CN205544919U - 一种pfc电路输出电压滤波装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种PFC电路输出电压滤波装置，包括采用电压环与电流环双环控制的Boost PFC电路，还包括交流信号源、第一加法器、第一乘法器、设置在Boost PFC电路输出负载端的电压采样器。所述Boost PFC电路中的输出电压采样信号加上补偿信号，对输出电压二次纹波进行滤除后，再与参考电压信号相比较，送入到PFC控制电路中。本实用新型中的二次纹波消除装置设计简单，能有效抑制二次纹波对输入电流波形的影响，在此基础上，增大电压环截止频率，改善系统动态响应。

Description

一种PFC电路输出电压滤波装置
技术领域
本实用新型涉及电力电子装置的控制领域，特别是一种PFC电路输出电压滤波装置。
背景技术
单相功率因数校正的直流输出电压中包含一个固有的二次纹波分量，大部分控制策略都是针对电压环和电流环的双环控制，电压环根据电压误差信号经过补偿器后输出信号G，G和输入电压信号相乘，得到所需的参考的电流。输出电压中的二次纹波分量会影响到G，进而影响到参考电流，使输入电流产生波形畸变。为抑制二次纹波对电流环影响，一般是将采样到的输出电压进行低通滤波，或者将电压控制环的截止频率取的较低，但是这样也会将有用信号滤除，在发生扰动时，系统的动态响应较差，输出电压会有较大的波动，对设备的安全可靠运行不利。也有研究人员设计陷波器，专门对二次纹波进行滤除，但陷波器的搭建也较为复杂。
发明内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种PFC电路输出电压滤波装置，用以减小输出电压采样信号中的二次纹波，使用该滤波器后，可增大电压环控制参数，加速系统对负载切换的动态响应，且不会造成输入电流畸变。
本实用新型采用以下方案实现：一种PFC电路输出电压滤波装置，包括采用电压环与电流环双环控制的Boost PFC电路，还包括交流信号源、第一加法器、第一乘法器、设置在Boost PFC电路输出负载端的电压采样器；所述第一乘法器的第一输入端以及第二输入端分别连接至电压环控制电路中的电压补偿器的输出端以及所述交流信号源，所述第一乘法器的输出端以及所述电压采样器的输出端分别连接至所述第一加法器的第一输入端、第二输入端，所述第一加法器的输出端连接至电压环控制电路。
进一步地，所述电压环控制电路包括第二乘法器、电压补偿器、第二加法器，所述第二乘法器的输入端分别连接至所述Boost PFC电路的输入电压采样器、所述电压补偿器的输出端，所述第二乘法器的输出端连接至电流环控制电路，所述电压补偿器的输入端连接至第二加法器的输出端，所述第二加法器的两个输入端分别连接至参考电压输入端、所述第一加法器的输出端。
进一步地，所述电流环采用电流环控制电路，所述电流环控制电路包括第三加法器、电流补偿器；所述第三加法器的第一输入端、第二输入端分别连接至所述Boost PFC电路的输入电流引出端、所述第二乘法器的输出端，所述第三加法器的输出端连接至所述电流补偿器的输入端，所述电流补偿器的输出端连接至所述Boost PFC电路的驱动开关管。
较佳的，PFC电路中的采样输出电压加上补偿信号，对输出电压二次纹波进行滤除，再与参考电压信号相比较，送入到PFC控制电路中。交流信号源频率为输入侧交流频率的二倍，且初始相位相同。电压补偿器输出和交流信号送入乘法器，输出电压采样信号和乘法器输出信号相加，得到滤波后的电压信号，再将滤波后的电压信号和参考电压信号比较，送入PFC控制电路。
相较于现有技术，本实用新型将PFC的输出电压进行二次纹波滤除后，再与参考电压相比较，送入PFC控制电路。本实用新型中的滤波装置设计简单，能有效抑制二次纹波对输入电流波形的影响，在此基础上，增大电压环截止频率，改善系统动态响应。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图。
图2为本实用新型实施例中滤波前的uo和滤波后的us。
图3为本实用新型实施例中低截止频率时负载突变波形。
图4为本实用新型实施例中高截止频率，无滤波时负载突变波形。
图5为本实用新型实施例中高截止频率，有滤波时负载突变波形。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，本实施例提供了一种PFC电路输出电压滤波装置，包括采用电压环与电流环双环控制的Boost PFC电路，还包括交流信号源、第一加法器、第一乘法器、设置在Boost PFC电路输出负载端的电压采样器；所述第一乘法器的第一输入端以及第二输入端分别连接至电压环控制电路中的电压补偿器的输出端以及所述交流信号源，所述第一乘法器的输出端以及所述电压采样器的输出端分别连接至所述第一加法器的第一输入端、第二输入端，所述第一加法器的输出端连接至电压环控制电路。
在本实施例中，所述电压环控制电路包括第二乘法器、电压补偿器、第二加法器，所述第二乘法器的输入端分别连接至所述Boost PFC电路的输入电压采样器、所述电压补偿器的输出端，所述第二乘法器的输出端连接至电流环控制电路，所述电压补偿器的输入端连接至第二加法器的输出端，所述第二加法器的两个输入端分别连接至参考电压输入端、所述第一加法器的输出端。
在本实施例中，所述电流环采用电流环控制电路，所述电流环控制电路包括第三加法器、电流补偿器；所述第三加法器的第一输入端、第二输入端分别连接至所述Boost PFC电路的输入电流引出端、所述第二乘法器的输出端，所述第三加法器的输出端连接至所述电流补偿器的输入端，所述电流补偿器的输出端连接至所述Boost PFC电路的驱动开关管T。
较佳的，在本实施例中PFC电路中的采样输出电压加上补偿信号，对输出电压二次纹波进行滤除，再与参考电压信号相比较，送入到PFC控制电路中。交流信号源频率为输入侧交流频率的二倍，且初始相位相同。电压补偿器输出和交流信号送入乘法器，输出电压采样信号和乘法器输出信号相加，得到滤波后的电压信号，再将滤波后的电压信号和参考电压信号比较，送入PFC控制电路。
特别的，在本实施例中，确定交流输入电压频率ω、市电电压有效值Urms、Boost输出电容C，输出参考电压uref等参数的大小。
PFC输出电压中包含直流Uo和交流分量uor：uo＝Uo+uor，
其中
根据输入输出功率平衡，可得代入uor得：
稳态时，uo≈uref，故uor又可写为：
根据已知的ω、Urms、Uref、C设计交流信号源的幅值大小，其幅值即为
将PFC控制电路中的G信号引出，利用乘法器，将交流信号和G相乘，乘法器输出即近似为负的的二次纹波GKsin(2ωt)≈-uor。
利用乘法器，将输出电压采样信号和乘法器输出信号相加，得到电压us：us＝uo+GKsin(2ωt)≈Uo，这样us中的二次纹波分量就减小了，再将us和参考电压uref相比较，送入PFC控制电路即可，如附图1所示，虚线方框内即为该滤波器。如附图2所示，和滤波前的uo相比，us中的二次纹波含量明显降低了。
如附图3所示，较低的电压环截止频率造成负载切换时动态过程较长，电压波动大。如附图4和附图5所示，增大电压环截止频率，负载突变时虽然都没有发生大的波动，但附图4的电流波形有明显畸变，而附图5的电流仍然很接近正弦。
值得一提的是，以上仅为本实用新型实施例中一个较佳的实施方案。但是，本实用新型并不限于上述实施方案，凡按本实用新型方案所做的任何均等变化和修饰，所产生的功能作用未超出本方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种PFC电路输出电压滤波装置，包括采用电压环与电流环双环控制的Boost PFC电路，其特征在于：包括交流信号源、第一加法器、第一乘法器、设置在Boost PFC电路输出负载端的电压采样器；所述第一乘法器的第一输入端以及第二输入端分别连接至电压环控制电路中的电压补偿器的输出端以及所述交流信号源，所述第一乘法器的输出端以及所述电压采样器的输出端分别连接至所述第一加法器的第一输入端、第二输入端，所述第一加法器的输出端连接至电压环控制电路。
2.根据权利要求1所述的一种PFC电路输出电压滤波装置，其特征在于：所述电压环控制电路包括第二乘法器、电压补偿器、第二加法器，所述第二乘法器的输入端分别连接至所述Boost PFC电路的输入电压采样器、所述电压补偿器的输出端，所述第二乘法器的输出端连接至电流环控制电路，所述电压补偿器的输入端连接至第二加法器的输出端，所述第二加法器的两个输入端分别连接至参考电压输入端、所述第一加法器的输出端。
3.根据权利要求1所述的一种PFC电路输出电压滤波装置，其特征在于：所述电流环采用电流环控制电路，所述电流环控制电路包括第三加法器、电流补偿器；所述第三加法器的第一输入端、第二输入端分别连接至所述Boost PFC电路的输入电流引出端、第二乘法器的输出端，所述第三加法器的输出端连接至所述电流补偿器的输入端，所述电流补偿器的输出端连接至所述Boost PFC电路的驱动开关管。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019153308A1 (zh) * 2018-02-11 2019-08-15 深圳欣锐科技股份有限公司 Pfc电路输出电压的纹波优化控制方法及相关电路

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