CN115622439B - 一种具有pfc电路的脉冲电源控制方法及脉冲电源 - Google Patents

一种具有pfc电路的脉冲电源控制方法及脉冲电源 Download PDF

Info

Publication number
CN115622439B
CN115622439B CN202211631428.7A CN202211631428A CN115622439B CN 115622439 B CN115622439 B CN 115622439B CN 202211631428 A CN202211631428 A CN 202211631428A CN 115622439 B CN115622439 B CN 115622439B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
totem
output
control
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211631428.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115622439A (zh
Inventor
张宇鑫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo Yichu Electrical Technology Co ltd
Original Assignee
Ningbo Xinheweiyi Electronic Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningbo Xinheweiyi Electronic Technology Co ltd filed Critical Ningbo Xinheweiyi Electronic Technology Co ltd
Priority to CN202211631428.7A priority Critical patent/CN115622439B/zh
Publication of CN115622439A publication Critical patent/CN115622439A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115622439B publication Critical patent/CN115622439B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M11/00—Power conversion systems not covered by the preceding groups
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

本发明提供了一种具有PFC电路的脉冲电源控制方法及脉冲电源，电路包括图腾柱无桥PFC，控制方法包括：步骤S1：控制图腾柱无桥PFC输出稳定的直流电压；步骤S2：利用分段PID对脉冲电源进行温度控制，并实时控制输出电压脉冲占空比。本发明解决的问题是现有的电源在温度上升过程中温度难以平稳控制的技术问题，实现根据设定温度稳态值进行调节，保证温度平稳性满足高精密设备焊接所需要的温度要求的技术效果。

Description

一种具有PFC电路的脉冲电源控制方法及脉冲电源
技术领域
本发明涉及焊接电源技术领域，具体而言，涉及一种具有PFC电路的脉冲电源控制方法及脉冲电源。
背景技术
随着电子产品的快速发展，对其精密焊接的工艺要求也越来越高。现有的焊接设备主要采用二极管不控整流电路，这种电路的设置会对电网造成严重污染。尤其，在精密焊接时，温度是重要参数，温度对精密产品焊接处的阻尼、质量具有重要的影响。
如今对于电子产品进行热压焊接的电源主要采用隔离变压器控制方式、传统PID控制方式等，这些电源无法实现对温度的精确控制。
在采用隔离变压器控制方式时，由于温度的延时响应，采用隔离变压器控制方式基于滞环比较控制，采样频率低和动态响应慢，导致温度上升，给定值超调大和稳态波动大。
采用半导体开关器件的传统PID控制方式，可以实现温度闭环控制，但同样的，会导致温度上升，稳态过程会出现超调大。
温度上升超调和稳态波动，严重影响焊接工艺的质量，一致性差。现有的脉冲焊接电源并不能够保证温度变化的平稳性。
发明内容
本发明解决的问题是现有的电源在温度上升过程中温度难以平稳控制的技术问题，实现根据设定温度稳态值进行调节，保证温度平稳性且满足高精密设备焊接所需要的温度要求的技术效果。
为解决上述问题，本发明提供一种具有PFC电路的脉冲电源控制方法，电路包括图腾柱无桥PFC，控制方法包括：步骤S1：控制图腾柱无桥PFC输出稳定的直流电压；步骤S2：利用分段PID对脉冲电源进行温度控制，并实时控制输出电压脉冲占空比；控制图腾柱无桥PFC输出稳定的直流电压，包括：通过控制系统对电网电压进行检测，得到电网电压的控制参数，根据控制参数控制图腾柱无桥PFC输出稳定的直流电压；利用分段PID对脉冲电源进行温度控制，并实时控制输出电压脉冲占空比，包括：根据温度的超调值与临近稳态给定温度预设值，设定PID控制器范围；计算温度给定值与温度反馈值之间的差值，比较差值与PID控制器范围，得到比较结果；根据比较结果，实时控制输出电压脉冲占空比实现温度闭环控制。
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：通过在电路中设置图腾柱无桥PFC，能够实现对电路上直流输出的稳定控制，并且使用分段PID对脉冲电源进行温度控制能够实现对电路升温时，温度的平稳控制，达到调温的功能。
在本发明的一个实例中，通过控制系统对电网电压进行检测，得到电网电压的控制参数，包括：利用电压传感器对电网电压进行模拟量采样，控制系统接收到模拟量采样结果，并通过锁相环技术得到控制参数；其中，控制参数为：电网电压基波相位、电网电压的正半周期信号、电网电压的负半周期信号。
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：需要从电网电压处获得的控制参数有电网电压基波相位、电网电压的正半周期信号、电网电压的负半周期信号，上述控制参数是使用图腾柱无桥PFC所需要的最基础的参数，为后续进行图腾柱无桥PFC控制提供支持。
在本发明的一个实例中，根据控制参数，控制图腾柱无桥PFC输出稳定的直流电压，包括：根据控制参数，通过图腾柱无桥PFC控制电网的电压和电流同相位，并并使电网具有高功率因数；根据控制参数，通过图腾柱无桥PFC对直流电压进行闭环控制，维持直流电压稳定，抑制直流电压跌落。
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：图腾柱无桥PFC能够控制网侧的电压、电流保持同相位，使电路获得高功率因数，并且图腾柱无桥PFC能够对直流电压进行闭环控制，维持电路中直流电压的稳定，控制输出稳定的直流电压。
在本发明的一个实例中，根据控制参数控制图腾柱无桥PFC输出稳定的直流电压，包括：图腾柱无桥PFC根据控制参数，选择上下功率开关器件脉冲输出；其中，图腾柱无桥PFC采用直流电压外环、电流内环双闭环PI控制器。
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：图腾柱无桥PFC能够根据控制参数选择合适的上下功率开关器件脉冲输出，便于控制输出稳定的直流电压。图腾柱无桥PFC电路中采用直流电压外环、电流内环双闭环PI控制器。使用直流电压外环控制能够节省电流、降低传感器电阻值对电路的影响。
在本发明的一个实例中，控制图腾柱无桥PFC输出稳定的直流电压，包括：步骤S110：将电网电压通过控制系统利用锁相环技术，得到电网电压锁相角SinAC、电网电压的正半周期信号、电网电压的负半周期信号；步骤S120：按电网电压的正半周期信号、电网电压的负半周期信号选择图腾柱无桥PFC的上下功率开关器件脉冲输出；步骤S130：图腾柱无桥PFC采用直流电压外环、电流内环控制，并采用PI控制器进行调节；步骤S140：将直流电压给定与反馈的偏差输入至电压环PI控制器中，经过电压环PI控制器调节后，输出结合电网电压锁相角SinAC作为电流内环的给定，将电流内环的给定与实际电网电流iAC进行比较，得到偏差，偏差作为电流内环PI控制器的输入；步骤S150：通过电流内环PI控制器输出占空比，控制图腾柱无桥PFC电路，实现高功率因数输入，稳定直流输出。
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：本实施例中的步骤S110-S150为控制图腾柱无桥PFC输出稳定的直流电压的具体步骤。PI是一种比例积分控制器，输入电路和反馈电路，PI比例积分调节能够通过PI调节器实现。步骤S110能够检测电网电压，得到对应的控制参数；步骤S120能够根据控制参数图腾柱无桥PFC的上下功率开关器件脉冲输出，选择合适的上下功率开关器件脉冲输出便于输出稳定的直流电压；步骤S130，利用图腾柱无桥PFC采用直流电压外环和电流内环控制并进行PI控制器调节，使用直流电压外环和电流内环控制能够节省功率并稳定电路中的电压和电流；步骤S140中，得到直流电压给定与反馈的偏差，并利用PI控制器调节，输出电流内环的给定，比较电流内环的给定实际电网电流，得到偏差，将偏差作为控制器的输入。在该步骤中，比较电流内环的给定实际电网电流得到的偏差更加能够反应实际值与给定值之间的差异，输入到控制器后调节，便于调节结果更加准确。步骤S150中，通过电流内环PI控制器输出占空比来控制并实现高功率因数输入，稳定直流输出的。
在本发明的一个实例中，利用分段PID对脉冲电源进行温度控制，并实时控制输出电压脉冲占空比，包括：若，则调整分段PID的比例、积分、微分参数，优化输出电压脉冲占空比m1；若，则调整关闭分段PID的输出电压脉冲占空比m1，通过温度的延时特性进行升温，等待温度平稳；若，则调整分段PID的比例、积分、微分，优化输出电压脉冲占空比m2，使温度从上升过程平稳、无超调过度到给定温度状态，控制温度上升和稳态过程稳定输出；其中，临近稳态给定温度预设值的取值范围为，3℃<<8℃。
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：通过多模式闭环反馈控制，将电流、电压或温度调节器进行斜坡切换，不同模式切换下电流、电压或温度斜坡的初始值为当前切换时信号采样值，斜坡的给定值为最终稳定控制值，从而得到不同模式平缓、无冲击切换的闭环控制模式。
再一方面，本案还提供一种具有PFC电路的脉冲电源，脉冲电源包括：控制系统，控制系统为DSP+FPGA控制系统，用于采集信号，控制系统实现如上述实施例中任一项的具有PFC电路的脉冲电源控制方法；主回路，主回路与控制系统连接，控制系统采集模拟量信号后生成脉冲驱动信号，控制系统连接主回路的驱动模块，通过驱动模块内的驱动脉冲电源功率器件输出电压脉冲，实现PFC电路控制和温度闭环控制。
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：脉冲电源具有控制系统和主回路两大部分组成，控制系统具体为DSP+FPGA控制系统，DSP进行数据的处理、控制算法的运算以及与上位机的通讯，FPGA进行信号采集和驱动信号的输出。这种控制器既能够进行数控处理又能够输出指令，是电路中常用的功能较为复杂的控制器。控制系统能够帮助实现上述实施例中的控制方法。
在本发明的一个实例中，主回路包括：快速熔断器，快速熔断器与电网电压输出端相连接；接触器，接触器与快速熔断器连接；预充电电阻，预充电电阻并联在接触器的两端；图腾柱无桥PFC电路，图腾柱无桥PFC电路采用共直流母线结构，图腾柱无桥PFC电路与接触器连接；高频脉冲隔离整流电路，高频脉冲隔离整流电路与图腾柱无桥PFC电路连接，高频脉冲隔离整流电路包括：高频H桥电路、高频隔离变压器和高频整流电路；高频H桥电路采用共直流母线结构，高频H桥电路的一端与图腾柱无桥PFC电路连接，另一端与高频隔离变压器连接，高频隔离变压器的一端与高频H桥电路连接后，另一端与高频整流电路连接；加热负载，高频整流电路的一端与高频隔离变压器连接，另一端与加热负载连接。
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：快速熔断器与电网电压输出端相连接，用于保护整个电路；接触器与快速熔断器连接，接触器为开关；预充电电阻并联在接触器的两端。电网电压先连接快速熔断器，进行电流硬件保护。接触器与预充电电阻并联，在接触器闭合之前，先通过预充电电阻给后级的图腾柱无桥PFC电路电容充电，在电容电压满足一定范围时，再闭合接触器，将预充电电阻旁路。图腾柱无桥PFC电路与高频H桥电路采用共直流母线结构。高频H桥电路连接高频隔离变压器和高频整流，构成基于高频H桥电路输出的高频脉冲隔离整流电路。整流输出与脉冲焊接电源的加热负载连接。
在本发明的一个实例中，控制系统包括：DSP+FPGA数字信号处理器，DSP+FPGA数字信号处理器用于处理控制系统接收到的程序和指令，使得处理器执行如上述实施例中任一项的具有PFC电路的脉冲电源控制方法。
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：采用DSP+FPGA数字信号处理器，具有编程灵活、运算快和精度高等优点。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中待要使用的附图作简单介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
图1为具有PFC电路的脉冲焊接电源系统结构示意图；
图2为图腾柱无桥PFC电路结构示意图；
图3为高频H桥结构示意图；
图4为高频隔离变压器和整流桥结构示意图；
图5为IGBT驱动电路结构示意图；
图6为图腾柱无桥PFC电路控制方法示意图；
图7为高频隔离脉冲焊接电源温度控制方法示意图；
附图标记说明：
1-控制系统；2-快速熔断器；3-接触器；4-预充电电阻；5-图腾柱无桥PFC电路；6-高频H桥电路；7-高频隔离变压器；8-高频整流电路；9-加热负载。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
【实施例一】
在一个具体的实施例中，参见图1-5，本案提供一种具有PFC电路的脉冲电源控制方法，电路包括图腾柱无桥PFC，控制方法包括：
步骤S1：控制图腾柱无桥PFC输出稳定的直流电压；
步骤S2：利用分段PID对脉冲电源进行温度控制，并实时控制输出电压脉冲占空比；
控制图腾柱无桥PFC输出稳定的直流电压，包括：
通过控制系统对电网电压进行检测，得到电网电压的控制参数，根据控制参数控制图腾柱无桥PFC输出稳定的直流电压；
利用分段PID对脉冲电源进行温度控制，并实时控制输出电压脉冲占空比，包括：
根据温度的超调值与临近稳态给定温度预设值，设定PID控制器范围；
计算温度给定值与温度反馈值之间的差值，比较差值与PID控制器范围，得到比较结果；
根据比较结果，实时控制输出电压脉冲占空比实现温度闭环控制。
在本实施例中，现有的对电子产品进行热压焊接的电源一方面不能够输出稳定的电流，并且也无法实现对温度的精准控制，因此需要通过步骤S1和步骤S2对电路进行控制。在控制时，首先进行步骤S1，控制电路内的图腾柱无桥PFC输出稳定的电压，图腾柱无桥PFC能够稳定整个电路，控制输出稳定的直流电压。然后进行步骤S2，使用分段PID进行温度控制，控制输出电压脉冲占空比，利用分段PID的方法能够实现整个电路的温度稳定，具体的是比较温度和PID控制器范围，根据比较结果实时控制输出电压脉冲占空比实现温度闭环控制。
在本实施例中，通过在电路中设置图腾柱无桥PFC，能够实现对电路上直流输出的稳定控制，并且使用分段PID对脉冲电源进行温度控制能够实现对电路升温时，温度的平稳控制，达到调温的功能。
【实施例二】
在一个具体的实施例中，参见图1-5，通过控制系统对电网电压进行检测，得到电网电压的控制参数，包括：
利用电压传感器对电网电压进行模拟量采样，控制系统接收到模拟量采样结果，并通过锁相环技术得到控制参数；
其中，控制参数为：电网电压基波相位、电网电压的正半周期信号、电网电压的负半周期信号。
在本实施例中，在步骤S1中，使用图腾柱无桥PFC输出稳定的直流电压，具体的细分为：控制系统对电网电压进行检测，得到最直接的电网侧输入参数，即控制参数。
进一步的，在检测电网电压时，利用的是电压传感器，通过电压传感器采样并将结果发送至控制系统中。控制系统接收到模拟量采样结果后，使用锁相环技术得到控制参数。
进一步的，需要从电网电压处获得的控制参数有电网电压基波相位、电网电压的正半周期信号、电网电压的负半周期信号，上述控制参数是使用图腾柱无桥PFC所需要的最基础的参数，为后续进行图腾柱无桥PFC控制提供支持。
在一个具体的实施例中，参见图1-5，根据控制参数控制图腾柱无桥PFC输出稳定的直流电压，包括：
根据控制参数，通过图腾柱无桥PFC控制电网的电压和电流同相位，并使电网具有高功率因数；
根据控制参数，通过图腾柱无桥PFC对直流电压进行闭环控制，维持直流电压稳定，抑制直流电压跌落。
在本实施例中，图腾柱无桥PFC能够控制网侧的电压、电流保持同相位，使电路获得高功率因数，并且图腾柱无桥PFC能够对直流电压进行闭环控制，维持电路中直流电压的稳定，控制输出稳定的直流电压。
在一个具体的实施例中，参见图1-5，根据控制参数控制图腾柱无桥PFC输出稳定的直流电压，包括：
图腾柱无桥PFC根据控制参数选择上下功率开关器件脉冲输出；
其中，图腾柱无桥PFC采用直流电压外环、电流内环双闭环PI控制器。
在本实施例中，图腾柱无桥PFC能够根据控制参数选择合适的上下功率开关器件脉冲输出，便于控制输出稳定的直流电压。图腾柱无桥PFC电路中采用直流电压外环、电流内环双闭环PI控制器。使用直流电压外环控制能够节省电流、降低传感器电阻值对电路的影响。
【实施例三】
在一个具体的实施例中，参见图6，控制图腾柱无桥PFC输出稳定的直流电压，包括：
步骤S110：将电网电压通过控制系统利用锁相环技术，得到电网电压锁相角SinAC、电网电压的正半周期信号、电网电压的负半周期信号；
步骤S120：按电网电压的正半周期信号、电网电压的负半周期信号选择图腾柱无桥PFC的上下功率开关器件脉冲输出；
步骤S130：图腾柱无桥PFC采用直流电压外环、电流内环控制，并采用PI控制器进行调节；
步骤S140：将直流电压给定与反馈的偏差输入至电压环PI控制器中，经过电压环PI控制器调节后，输出结合电网电压锁相角SinAC作为电流内环的给定，将电流内环的给定与实际电网电流iAC进行比较，得到偏差，偏差作为电流内环PI控制器的输入；
步骤S150：通过电流内环PI控制器输出占空比，控制图腾柱无桥PFC电路，实现高功率因数输入，稳定直流输出。
在本实施例中，本实施例中的步骤S110-S150为控制图腾柱无桥PFC输出稳定的直流电压的具体步骤。PI是一种比例积分控制器，输入电路和反馈电路，PI比例积分调节能够通过PI调节器实现。步骤S110能够检测电网电压，得到对应的控制参数；步骤S120能够根据控制参数选择图腾柱无桥PFC的上下功率开关器件脉冲输出，选择合适的上下功率开关器件脉冲输出便于输出稳定的直流电压；步骤S130，利用图腾柱无桥PFC采用直流电压外环和电流内环控制并进行PI控制器调节，使用直流电压外环和电流内环控制能够节省功率并稳定电路中的电压和电流；步骤S140中，得到直流电压给定与反馈的偏差，并利用PI控制器调节，输出电流内环的给定，比较电流内环的给定实际电网电流，得到偏差，将偏差作为控制器的输入。在该步骤中，比较电流内环的给定实际电网电流得到的偏差更加能够反应实际值与给定值之间的差异，输入到控制器后调节，便于调节结果更加准确。步骤S150中，通过电流内环PI控制器输出占空比来控制并实现高功率因数输入，稳定直流输出的。
在一个具体的实施例中，参见图7，利用分段PID对脉冲电源进行温度控制，并实时控制输出电压脉冲占空比，包括：
若，则调整分段PID的比例、积分、微分参数，优化输出电压脉冲占空比m1；
若，则调整关闭分段PID的输出电压脉冲占空比m1，通过温度的延时特性进行升温，等待温度平稳；
若，则调整分段PID的比例、积分、微分，优化输出电压脉冲占空比m2，使温度从上升过程平稳、无超调过度到给定温度状态，控制温度上升和稳态过程稳定输出；
其中，临近稳态给定温度预设值的取值范围为，3℃<<8℃，并且m1为PFC电路的输出电压脉冲占空比，m2为高频H桥电路的输出电压脉冲。
在本实施例中，分段PID将温度范围划分为三段，利用温度的超调值、临近稳态给定温度预设值，划分为三段。PID是一个数学物理术语，PID比例积分微法调节能够通过PID调节器实现，受控变数是三种算法（比例、积分、微分）相加后的结果，即为其输出，其输入为误差值（设定值减去测量值后的结果）或是由误差值衍生的信号。在运行一段时间后，实时检测温度和给定温度并进行比较判断，通过温度延时响应特性，检测温度变化率，待温度上升到最高处附近，温度达到平稳状态。
在本实施例中，通过多模式闭环反馈控制，将电流、电压或温度调节器进行斜坡切换，不同模式切换下电流、电压或温度斜坡的初始值为当前切换时信号采样值，斜坡的给定值为最终稳定控制值，从而得到不同模式平缓、无冲击切换的闭环控制模式。
【实施例四】
在一个具体的实施例中，参见图1-5，本案还提供一种具有PFC电路的脉冲电源，脉冲电源包括：
控制系统1，控制系统1为DSP+FPGA控制系统，用于采集信号，控制系统1实现如上述实施例中任一项的具有PFC电路的脉冲电源控制方法；
主回路，主回路与控制系统1连接，控制系统1采集模拟量信号后生成脉冲驱动信号，控制系统1连接主回路的驱动模块，通过驱动模块内的驱动脉冲电源功率器件输出电压脉冲，实现PFC电路控制和温度闭环控制。
在本实施例中，脉冲电源具有控制系统1和主回路两大部分组成，控制系统1具体为DSP+FPGA控制系统，DSP进行数据的处理、控制算法的运算以及与上位机的通讯，FPGA进行信号采集和驱动信号的输出。这种控制器既能够进行数控处理又能够输出指令，是电路中常用的功能较为复杂的控制器。控制系统1能够帮助实现上述实施例中的控制方法。
进一步的，主回路为电路中与控制系统1直接相连接的电路，受到控制系统1的控制和驱动，完成控制方法。控制系统1与主回路上的驱动模块连接，实现对主回路的驱动。驱动模块为IGBT驱动模块。
进一步的，DSP+FPGA控制系统采样模拟量信号，生成脉冲驱动信号，并连接脉冲焊接电源主回路的驱动模块，驱动脉冲电源功率器件输出电压脉冲，实现PFC电路控制和温度闭环控制。
进一步的，控制系统1采用DSP+FPGA结构，采集接触器3、电网电压、电网电流、IGBT脉冲信号、直流侧电压、高频H桥输出的脉冲电流、及负载温度等信号。
在一个具体的实施例中，主回路包括：
快速熔断器2，快速熔断器2与电网电压输出端相连接；
接触器3，接触器3与快速熔断器2连接；
预充电电阻4，预充电电阻4并联在接触器3的两端；
图腾柱无桥PFC电路5，图腾柱无桥PFC电路5采用共直流母线结构，图腾柱无桥PFC电路5与接触器3连接；
高频脉冲隔离整流电路，高频脉冲隔离整流电路与图腾柱无桥PFC电路5连接，高频脉冲隔离整流电路包括：高频H桥电路6、高频隔离变压器7和高频整流电路8；
高频H桥电路6采用共直流母线结构，高频H桥电路6的一端与图腾柱无桥PFC电路5连接，另一端与高频隔离变压器7连接，高频隔离变压器7的一端与高频H桥电路6连接后，另一端与高频整流电路8连接；
加热负载9，高频整流电路8的一端与高频隔离变压器7连接，另一端与加热负载9连接。
在本实施例中，快速熔断器2与电网电压输出端相连接，用于保护整个电路；接触器3与快速熔断器2连接，接触器3为开关；预充电电阻4并联在接触器3的两端。电网电压先连接快速熔断器2，进行电流硬件保护。接触器3与预充电电阻4并联，在接触器3闭合之前，先通过预充电电阻4给后级的图腾柱无桥PFC电路5的电容充电，在电容电压满足一定范围时，再闭合接触器3，将预充电电阻4旁路。图腾柱无桥PFC电路5与高频H桥电路6采用共直流母线结构。高频H桥电路6连接高频隔离变压器7和高频整流电路8，构成基于高频H桥电路6输出的高频脉冲隔离整流电路。整流输出与脉冲焊接电源的加热负载9连接。
在一个具体的实施例中，控制系统1包括：DSP+FPGA数字信号处理器，DSP+FPGA数字信号处理器用于处理控制系统1接收到的程序和指令，使得处理器执行如上述实施例中任一项的具有PFC电路的脉冲电源控制方法。
在本实施例中，采用DSP+FPGA数字信号处理器，具有编程灵活、运算快和精度高等优点。
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 (9)

1.一种具有PFC电路的脉冲电源控制方法，其特征在于，电路包括图腾柱无桥PFC，所述控制方法包括：
步骤S1：控制所述图腾柱无桥PFC输出稳定的直流电压；
步骤S2：利用分段PID对所述脉冲电源进行温度控制，并实时控制输出电压脉冲占空比；
其中，所述步骤S1包括：通过控制系统对电网电压进行检测，得到所述电网电压的控制参数，根据所述控制参数，控制所述图腾柱无桥PFC输出稳定的直流电压；
所述步骤S2包括：根据温度的超调值与临近稳态给定温度预设值，设定PID控制器范围；
计算温度给定值与温度反馈值之间的差值，比较所述差值与所述PID控制器范围，得到比较结果；
根据所述比较结果，实时控制输出所述电压脉冲占空比，实现温度闭环控制。
2.根据权利要求1所述的PFC电路的脉冲电源控制方法，其特征在于，所述通过控制系统对电网电压进行检测，得到所述电网电压的控制参数，包括：
利用电压传感器对所述电网电压进行模拟量采样，所述控制系统接收到模拟量采样结果，并通过锁相环技术得到所述控制参数；
其中，所述控制参数为：电网电压基波相位、电网电压的正半周期信号、电网电压的负半周期信号。
3.根据权利要求2所述的PFC电路的脉冲电源控制方法，其特征在于，所述根据所述控制参数控制所述图腾柱无桥PFC输出稳定的直流电压，包括：
根据所述控制参数，通过所述图腾柱无桥PFC控制电网的电压和电流同相位，并使所述电网具有高功率因数；
根据所述控制参数，通过所述图腾柱无桥PFC对直流电压进行闭环控制，维持所述直流电压稳定，抑制所述直流电压跌落。
4.根据权利要求3所述的PFC电路的脉冲电源控制方法，其特征在于，所述根据所述控制参数控制所述图腾柱无桥PFC输出稳定的直流电压，包括：
所述图腾柱无桥PFC根据所述控制参数选择上下功率开关器件脉冲输出；
其中，所述图腾柱无桥PFC采用直流电压外环、电流内环双闭环PI控制器。
5.根据权利要求1所述的PFC电路的脉冲电源控制方法，其特征在于，所述控制所述图腾柱无桥PFC输出稳定的直流电压，包括：
步骤S110：将所述电网电压通过所述控制系统利用锁相环技术，得到电网电压锁相角SinAC、电网电压的正半周期信号、电网电压的负半周期信号；
步骤S120：按所述电网电压的正半周期信号、所述电网电压的负半周期信号，选择所述图腾柱无桥PFC的上下功率开关器件脉冲输出；
步骤S130：所述图腾柱无桥PFC采用直流电压外环、电流内环控制，并采用PI控制器进行调节；
步骤S140：将直流电压给定与反馈的偏差输入至电压环PI控制器中，经过所述电压环PI控制器调节后，输出结合所述电网电压锁相角SinAC作为电流内环的给定，将所述电流内环的给定与实际电网电流iAC进行比较，得到偏差，所述偏差作为电流内环PI控制器的输入；
步骤S150：通过电流内环PI控制器输出占空比，控制图腾柱无桥PFC电路，实现高功率因数输入，稳定直流输出。
6.根据权利要求1所述的PFC电路的脉冲电源控制方法，其特征在于，所述利用分段PID对脉冲电源进行温度控制，并实时控制输出电压脉冲占空比，包括：
若 ，则调整所述分段PID的比例、积分、微分参数，优化输出电压脉冲占空比m1；
若，则调整关闭所述输出电压脉冲占空比m1，通过温度的延时特性进行升温，等待温度平稳；
若，则调整所述分段PID的比例、积分、微分，优化输出电压脉冲占空比m2，使温度从上升过程平稳、无超调过度到给定温度状态，控制温度上升和稳态过程稳定输出；
其中，所述临近稳态给定温度预设值的取值范围为，3℃ << 8℃，并且m1为PFC电路的输出电压脉冲占空比，m2为高频H桥电路的输出电压脉冲。
7.一种具有PFC电路的脉冲电源，其特征在于，所述脉冲电源包括：
控制系统，所述控制系统为DSP+FPGA控制系统，用于采集信号，所述控制系统实现如权利要求1至6中任一项所述的具有PFC电路的脉冲电源控制方法；
主回路，所述主回路与所述控制系统连接，所述控制系统采集模拟量信号后生成脉冲驱动信号，所述控制系统连接所述主回路的驱动模块，通过所述驱动模块内的驱动脉冲电源功率器件输出电压脉冲，实现PFC电路控制和温度闭环控制。
8.根据权利要求7所述的具有PFC电路的脉冲电源，其特征在于，所述主回路包括：
快速熔断器，所述快速熔断器与所述电网电压的输出端相连接；
接触器，所述接触器与所述快速熔断器连接；
预充电电阻，所述预充电电阻并联在所述接触器的两端；
图腾柱无桥PFC电路，所述图腾柱无桥PFC电路采用共直流母线结构，所述图腾柱无桥PFC电路与所述接触器连接；
高频脉冲隔离整流电路，所述高频脉冲隔离整流电路与所述图腾柱无桥PFC电路连接，所述高频脉冲隔离整流电路包括：高频H桥电路、高频隔离变压器和高频整流电路；
所述高频H桥电路采用共直流母线结构，所述高频H桥电路的一端与所述图腾柱无桥PFC电路连接，另一端与所述高频隔离变压器连接，所述高频隔离变压器的一端与所述高频H桥电路连接后，另一端与所述高频整流电路连接；
加热负载，所述高频整流电路的一端与所述高频隔离变压器连接，另一端与所述加热负载连接。
9.根据权利要求7所述的具有PFC电路的脉冲电源，其特征在于，所述控制系统包括：
DSP+FPGA数字信号处理器，所述DSP+FPGA数字信号处理器用于处理所述控制系统接收到的程序和指令，使得所述处理器执行如上述权利要求1至6中任一项所述的具有PFC电路的脉冲电源控制方法。
CN202211631428.7A 2022-12-19 2022-12-19 一种具有pfc电路的脉冲电源控制方法及脉冲电源 Active CN115622439B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211631428.7A CN115622439B (zh) 2022-12-19 2022-12-19 一种具有pfc电路的脉冲电源控制方法及脉冲电源

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211631428.7A CN115622439B (zh) 2022-12-19 2022-12-19 一种具有pfc电路的脉冲电源控制方法及脉冲电源

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115622439A CN115622439A (zh) 2023-01-17
CN115622439B true CN115622439B (zh) 2023-04-14

Family

ID=84880894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211631428.7A Active CN115622439B (zh) 2022-12-19 2022-12-19 一种具有pfc电路的脉冲电源控制方法及脉冲电源

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115622439B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105356739A (zh) * 2014-08-21 2016-02-24 艾默生网络能源有限公司 一种图腾无桥pfc电路的控制方法、装置和整流电路
CN110365205A (zh) * 2019-07-01 2019-10-22 中南大学 一种高效率图腾柱无桥pfc整流器控制方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014042433A (ja) * 2012-08-23 2014-03-06 Toyota Motor Corp 平均電流モード制御によるブリッジレスｐｆｃコンバータ
CN103427681B (zh) * 2013-08-05 2016-08-24 江苏科技大学 高频高压静电除尘电源及其控制保护方法
WO2015103766A1 (en) * 2014-01-10 2015-07-16 Astec International Limited Control circuits and methods for regulating output voltages based on adjustable references voltages
FR3068547B1 (fr) * 2017-06-30 2019-08-16 Stmicroelectronics (Tours) Sas Convertisseur ac/dc reversible a thyristors
CN107863880B (zh) * 2017-11-28 2019-05-14 华中科技大学 一种图腾柱pfc的全数字控制方法及装置
WO2020115800A1 (ja) * 2018-12-03 2020-06-11 三菱電機株式会社 電力変換装置
TWI678607B (zh) * 2019-04-10 2019-12-01 群光電能科技股份有限公司 圖騰柱無橋功率因數轉換裝置及其操作方法
CN113691158B (zh) * 2021-08-26 2022-09-02 兰州交通大学 一种基于v2g的两级式双向变换器分数阶控制方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105356739A (zh) * 2014-08-21 2016-02-24 艾默生网络能源有限公司 一种图腾无桥pfc电路的控制方法、装置和整流电路
CN110365205A (zh) * 2019-07-01 2019-10-22 中南大学 一种高效率图腾柱无桥pfc整流器控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115622439A (zh) 2023-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9667178B2 (en) Variable frequency speed control system and method of the same
CN110752745B (zh) 阻抗自匹配型感应加热逆变电源复合功率控制系统
JP5300028B2 (ja) 単相電圧型交直変換装置及び系統連系システム
CN110165924B (zh) 一种单相pwm整流器的改进无差拍控制方法
CN111679582B (zh) 双向充电机前端整流器的有限时间反步控制系统及方法
CN112019072A (zh) 一种适用于单相或三相整流器的复合控制器及复合控制方法
CN108075634B (zh) 用于功率因数校正变换器的控制装置及控制方法
TW202021248A (zh) 電源轉換器及其控制方法
Kong et al. The design and analysis of the PI regulator of three-phase voltage source PWM rectifier
CN107769216B (zh) 一种用于弱交流电网接入的电压调制方法
US9966841B2 (en) Power factor correction
CN110233574A (zh) 一种lcc谐振变换器的暂态功率调节控制方法
CN111934533B (zh) 倍压整流pfc电路及其控制方法、存储介质和变频空调器
CN115622439B (zh) 一种具有pfc电路的脉冲电源控制方法及脉冲电源
CN110677034B (zh) 一种基于幂次等速趋近律的dc-dc变换器滑模控制器及方法
JP2017189028A (ja) 分散型電源の制御方法及び制御装置
WO2014034427A1 (ja) 静止型無効電力補償装置及び電圧制御方法
CN113300627B (zh) 一种单相全桥逆变器的离散控制方法及其装置
JP2006311736A (ja) 電源装置の運転方法及び電源装置
WO2022218270A1 (zh) 发电机的输出功率控制方法、装置及发电机系统
De Gussemé et al. A boost PFC converter with programmable harmonic resistance
JPH09131081A (ja) 電池電源の電力制御装置
CN113533998A (zh) 一种三相交流电子负载的预测控制方法
JPH08171430A (ja) インバータ装置
US9673691B2 (en) Energy balance controller of electronic power converter and energy balance control method

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240115

Address after: Room 1-1335, 1st Floor, Building 041, Building B, No. 188 Jinghua Road, Ningbo High tech Zone, Ningbo City, Zhejiang Province, 315000

Patentee after: Ningbo Yichu Electrical Technology Co.,Ltd.

Address before: 315000 Floor 2, Building 2, 181 Shanshan Road, Wangchun Industrial Park, Haishu District, Ningbo City, Zhejiang Province

Patentee before: NINGBO XINHEWEIYI ELECTRONIC TECHNOLOGY Co.,Ltd.