一种基于电流平均值和瞬时值同步检测的谐振电流抑制方法与流程

1.本发明涉及电力电子与电工技术领域，主要涉及一种基于电流平均值和瞬时值同步检测的谐振电流抑制方法。


背景技术：

2.由于传统整流电路中二极管的非线性特性，导致电路功率因数很低，不满足工业生产要求。而功率因数校正(pfc)电路旨在提高功率因数，使输入电流正弦化。然而在电感电流断续模式(dcm)模式下的pfc电路中，当电感电流处于断续状态时，储能电感会与电路寄生参数发生谐振，谐振电流会导致输入电流畸变，影响输入电流的正弦化，降低了功率因数。
3.现有技术中针对pfc电路中由谐振引起的输入电流畸变问题，常用的方法有电流过零点检测、改善电路参数等方法，其中改善电路参数的方法需要进行各种复杂的等效计算，在计算中产生次要影响的参数一般会作忽略处理，虽然其等效电路图清晰简单，但是并不能准确反映实际电路的工作状态，因此最后通过等效计算得到的优化参数并不能作为抑制谐振电流的最优解决方案。该方案的本质是通过等效计算来被动改变电路参数，会受到效率、散热等实际因素的限制，并不能主动的控制谐振电流对电路的影响。而电流过零点检测虽然可以主动控制开关管在电感谐振电流过零点处开通，但是开通时刻没有关注谐振电流平均值对输入电流的影响，没有解决谐振电流平均值对电路带来的冲击，没有把谐振电流的影响降到最低。


技术实现要素：

4.发明目的：针对上述背景技术中存在的问题，本发明提供了一种基于电流平均值和瞬时值同步检测的谐振电流抑制方法，通过设计电流同步检测模块，对mosfet直接控制，使谐振电流对输入电流的影响降低。
5.技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
6.一种基于电流平均值和瞬时值同步检测的谐振电流抑制方法，采用同步检测电路对mosfet直接控制，使谐振电流对输入电流的影响降低；所述同步检测电路包括电流过零点检测模块zcd、电流平均值检测模块acd、信号检测模块、pwm模块和驱动器模块；采用电流过零点检测模块zcd检测电感电流瞬时值，同时采用电流平均值检测模块acd检测电感电流平均值；所述zcd模块在电感电流低于zcd预设阈值电流时，向信号检测模块发送过零点信号，所述acd模块检测到电感电流平均值低于acd预设阈值电流时，向信号检测模块发送电流平均值允许信号；当信号检测模块同时接收到电感电流过零信号和电感电流平均值允许信号时，向pwm模块发送允许开通信号；在mosfet关断并且电感电流处于断续状态时，电感电流发生谐振；在谐振电流瞬时值和平均值均为0a时控制mosfet开通，谐振电流的对电路的影响降到最低。
7.进一步地，所述zcd检测模块并联在电流检测电阻两端，检测谐振期间电感电流的
瞬时值；所述acd检测模块串联于储能电感支路中，检测谐振期间电感电流的平均值；所述zcd检测模块和acd检测模块输出端分别与信号检测模块独立连接，互不影响。
8.进一步地，当信号检测模块只接收到电感电流过零信号或电感电流平均值允许信号中的任一种信号时均不工作。
9.有益效果：
10.本发明提供的基于电流平均值和瞬时值同步检测的谐振电流抑制方法，通过同时检测电感电流瞬时值和平均值，当同时检测到有过零点信号和电流平均值允许信号时，信号检测模块向pwm模块发送允许开通信号；所述pwm模块控制驱动器模块发出驱动信号，开通mosfet，通过控制mosfet的断续谐振时间，降低谐振电流对输入电流的影响，从根本上解决由于谐振而引起的输入电流畸变问题。通过主动控制的方法，无需改变电路参数，使得电路的器件选型更加灵活，提高了提高功率因数，降低输入电流畸变程度。
附图说明
11.图1是本发明提供的谐振电流抑制方法采用的同步检测电路结构图；
12.图2是本发明提供的谐振电流抑制方法流程图；
13.图3是本发明实施例中各检测模块的波形时序图。
具体实施方式
14.下面结合附图对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例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。
15.本发明提供了一种基于电流平均值和瞬时值同步检测的谐振电流抑制方法，具体应用于dcm模式下的pfc电路。图1为加上同步检测电路结构后的典型pfc电路。同步检测电路包括电流过零点检测模块zcd、电流平均值检测模块acd、信号检测模块、pwm模块和驱动器模块。zcd检测模块输入端并联于电流检测电阻r
test
两端，输出端与信号检测模块连接，acd检测模块输入端串联于储能电感l支路，其输出端与信号检测器模块连接。zcd检测模块和acd检测模块输出端分别与信号检测模块独立连接，互不影响。
16.具体工作原理如图2所示。zcd检测模块实时检测检测谐振期间电感电流的瞬时值，如果检测到电感电流低于zcd预设阈值电流，zcd模块就会产生电流过零信号并发送至信号检测模块；acd检测模块实时检测检测谐振期间电感电流的平均值，如果检测到电感电流低于acd预设阈值电流，acd模块就会产生电流平均值允许信号并发送至信号检测模块。当信号检测模块只接收到电感电流过零信号或电感电流平均值允许信号中的任一种信号时，均不工作。只有当信号检测模块同时接收到电感电流过零信号和电感电流平均值允许信号时，向pwm模块发送允许开通信号；在mosfet关断并且电感电流处于断续状态时，电感电流会发生谐振。只要在谐振电流瞬时值和平均值皆等于0a时开通mosfet，谐振电流的对电路的影响会降到最低。所述pwm模块控制驱动器模块发出驱动信号，通过控制mosfet关断的时间，在谐振电流瞬时值和平均值皆低于预设阈值电流时开通mosfet，以降低谐振电流对输入电流的影响。
17.下面结合图3进一步阐述本发明提供的谐振电流抑制方法。在dcm模式下的pfc电
路工作时储能电感电流i
l
会有一段时间工作在断续状态。在这种状态下，传统pfc电路会因为储能电感l和电路中的寄生参数(c
dp
、c
ds
等)发生谐振，由于谐振过程的电感电流平均值i
l_ave
不为零和开通电流i
l_initial
不为零，导致输入电流畸变问题。
18.在谐振过程中，电流过零点检测模块zcd和电流平均值检测模块acd同时对电感电流i
l
进行检测。当谐振电流在零点附近时，电流过零点检测模块会发出电感电流过零信号，同时电流平均值检测模块也在对电感电流平均值进行检测。当谐振电流平均值达到设置的最小平均值以下时，电流平均值检测模块会发出电感电流平均值允许信号。当信号检测模块同时接收到电感电流过零信号和电感电流平均值允许信号时，向pwm模块发送允许开通信号；所述pwm模块控制驱动器模块发出驱动信号v
gs
，因为在mosfet关断并且电感电流处于断续状态时，电感电流会发生谐振。只要在谐振电流瞬时值和平均值皆等于0a时开通mosfet，谐振电流的对电路的影响会降到最低。所述pwm模块控制驱动器模块发出驱动信号，通过控制mosfet关断的时间，在谐振电流瞬时值和平均值皆低于预设阈值电流时开通mosfet，以降低谐振电流对输入电流的影响。
19.本发明提出的基于电流平均值与瞬时值同步检测的谐振电流抑制方法，依靠电流瞬时值检测电路和电流平均值同步检测电路来检测电感电流，实现抑制谐振电流的效果。此种电流瞬时值检测电路和电流平均值检测电路可实现降低谐振电流对pfc输入电流的影响，无需考虑电路的参数问题。可改善由于储能电感和电路参数谐振而引起的输入电流畸变问题。
20.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。