CN117277840A - 单相无桥功率因数校正变换器及其控制方法 - Google Patents

单相无桥功率因数校正变换器及其控制方法 Download PDF

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Abstract

一种单相无桥功率因数校正变换器及其控制方法，包括开关模块和控制器，由于控制器仅需采样输入电流和电压环的输出值来实现变换器的控制，无需采样输入电压，也无需使用锁相环和坐标系变化的方法来实现高功率因素变换器的控制，使得输入电流的相位和频率能够跟踪交流侧电网的电压相位，实现变换器的输入电流和输入电压的同相工作。

Description

单相无桥功率因数校正变换器及其控制方法
技术领域
本发明涉及变换器技术领域，具体涉及一种单相无桥功率因数校正变换器 及其控制方法。
背景技术
变换器广泛应用于各种电力电子设备。如图1所示，变换器的常规控制策 略前都是需要采样交流侧的输入电压和电流，并用锁相环获取交流侧电网的相 位角度，再转用大量的三角函数计算转换到dq坐标系进行控制。然后使用dq 解耦控制的方法分别控制id和iq，逆转dq到abc三相的控制量后在使用SVM 等其它PWM调制策略对功率级进行控制。
然而，变换器的整个控制器需要三角函数和坐标系变换，还有最为关键的 是锁相环的设计，当三相电网不平衡时，使用普通的SRF-SPLL基本不能胜任工 作，输出的dq上存在2次谐波影响电流的控制效果。如果电网的高次谐波和不 平衡程度加大时，就需要使用DDSRF-SPLL来进行正负序解耦控制，其控制策略 的算法复杂程度再次提升，而且锁相环也能完全克服电网频率变化时的响应速 度，因此在恶劣电网环境，存在高次谐波和频率突变时，或是发电机应用等场 景，依靠传统控制策略不再适用。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种单相无桥功率因数校正变换器，使 得输入电流的相位和频率能够跟踪交流侧电网的电压的相位和频率，实现变换 器的输入电流和输入电压同相工作。
根据第一方面，一种实施例中提供一种单相无桥功率因数校正变换器，包 括：开关模块和控制器；
所述开关模块包括：第一桥臂单元、第二桥臂单元和第三桥臂单元；所述 第一桥臂单元、第二桥臂单元和第三桥臂单元分别与交流电网连接，用于将交 流电网输出的交流电转换为直流电；
所述控制器用于获取所述交流电的电流值和所述变换器的电压环的输出 值；基于所述交流电的电流值和所述变换器的电压环的输出值，确定控制量； 基于所述控制量分别与第一预设PWM载波、第二预设PWM载波的关系，生成并 输出第一控制信号和第二控制信号；
其中，所述第一控制信号用于控制所述第一桥臂单元的导通或关断，所述 第二控制信号用于控制所述第二桥臂单元的导通或关断。
根据第二方面，一种实施例中提供一种单相无桥功率因数校正变换器的控 制方法，应用于上述实施例所述的变换器，其中，所述控制方法包括：
获取所述交流电的电流值和所述变换器的电压环的输出值；
基于所述交流电的电流值和所述变换器的电压环的输出值，确定控制量；
基于所述控制量分别与第一预设PWM载波、第二预设PWM载波的关系，生 成并输出所述第一控制信号和第二控制信号；
其中，所述第一控制信号用于控制所述第一桥臂单元的导通或关断，所述 第二控制信号用于控制所述第二桥臂单元的导通或关断。
依据上述实施例的单相无桥功率因数校正变换器，包括开关模块和控制器， 由于控制器仅需采样输入电流和电压环的输出值来实现变换器的控制，无需采 样输入电压，也无需使用锁相环和坐标系变化的方法来实现高功率因素变换器 的控制，使得输入电流的相位和频率能够跟踪交流侧电网的电压相位，实现变 换器的输入电流和输入电压的同相工作。
附图说明
图1为现有的整流器的控制策略示意图；
图2为一种实施例的变换器的结构示意图；
图3为一种实施例的Boost变换器的电路示意图；
图4为电流iL和第一开关的开关周期示意图；
图5为开关模块的开关周期示意图；
图6为一种实施例的单相无桥功率因数校正变换器的结构示意图；
图7为一种实施例的单相无桥功率因数校正变换器的电路示意图；
图8为一种实施例的单相无桥功率因数校正变换器的控制器的控制框图；
图9为一种实施例的第一转换控制信号AC_L和第二转换控制信号AC_N的 生成框图；
图10为单相无桥功率因数校正变换器的控制方法流程图；
图11为单相无桥功率因数校正变换器的仿真示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实 施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很 多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫 不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他 元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说 明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没， 而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据 说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合 形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技 术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各 种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有 说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的 对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说 明，均包括直接和间接连接(联接)。
实施例一：
请参考图2，图2为一种实施例的变换器的结构示意图，本实施例提供的变 换器10的电路结构为常见的Boost变换器，其包括：储能和能量转换模块11、 开关模块12、续流模块13、滤波模块14和控制器15。开关模块12包括第一端、 第二端和控制端；储能和能量转换模块11的输入端连接直流输入端V1_dc，储 能和能量转换模块11的输出端连接开关模块12的第一端和续流模块13的输入 端，开关模块12的第二端连接地，续流模块13的输出端连接变换器10的输出 端(输出负载)，滤波模块14并联于变换器10的输出端(输出负载)上；开关模块12的控制端与控制器15连接。
储能和能量转换模块11用于在开关模块12导通时将直流输入端V1_dc输 入的直流电转换为磁能进行存储；在开关模块12关断时将其所存储的磁能转换 为电信号并经过续流模块13输出至变换器10的输出端。
开关模块12用于响应于控制器15输出的控制信号而关断或导通。
续流模块13用于将储能和能量转换模块11输出的转换后的电信号传输至 变换器10的输出端。
滤波模块14用于对变换器10的输出端输出的电信号进行滤波处理。
需要说明的是，图2所示变换器为现有的Boost变换器，其电路结构可以 为现有的Boost变换器的电路结构，例如：如图3所示，储能和能量转换模块 11包括：电感L11和电阻R11；电感L11的一端连接储能和能量转换模块11的 输入端，电感L11的另一端连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接储能 和能量转换模块11的输出端。开关模块12包括晶体管Q11，晶体管Q11包括第 一极、第二极和控制极，晶体管Q11的第一极与开关模块12的第一端连接，晶 体管Q11的第二极与开关模块12的第二端连接，晶体管Q11的控制极与开关模 块12的控制端连接。续流模块13包括二极管D11，二极管D11的阳极连接续流 模块13的输入端，二极管D11的阴极连接续流模块13的输出端。滤波模块14 包括：电容C11和电阻R12；电容C11的一端连接滤波模块14的输入端，电容 C11的另一端连接电阻R12的一端，电阻R11的另一端连接滤波模块14的输出 端。此外，变换器还包括：输入侧的低通滤波模块，其包括电阻R13和电容C12， 电阻R13的一端连接第一交流输入端V1_dc的正极，电阻R13的另一端连接电 容C12的一极，电容C12的另一极连接第一交流输入端V1_dc的负极。输出负 载Rload1并联在变换器10的输出端上。
控制器15生成并输出PWM波的控制信号至开关模块12的控制端，通过控 制开关模块12的导通时间或关断时间，使得变换器10的输入电流和输入电压 能够同相工作，实现变换器10的高功率因数功能。
控制器15获取储能和能量转换模块11输出电信号的电流值以及变换器10 的电压环的输出值；基于储能和能量转换模块11输出电信号的电流值和电压环 输出值，确定控制量；基于控制量与预设PWM载波的关系，生成并输出控制信 号至开关模块12的控制端。其中，储能和能量转换模块11输出电信号的电流 值即为图3中电感L11上流过的电信号的电流值，变换器10的电压环的输出值 为变换器10的输出电压和其设定电压的误差值。由此，本实施例提供的变换器 的控制策略无需采样输入电压、交流侧电网相位角度，也无需电流内环，大幅 度简化了变换器的控制。
在一实施例中，基于储能和能量转换模块11输出电信号的电流值和电压环 输出值，确定控制量，包括：
将储能和能量转换模块11输出电信号的电流值iL和电压环输出值Vloop 的比值作为控制量Doff。即
控制量Doff实际上是开关模块12的关断时间所占其开关周期的占空比， 以图3所示的Boost变换器为例，下面对控制量Doff进行详细说明。
如图4所示，图4为图3中电感L11上的电流iL和第一开关的开关周期示 意图。根据占空比公式可得：可以推出输入与输 出的关系为其中Tsw＝Ton+Toff，/>其中，Vout 为变换器10的输出电压，Vin为变换器10的输入电压，Ton为开关模块12的导 通时间，Toff为开关模块12的关断时间，Tsw为开关模块12的开关周期。
在电感L11的电流iL经过输入侧的低通滤波模块后基本等于输入电流Iin 即为：Iin≈iL。则Boost变换器的输入阻抗为：
可以看出，输入阻抗Zin与输出电压Vout、电感电流iL、开关模块12关 断时间对应的占空比Doff有关系，在实际工作上因输出电压Vout是固定值， 因此输入阻抗的分析可以认为与Doff和iL有关系。
如图5所示，图5为开关模块的开关周期示意图，在PWM调制策略上，通 过直接控制Toff在开关周期内的时间来实现对变换器的控制，其中Toff由控 制环路发出的Vc*Tsw得到，即Toff＝Vc*Tsw，Vc为关断时间Toff的控制量。从 输入阻抗来看：分母iL是电感L11的电流，其中 />在不考虑电压环的输出时，Lf为电感L11的 电感量。由此可知，不可避免会引入电感L11阻抗的虚数变量，因此要变换器 的输入阻抗为常数，必须要消除iL对输入阻抗的影响。通过把Toff的控制量 Vc与iL建立以下关系式，其中Vloop是控制输出电压稳定的电压环的输出值：
此时输入阻抗为：
可见：当把Doff设计为iL/Vloop后，并以图5所示的PWM策略发波，通过 Doff控制量去与PWM载波比较，Toff取Doff控制量小于PWM载波的时间，Ton 取Doff控制量大于PWM载波的时间。BOOST变换器的输入阻抗已经转化为 不再与电感L11或电感L11上的电流有关系，并且Vout输出电压 在稳态工作是常数，是变化速度很慢的量，可近视成固定值，而电压环的输出 Vloop在稳态工作时也是变化速度很慢的量，可视为直流量来做分析，因此可得 此时Boost变换器的输入阻抗为一常数，是阻性特征。
在获取到控制量的情况下，基于控制量与预设PWM载波的关系，生成并输 出控制信号至开关模块12的控制端，包括：
将控制量乘以预设开关周期时间，得到核心控制量；
在预设PWM载波的各个周期内，将预设PWM载波大于或等于核心控制量的 时间段作为开关模块12的关断时间段，将预设PWM载波小于核心控制量的时间 段作为开关模块12的导通时间段；
基于开关模块12的关断时间段和导通时间段，生成并输出各个周期的控制 信号至开关模块12的控制端；
其中，在开关模块12的关断时间段内生成用于控制开关模块12关断的控 制信号，在开关模块12的导通时间段内生成用于控制开关模块12导通的控制 信号。
综上，当控制量时，变换器10的输入阻抗为阻性特征，即输入 电流和输入电压同相工作，实现了高功率因数的控制。
实施例二：
单相无桥功率因数校正变换器可以等效地看成是一个BOOST变换器在L/N 相位上切换方向工作，因此对于单相无桥功率因数校正变换器的控制器的控制 策略可以与实施例一中提供的变换器的控制器的控制策略相同。
对于单相无桥功率因数校正变换器来说，要实现高功率因数的控制，实现 的主要目的是为了输入电流的相位和频率跟踪上交流输入端的电网的电压相 位，即让变换器的输入阻抗等同于阻性，实现输入电流与输入电压的同相工作。 因此，如果可以让变换器的输入阻抗呈现阻性，而非感性或容性，即可实现输 入电流自动跟随电网电压相位和频率。从阻抗分析，不论是感性阻抗还是容性 阻抗，都存在虚数，只有电阻性阻抗是实数，因此在控制上能消除变换器的输 入阻抗的传递函数中的虚数成分，即可达到输入阻抗呈现电阻性的特征。
请参考图6和图7，本发明实施例提供的单相无桥功率因数校正变换器40 包括：储能和能量转换模块41、开关模块42、滤波模块43和控制器44。
储能和能量转换模块41包括第一储能和能量转换模块411和第二储能和能 量转换模块412；第一储能和能量转换模块411和第二储能和能量转换模块412 均用于接收交流电网V_ac输出的交流电。
在一实施例中，第一储能和能量转换模块411包括电感L41和电阻R41，电 感L41的一端连接第一储能和能量转换模块411的输入端，电感L41的另一端 连接电阻R41的一端，电阻R41的另一端连接第一储能和能量转换模块411的 输出端。第二储能和能量转换模块412包括电感L42和电阻R42，其中第二储能 和能量转换模块412的电路结构与第一储能和能量转换模块411相同，此处不 再一一赘述。
需要说明的是，第一储能和能量转换模块411和第二储能和能量转换模块 412的输出端分别连接有第一电流采样器A41、第二电流采样器A42和低通滤波 器。第一电流采样器A41和第二电流采样器A42均用于获取交流电的电流信号； 低通滤波器用于对交流电的电流信号进行滤波处理后，输出交流电的电流值至 控制器44。
开关模块42包括：第一桥臂单元、第二桥臂单元和第三桥臂单元；第一桥 臂单元、第二桥臂单元和第三桥臂单元分别与交流电网连接，用于将交流电网 输出的交流电转换为直流电。其中，第一桥臂单元包括第一上桥开关Q41和第 一下桥开关Q42,第一上桥开关Q41和第一下桥开关Q42均为晶体管，第一上桥 开关Q41的第一端连接单相无桥功率因数校正变换器40的输出端Vo_sen，第一 上桥开关Q41的第二端连接第一下桥开关Q42的第一端，第一下桥开关Q42的 第二端连接地，第一上桥开关Q41的第二端和第一下桥开关Q42的第一端相交 于一点，该点连接第一储能和能量转换模块411的输出端；第一上桥开关Q41 和第一下桥开关Q42的控制端均与控制器44的输出端连接。第二桥臂单元包括 第二上桥开关Q43和第二下桥开关Q44,第二上桥开关Q43和第二下桥开关Q44 均为晶体管，第二上桥开关Q43的第一端连接单相无桥功率因数校正变换器40 的输出端Vo_sen，第二上桥开关Q43的第二端连接第二下桥开关Q44的第一端， 第二下桥开关Q44的第二端连接地，第二上桥开关Q43的第二端和第二下桥开 关Q44的第一端相交于一点，该点连接第二储能和能量转换模块412的输出端； 第二上桥开关Q43和第二下桥开关Q44的控制端均与控制器44的输出端连接。 第三桥臂单元包括第三上桥开关Q45和第三下桥开关Q46，第三上桥开关Q45和 第三下桥开关Q46均为晶体管，第三上桥开关Q45的第一端连接单相无桥功率 因数校正变换器40的输出端Vo_sen，第三上桥开关Q45的第二端连接第三下桥 开关Q46的第一端，第三下桥开关Q46的第二端连接地，第三上桥开关Q45的 第二端和第三下桥开关Q45的第一端相交于一点，该点连接交流电网，用于直 接接收交流电；第三上桥开关Q45和第三下桥开关Q46的控制端均连接交流电 网，其跟随交流电网的相位变化进行导通或关断。
滤波模块43并联在单相无桥功率因数校正变换器40的输出端上，用于对 单相无桥功率因数校正变换器40的输出端输出的信号进行滤波处理。
滤波模块43包括电容C41和电阻R44；电容C41的一端连接三相两电平整 流器30的输出端的正极，电容C41的另一端连接电阻R44的一端，电阻R44的 另一端连接单相无桥功率因数校正变换器40的输出端的负极。
控制器44用于获取交流电的电流值和单相无桥功率因数校正变换器40的 电压环的输出值；基于交流电的电流值和单相无桥功率因数校正变换器40的电 压环的输出值，确定控制量；基于控制量分别与第一预设PWM载波、第二预设 PWM载波的关系，生成并输出第一控制信号和第二控制信号。
将交流电的电流值与电压环的输出值的比值作为控制量，即控制量iLa为交流电的电流信号，Hlpf(s)为低通滤波器的传 递函数，Vloop为电压环的输出值。
在一些实施例中，控制量可能会为过大或者过小的值，这样会导致PWM输 出最大或最小占空比会损坏晶体管，因此本实施例对控制量进行限幅处理，本 实施例中，控制量为大于0且小于1的值，最优为大于等于0.05且小于等于0.995 的值。
在一实施例中，基于控制量分别与第一预设PWM载波、第二预设PWM载波 的关系，生成并输出第一控制信号和第二控制信号，包括：
将控制量乘以预设开关周期时间，得到核心控制量。在第一预设PWM载波 的各个周期内，将第一预设PWM载波大于或等于第一核心控制量的时间段作为 第一上桥开关Q41或第一下桥开关Q42的关断时间段，将第一预设PWM载波小 于第一核心控制量的时间段作为第一上桥开关Q41或第一下桥开关Q42的导通 时间段；基于第一上桥开关Q41或第一下桥开关Q42的关断时间段和导通时间 段，生成各个周期的第一控制信号；在交流电网的火线上电压信号的电压值大 于或等于交流电网的零线上的电压信号的电压值时，将第一控制信号输出至第 一下桥开关Q42的控制端，并输出一低电平常量信号至第一上桥开关Q41的控 制端以关断第一上桥开关Q41，此时第一下桥开关Q42受第一控制信号的控制进 行导通或关断，第一上桥开关Q41则处于完全关断的状态；在交流电网的火线 上电压信号的电压值小于交流电网的零线上的电压信号的电压值时，将第一控 制信号输出至第一上桥开关Q41的控制端，并输出一低电平常量信号至第一下 桥开关Q42的控制端以关断第一下桥开关Q42，此时第一上桥开关Q41受第一控 制信号的控制进行导通或关断，第一下桥开关Q42则处于完全关断的状态。
在第二预设PWM载波的各个周期内，将第二预设PWM载波大于或等于核心 控制量的时间段作为第二上桥开关Q43或第二下桥开关Q44的关断时间段，将 第二预设PWM载波小于核心控制量的时间段作为第二上桥开关Q43或第二下桥 开关Q44的导通时间段；基于第二上桥开关Q43或第二下桥开关Q44的关断时 间段和导通时间段，生成各个周期的第二控制信号；在交流电网的火线上电压 信号的电压值大于或等于交流电网的零线上的电压信号的电压值时，将第二控 制信号输出至第二下桥开关Q44的控制端，并输出一低电平常量信号至第二上 桥开关Q43的控制端；在交流电网的火线上电压信号的电压值小于交流电网的 零线上的电压信号的电压值时，将第二控制信号输出至第二上桥开关Q43的控 制端，并输出一低电平常量信号至第二下桥开关Q44的控制端。
在本实施例中，控制器44的控制策略可采用数字电路或者模拟电路搭建完 成，本发明不限于一种实施方式，请参考图8，图8为一种实施例的单相无桥功 率因数校正变换器40的控制器44的控制框图，本实施例同样以第一控制信号 为例进行说明，控制器44包括：除法器Divide1、限幅器Saturation1、比例 器TBPRD1、比较器Relational Operator1、第一PWM载波生成器PWM_rampA、 第一转换器Switch1和第二转换器Switch2；除法器Divide1包括第一输入端和 第二输入端，第一输入端用于接收交流电的电流值iL，第二输入端用于接收电 压环输出值Vloop；除法器Divide1的输出端连接限幅器Saturation1的输入端； 限幅器Saturation1的输出端连接比例器TBPRD1的输入端；比例器TBPRD1的 输出端连接比较器Relational Operator1的第一输入端；比较器Relational Operator 1的第二输入端连接第一PWM载波生成器PWM_rampA的输出端，比较 器Relational Operator 1的输出端输出第一控制信号PWM_A；第一转换器 Switch1包括第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，其第一输入端连接比 较器Relational Operator 1的输出端，其第二输入端用于接收一低电平常量 信号Constant，其控制端用于接收第一转换控制信号AC_L，其输出端用于输出 第一控制信号PWM_A或低电平常量信号至第一下桥开关Q42的控制端；第二转 换器Switch2包括第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，其第一输入端 连接比较器RelationalOperator 1的输出端，其第二输入端用于接收一低电 平常量信号Constant，其控制端用于接收第二转换控制信号AC_N，其输出端用 于输出第一控制信号PWM_A或低电平常量信号Constant至第一上桥开关Q41的 控制端。
如图9所示，交流电网输出的交流电的电压信号Vac_sen经过常量比较器 Compareto Constant和反相器Logical Operator后分别输出第一转换控制信 号AC_L和第二转换控制信号AC_N。
上述为第一控制信号的生成和输出控制框图，第二控制信号与第一控制信 号同理，此处不再一一赘述。
基于上述实施例提供的单相无桥功率因数校正变换器40，请参考图10，本 实施例还提供了单相无桥功率因数校正变换器的控制方法，包括以下步骤：
步骤1001：获取交流电的电流值和变换器的电压环的输出值。
步骤1002：基于交流电的电流值和变换器的电压环的输出值，确定控制量。
步骤1003：基于控制量分别与第一预设PWM载波、第二预设PWM载波的关 系，生成并输出第一控制信号和第二控制信号；其中，第一控制信号用于控制 第一桥臂单元的导通或关断，第二控制信号用于控制第二桥臂单元的导通或关 断。
请参考图11，图11为单相无桥功率因数校正变换器40的仿真示意图，其 中，CH1为交流电网上的交流电，CH2为输出的直流电，CH3为第一预设PWM载 波和第二预设PWM载波，CH4为第一控制信号和第二控制信号，CH5为第一桥臂 单元的桥臂电压和第二桥臂单元的桥臂电压。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不 用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想， 还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种单相无桥功率因数校正变换器，其特征在于，包括：开关模块和控制器；
所述开关模块包括：第一桥臂单元、第二桥臂单元和第三桥臂单元；所述第一桥臂单元、第二桥臂单元和第三桥臂单元分别与交流电网连接，用于将交流电网输出的交流电转换为直流电；
所述控制器用于获取所述交流电的电流值和所述变换器的电压环的输出值；基于所述交流电的电流值和所述变换器的电压环的输出值，确定控制量；基于所述控制量分别与第一预设PWM载波、第二预设PWM载波的关系，生成并输出第一控制信号和第二控制信号；
其中，所述第一控制信号用于控制所述第一桥臂单元的导通或关断，所述第二控制信号用于控制所述第二桥臂单元的导通或关断。
2.如权利要求1所述的单相无桥功率因数校正变换器，其特征在于，所述基于所述交流电的电流值和所述变换器的电压环的输出值，确定控制量，包括：
将所述交流电的电流值与所述电压环输出值的比值作为控制量；
其中，所述控制量满足大于0且小于1。
3.如权利要求1所述的单相无桥功率因数校正变换器，其特征在于，所述第一桥臂单元包括：第一上桥开关和第一下桥开关；
所述第一上桥开关的控制端和第一下桥开关的控制端均与所述控制器连接，用于接收所述第一控制信号，以控制所述第一上桥开关和第一下桥开关的导通或关断；
所述第二桥臂单元包括：第二上桥开关和第二下桥开关；
所述第二上桥开关的控制端和第二下桥开关的控制端均与所述控制器连接，用于接收所述第二控制信号，以控制所述第二上桥开关和第二下桥开关的导通或关断；
所述第三桥臂单元包括：第三上桥开关和第三下桥开关；
所述第三上桥开关的控制端和第三下桥开关的控制端均与交流电网连接，在所述交流电的电压信号的电压值大于或等于交流电网的零线上电压信号的电压值时，控制第三下桥开关导通且第三上桥开关关断；在所述交流电的电压信号的电压值小于交流电网的零线上电压信号的电压值时，第三上桥开关导通且第三下桥开关关断。
4.如权利要求3所述的单相无桥功率因数校正变换器，其特征在于，所述基于所述控制量与第一预设PWM载波、第二预设PWM载波的关系，生成并输出所述第一控制信号和第二控制信号，包括：
将所述控制量乘以预设开关周期时间，得到核心控制量；
在所述第一预设PWM载波的各个周期内，将所述第一预设PWM载波大于或等于所述核心控制量的时间段作为所述第一下桥开关或第一上桥开关的关断时间段，将所述第一预设PWM载波小于所述核心控制量的时间段作为所述第一下桥开关或第一上桥开关的导通时间段；
基于所述第一下桥开关或第一上桥开关的关断时间段和导通时间段，生成各个周期的第一控制信号；
在所述交流电网的火线上电压信号的电压值大于或等于交流电网的零线上的电压信号的电压值时，将所述第一控制信号输出至所述第一下桥开关的控制端，并输出一低电平常量信号至所述第一上桥开关的控制端；
在所述交流电网的火线上电压信号的电压值小于交流电网的零线上的电压信号的电压值时，将所述第一控制信号输出至所述第一上桥开关的控制端，并输出一低电平常量信号至所述第一下桥开关的控制端；
在所述第二预设PWM载波的各个周期内，将所述第二预设PWM载波大于或等于所述核心控制量的时间段作为所述第二上桥开关或第二下桥开关的关断时间段，将所述预设PWM载波小于所述核心控制量的时间段作为所述第二上桥开关或第二下桥开关的导通时间段；
基于所述第二上桥开关或第二下桥开关的关断时间段和导通时间段，生成各个周期的第二控制信号；
在所述交流电网的火线上电压信号的电压值大于或等于交流电网的零线上的电压信号的电压值时，将所述第二控制信号输出至所述第二下桥开关的控制端，并输出一低电平常量信号至所述第二上桥开关的控制端；
在所述交流电网的火线上电压信号的电压值小于交流电网的零线上的电压信号的电压值时，将所述第二控制信号输出至所述第二上桥开关的控制端，并输出一低电平常量信号至所述第二下桥开关的控制端。
5.如权利要求4所述的单相无桥功率因数校正变换器，其特征在于，所述控制器包括：第一控制模块；所述第一控制模块包括：除法器Divide1、限幅器Saturation1、比例器TBPRD1、比较器Relati onal Operator1、PWM载波生成器PWM_ramp、第一转换器Switch1和第二转换器Switch2；
所述除法器Divide1包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端用于接收所述交流电的电流值，所述第二输入端用于接收所述电压环输出值，所述除法器Divide1的输出端连接限幅器Saturation1的输入端；
所述限幅器Saturation1的输出端连接比例器TBPRD1的输入端；
所述比例器TBPRD1的输出端连接比较器Relational Operator1的第一输入端；
所述比较器Relational Operator 1的第二输入端连接PWM载波生成器PWM_ramp的输出端，比较器Relational Operator 1的输出端输出第一控制信号。
6.如权利要求5所述的单相无桥功率因数校正变换器，其特征在于，所述控制器还包括：第一转换器Switch1和第二转换器Switch2；
所述第一转换器Switch1包括第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，所述第一输入端连接所述比较器Relational Operator 1的输出端，所述第二输入端用于接收一低电平常量信号，所述控制端用于接收转换控制信号，所述输出端用于输出所述第一控制信号或低电平常量信号至所述第一下桥开关的控制端；
所述第二转换器Switch2包括第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，所述第一输入端连接所述比较器Relational Operator 1的输出端，所述第二输入端用于接收一低电平常量信号，所述控制端用于接收转换控制信号，所述输出端用于输出所述第一控制信号或低电平常量信号至所述第一上桥开关的控制端。
7.如权利要求1所述的单相无桥功率因数校正变换器，其特征在于，还包括：第一储能和能量转换模块和第二储能和能量转换模块；
所述第一储能和能量转换模块用于将所述交流电转换为磁能进行存储，并将其所存储的磁能转换为电信号并经过所述第一桥臂单元输出至所述变换器的输出端；
所述第二储能和能量转换模块用于在所述交流电转换为磁能进行存储；并将其所存储的磁能转换为电信号并经过所述第二桥臂单元输出至所述变换器的输出端。
8.如权利要求1所述的单相无桥功率因数校正变换器，其特征在于，还包括：第一电流采样器、第二电流采样器和低通滤波器；
所述第一电流采样器用于获取输入至第一桥臂单元的所述交流电的电流信号；
所述第二电流采样器用于获取输入至第二桥臂单元的所述交流电的电流信号；
所述低通滤波器用于对所述交流电的电流信号进行滤波处理后，输出所述交流电的电流值至所述控制器。
9.如权利要求1所述的单相无桥功率因数校正变换器，其特征在于，还包括：滤波模块；
所述滤波模块包括电容C41和电阻R44；所述电容C41的一端连接所述变换器的输出端的正极，所述电容C41的另一端连接所述电阻R44的一端，所述电阻R44的另一端连接所述变换器的输出端的负极。
10.一种单相无桥功率因数校正变换器的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至9中任一项所述的变换器，其中，所述控制方法包括：
获取所述交流电的电流值和所述变换器的电压环的输出值；
基于所述交流电的电流值和所述变换器的电压环的输出值，确定控制量；
基于所述控制量分别与第一预设PWM载波、第二预设PWM载波的关系，生成并输出所述第一控制信号和第二控制信号；
其中，所述第一控制信号用于控制所述第一桥臂单元的导通或关断，所述第二控制信号用于控制所述第二桥臂单元的导通或关断。
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