包括第一计算模块10、第一获取模块20、第二计算模块30、第二获取模块40、矫正模块50和第三计算模块60。其中，第一计算模块10用于获取给定电流和电网侧电流，并根据给定电流和电网侧电流计算主路的整流管导通时间；第一获取模块20用于获取电网侧电压和输出母线电压；第二计算模块30用于根据整流管导通时间、电网侧电压和输出母线电压计算第一谐振时间、第二谐振时间、整流管关断时间、整流管额外导通时间、整流管额外延长关断时间；第二获取模块40用于获取主路的电感的电流；矫正模块50用于根据主路的电感的电流进行ZVS矫正以得到ZVS矫正时间；第三计算模块60用于根据整流管导通时间、第一谐振时间、第二谐振时间、整流管关断时间、整流管额外导通时间、整流管额外延长关断时间、ZVS矫正时间计算单相交错并联图腾柱PFC电路中开关管的开关周期。
更进一步的实施方式可参照上述单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制方法的实施例，在此不再赘述。
根据本发明实施例的单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制装置，首先根据给定电流和电网侧电流计算PFC主路整流管导通时间，然后获取电网侧电压和输出母线电压，并根据整流管导通时间、电网侧电压和输出母线电压计算第一谐振时间、第二谐振时间、整流管关断时间、整流管额外导通时间、整流管额外延长关断时间等时间段，同时获取主路电感的电流，并根据主路电感的电流进行ZVS矫正以得到ZVS矫正时间，最后根据上述各时间段计算单相交错并联图腾柱PFC电路中开关管的开关周期，由此，能够方便有效地实现单相交错并联图腾柱PFC电路中开关管的ZVS，无需增设较复杂的控制电路，成本较低，可靠性较高。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
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必针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
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。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制方法，其特征在于，所述单相交错并联图腾柱PFC电路包括两路，所述两路中的一路作为主路，所述主路中两个开关管中一个作为整流管、另一个作为续流管，所述两路中的另一路作为从跟随路，所述方法包括以下步骤：
获取给定电流和电网侧电流，并根据所述给定电流和所述电网侧电流计算所述主路的整流管导通时间；
获取电网侧电压和输出母线电压；
根据所述整流管导通时间、所述电网侧电压和所述输出母线电压计算第一谐振时间、第二谐振时间、整流管关断时间、整流管额外导通时间、整流管额外延长关断时间；
获取所述主路的电感的电流；
根据所述主路的电感的电流进行ZVS矫正以得到ZVS矫正时间；
根据所述整流管导通时间、所述第一谐振时间、所述第二谐振时间、所述整流管关断时间、所述整流管额外导通时间、所述整流管额外延长关断时间、所述ZVS矫正时间计算所述单相交错并联图腾柱PFC电路中开关管的开关周期。
2.根据权利要求1所述的单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制方法，其特征在于，其中，所述从跟随路中的驱动信号与所述主路中的驱动信号的相位差为180°。
3.根据权利要求2所述的单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制方法，其特征在于，获取给定电流和电网侧电流，并根据所述给定电流和所述电网侧电流计算所述主路的整流导通时间，具体包括：
将给定电压作为母线电压外环的输入，所述母线电压外环根据所述给定电压和输出母线电压闭环调节得到给定电流峰值；
根据所述给定电流峰值和电网侧电压的角度得到所述给定电流；
将所述给定电流作为电流内环的输入，所述电流内环根据所述给定电流和所述电网侧电流闭环调节得到所述整流管导通时间。
4.根据权利要求3所述的单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制方法，其特征在于，所述第一谐振时间tr1的计算公式为：
Figure FDA0002812579490000021
其中，
Figure FDA0002812579490000022
Vin为所述电网侧电压，Vo为所述输出母线电压，fr为所述主路的电感与整流管的输出电容所产生的谐振的谐振频率，Z为所述主路的电感与整流管的输出电容所产生的谐振的特征阻抗，ton为所述整流管导通时间，L为所述主路电感的电感值。
5.根据权利要求4所述的单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制方法，其特征在于，所述整流管关断时间toff的计算公式为：
Figure FDA0002812579490000023
6.根据权利要求5所述的单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制方法，其特征在于，当所述电网侧电压小于0.5倍的所述输出母线电压时，所述第二谐振时间tr2的计算公式为：
Figure FDA0002812579490000024
其中，r1＝Vo-Vin；
当所述电网侧电压不小于0.5倍的所述输出母线电压时，所述第二谐振时间tr2的计算公式为：
Figure FDA0002812579490000025
其中，r2＝Vin。
7.根据权利要求6所述的单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制方法，其特征在于，所述整流管额外导通时间ton_ex的计算公式为：
Figure FDA0002812579490000031
8.根据权利要求7所述的单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制方法，其特征在于，所述整流管额外延长关断时间toff_ex的计算公式为：
Figure FDA0002812579490000032
9.根据权利要求8所述的单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制方法，其特征在于，当所述电网侧电压小于0.5倍的所述输出母线电压时，所述单相交错并联图腾柱PFC电路中开关管的开关周期T为：
T＝ton+tr1+tr2+toff+ton_ex+toff_ex1；
当所述电网侧电压不小于0.5倍的所述输出母线电压时，所述单相交错并联图腾柱PFC电路中开关管的开关周期T为：
T＝ton+tr1+tr2+toff+toff_ex+toff_ex1，
其中，toff_ex1为所述ZVS矫正时间。
10.一种单相交错并联图腾柱PFC电路的DCM控制装置，其特征在于，所述单相交错并联图腾柱PFC电路包括两路，所述两路中的一路作为主路，所述主路中两个开关管中一个作为整流管、另一个作为续流管，所述两路中的另一路作为从跟随路，所述装置包括：
第一计算模块，所述第一计算模块用于获取给定电流和电网侧电流，并根据所述给定电流和所述电网侧电流计算所述主路的整流管导通时间；
第一获取模块，所述第一获取模块用于获取电网侧电压和输出母线电压；
第二计算模块，所述第二计算模块用于根据所述整流管导通时间、所述电网侧电压和所述输出母线电压计算第一谐振时间、第二谐振时间、整流管关断时间、整流管额外导通时间、整流管额外延长关断时间；
第二获取模块，所述第二获取模块用于获取所述主路的电感的电流；
矫正模块，所述矫正模块用于根据所述主路的电感的电流进行ZVS矫正以得到ZVS矫正时间；
第三计算模块，所述第三计算模块用于根据主控整流管导通时间、所述第一谐振时间、所述第二谐振时间、所述整流管关断时间、所述整流管额外导通时间、所述整流管额外延长关断时间、所述ZVS矫正时间计算所述单相交错并联图腾柱PFC电路中开关管的开关周期。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113783412A (zh) * 2021-08-30 2021-12-10 北京机械设备研究所 一种高频低损耗变换器电路
CN117616685A (zh) * 2021-11-02 2024-02-27 华为数字能源技术有限公司 双向ac/dc功率转换的装置和方法
CN115528896B (zh) * 2022-11-28 2023-03-10 深圳市洛仑兹技术有限公司 交错并联拓扑的控制方法、结构和ac/dc电源

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104518656A (zh) * 2013-10-08 2015-04-15 中兴通讯股份有限公司 图腾柱无桥功率因数校正软开关控制装置和方法
CN108448913A (zh) * 2018-03-07 2018-08-24 浙江大学 一种单级式基于交错并联无桥pfc电路和llc谐振的隔离型ac-dc变换器
CN110112903A (zh) * 2019-06-21 2019-08-09 青岛大学 一种功率因数校正电路、方法、充电器及电动汽车
CN111193391A (zh) * 2019-12-23 2020-05-22 深圳市核达中远通电源技术股份有限公司 一种交错并联图腾柱无桥pfc相位控制方法
CN111953198A (zh) * 2020-07-31 2020-11-17 南京航空航天大学 图腾柱pfc变换器的全范围zvs实现方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8248040B2 (en) * 2009-11-12 2012-08-21 Polar Semiconductor Inc. Time-limiting mode (TLM) for an interleaved power factor correction (PFC) converter
US9837920B2 (en) * 2013-09-27 2017-12-05 Bel Power Solutions, Inc. Commutation current steering method in a zero volt switching power converter using a synchronous rectifier

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104518656A (zh) * 2013-10-08 2015-04-15 中兴通讯股份有限公司 图腾柱无桥功率因数校正软开关控制装置和方法
CN108448913A (zh) * 2018-03-07 2018-08-24 浙江大学 一种单级式基于交错并联无桥pfc电路和llc谐振的隔离型ac-dc变换器
CN110112903A (zh) * 2019-06-21 2019-08-09 青岛大学 一种功率因数校正电路、方法、充电器及电动汽车
CN111193391A (zh) * 2019-12-23 2020-05-22 深圳市核达中远通电源技术股份有限公司 一种交错并联图腾柱无桥pfc相位控制方法
CN111953198A (zh) * 2020-07-31 2020-11-17 南京航空航天大学 图腾柱pfc变换器的全范围zvs实现方法

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