電源裝置的交流電壓有效值估算方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電源裝置的交流電壓有效值估算方法和 一種電源裝置的交流電壓有效值估算裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力電子器件的發(fā)展，有源PFC (Power Factor Correction，功率因數(shù)校正） 以功率因數(shù)高、諧波電流小、輸出電壓穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用，例如在空調(diào)領(lǐng)域，壓縮 機(jī)與風(fēng)機(jī)的直流電源均通過有源PFC得以校正。
[0003] 有源PFC最常用的控制策略是峰值、滯環(huán)、平均電流以及單周期控制等方式。其 中，有些算法需要對整流橋交流側(cè)電壓V a?；蛘鳂虻妮敵鲭妷篤bd進(jìn)行采樣，以達(dá)到較為理 想的控制目的；而即使有些算法在對開關(guān)器件的控制過程中并不需要V a。的數(shù)值，但為了完 成某些特殊的功能，譬如在電量、功率因數(shù)的計(jì)算中需要輸入電壓的有效值，因此也需要對 V a。進(jìn)行米樣或估算。
[0004] 相關(guān)技術(shù)中，整流橋的輸出電壓Vbd-般以其所在電路特性進(jìn)行估算，例如通過一 種狀態(tài)觀測器來獲取整流橋的輸出電壓V bd，該狀態(tài)觀測器就是依據(jù)PFC關(guān)斷時(shí)的電路方程 來構(gòu)造的。不過目前大部分算法在理論上存在缺陷，并不能在PFC關(guān)斷或開啟的任何狀態(tài) 獲得整流橋的輸出電壓V bd的準(zhǔn)確值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的旨在至少解決上述的技術(shù)缺陷之一。
[0006] 為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種電源裝置的交流電壓有效值估算方法，在 PFC電路關(guān)閉與開啟的任何狀態(tài)都能獲取準(zhǔn)確的整流橋輸出的電壓瞬時(shí)值，從而可計(jì)算出 交流側(cè)電壓有效值，且無需增加電壓采樣電路以達(dá)到降低成本的目的。
[0007] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種電源裝置的交流電壓有效值估算裝置。
[0008] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面實(shí)施例提出了一種電源裝置的交流電壓有效值估 算方法，其中，所述電源裝置包括整流橋和功率因素校正PFC電路，所述交流電壓有效值估 算方法包括以下步驟：采樣所述PFC電路的每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)輸入到所述PFC電路的平均電 流，并采樣所述PFC電路的輸出電壓；通過PFC單周期控制算法獲取所述PFC電路中開關(guān)管 的占空比；根據(jù)所述每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)輸入到所述PFC電路的平均電流、所述PFC電路的輸出 電壓和所述開關(guān)管的占空比建立等效電路以計(jì)算所述整流橋輸出的電壓瞬時(shí)值；以及根據(jù) 所述整流橋輸出的電壓瞬時(shí)值和所述每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)輸入到所述PFC電路的平均電流估 算出輸入到所述整流橋的交流電壓有效值。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電源裝置的交流電壓有效值估算方法，通過采樣到的每個(gè)開 關(guān)周期內(nèi)輸入到PFC電路的平均電流、采樣到的PFC電路的輸出電壓以及獲取的開關(guān)管的 占空比來構(gòu)建等效電路，然后通過求解等效電路方程來計(jì)算整流橋輸出的電壓瞬時(shí)值，從 而可計(jì)算出輸入到整流橋的交流電壓有效值，這樣不僅在PFC電路關(guān)閉與開啟的任何狀態(tài) 都能獲取準(zhǔn)確的整流橋輸出的電壓瞬時(shí)值和計(jì)算輸入到整流橋的交流電壓有效值，且無需 增加電壓采樣電路以達(dá)到降低成本的目的。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)輸入到所述PFC電路的平均電流 的采樣時(shí)刻設(shè)置在所述開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間的1/2處。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)以下公式計(jì)算所述整流橋輸出的電壓瞬時(shí)值：
[0012] Vbd est= (l-d)Vdc+L ? pldc_samp
[0013] 其中，vbd est為所述整流橋輸出的電壓瞬時(shí)值，d為所述開關(guān)管的占空比，vd。為所 述PFC電路的輸出電壓，L為所述PFC電路中電感器的感抗，p為微分算子，I d。samp為所述每 個(gè)開關(guān)周期內(nèi)輸入到所述PFC電路的平均電流的采樣值。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)所述整流橋輸出的電壓瞬時(shí)值和所述每個(gè)開關(guān)周 期內(nèi)輸入到所述PFC電路的平均電流估算出輸入到所述整流橋的交流電壓有效值，具體包 括：對所述整流橋輸出的電壓瞬時(shí)值進(jìn)行平方處理，并對平方后的所述整流橋輸出的電壓 瞬時(shí)值進(jìn)行低通濾波處理和開方運(yùn)算處理以獲得第一交流電壓有效值；對所述整流橋輸出 的電壓瞬時(shí)值進(jìn)行峰值檢測后，再進(jìn)行比例放大以獲得第二交流電壓有效值；根據(jù)所述每 個(gè)開關(guān)周期內(nèi)輸入到所述PFC電路的平均電流選擇所述第一交流電壓有效值或所述第二 交流電壓有效值為輸入到所述整流橋的交流電壓有效值。
[0015] 其中，當(dāng)所述每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)輸入到所述PFC電路的平均電流大于預(yù)設(shè)電流閾值 時(shí)，選擇所述第一交流電壓有效值為輸入到所述整流橋的交流電壓有效值；當(dāng)所述每個(gè)開 關(guān)周期內(nèi)輸入到所述PFC電路的平均電流小于或等于所述預(yù)設(shè)電流閾值時(shí)，選擇所述第二 交流電壓有效值為輸入到所述整流橋的交流電壓有效值。
[0016] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明另一方面實(shí)施例提出了一種電源裝置的交流電壓有效值 估算裝置，其中，所述電源裝置包括整流橋和功率因素校正PFC電路，所述交流電壓有效 值估算裝置包括：單周期平均電流采樣模塊，所述單周期平均電流采樣模塊用于采樣所述 PFC電路的每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)輸入到所述PFC電路的平均電流；電壓采樣模塊，所述電壓采樣 模塊用于采樣所述PFC電路的輸出電壓；獲取模塊，所述獲取模塊用于通過PFC單周期控制 算法獲取所述PFC電路中開關(guān)管的占空比；交流電壓有效值估算模塊，所述交流電壓有效 值估計(jì)模塊根據(jù)所述每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)輸入到所述PFC電路的平均電流、所述PFC電路的輸 出電壓和所述開關(guān)管的占空比建立等效電路以計(jì)算所述整流橋輸出的電壓瞬時(shí)值，并根據(jù) 所述整流橋輸出的電壓瞬時(shí)值和所述每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)輸入到所述PFC電路的平均電流估 算出輸入到所述整流橋的交流電壓有效值。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電源裝置的交流電壓有效值估算裝置，通過單周期平均電流 采樣模塊采樣到的每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)輸入到PFC電路的平均電流、電壓采樣模塊采樣到的 PFC電路的輸出電壓以及獲取模塊獲取的開關(guān)管的占空比來構(gòu)建等效電路，然后通過求解 等效電路方程來計(jì)算整流橋輸出的電壓瞬時(shí)值，從而可計(jì)算出輸入到整流橋的交流電壓有 效值，這樣不僅在PFC電路關(guān)閉與開啟的任何狀態(tài)都能獲取準(zhǔn)確的整流橋輸出的電壓瞬時(shí) 值和計(jì)算輸入到整流橋的交流電壓有效值，且無需增加電壓采樣電路以達(dá)到降低成本的目 的。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)輸入到所述PFC電路的平均電流 的采樣時(shí)刻設(shè)置在所述開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間的1/2處。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述交流電壓有效值估算模塊包括電壓瞬時(shí)值計(jì)算單 元和交流電壓有效值計(jì)算單元，所述電壓瞬時(shí)值計(jì)算單元根據(jù)以下公式計(jì)算所述整流橋輸 出的電壓瞬時(shí)值：
[0020] Vbdest= (l-d)Vdc+L.pIdcsamp
[0021] 其中，vbd est為所述整流橋輸出的電壓瞬時(shí)值，d為所述開關(guān)管的占空比，vd。為所 述PFC電路的輸出電壓，L為所述PFC電路中電感器的感抗，p為微分算子，I d。samp為所述每 個(gè)開關(guān)周期內(nèi)輸入到所述PFC電路的平均電流的采樣值。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述交流電壓有效值計(jì)算單元具體包括：第一乘法器， 所述第一乘法器用于對所述整流橋輸出的電壓瞬時(shí)值進(jìn)行平方處理；低通濾波器，所述低 通濾波器用于對平方后的所述整流橋輸出的電壓瞬時(shí)值進(jìn)行低通濾波處理；開方運(yùn)算器， 所述開方運(yùn)算器用于對平方和低通濾波后的所述整流橋輸出的電壓瞬時(shí)值進(jìn)行開方運(yùn)算 處理以獲得第一交流電壓有效值；峰值檢測器，所述峰值檢測器用于對所述整流橋輸出的 電壓瞬時(shí)值進(jìn)行峰值檢測以獲得所述整流橋輸出的電壓峰值；第一比例放大器，所述第一 比例放大器用于對所述整流橋輸出的電壓峰值進(jìn)行比例放大以獲得第二交流電壓有效值； 選擇器，所述選擇器根據(jù)所述每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)輸入到所述PFC電路的平均電流選擇所述第 一交流電壓有效值或所述第二交流電壓有效值為輸入到所述整流橋的交流電壓有效值。
[0023] 其中，當(dāng)所述每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)輸入到所述PFC電路的平均電流大于預(yù)設(shè)電流閾值 時(shí)，所述選擇器選擇所述第一交流電壓有效值為輸入到所述整流橋的交流電壓有效值；當(dāng) 所述每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)輸入到所述PFC電路的平均電流小于或等于所述預(yù)設(shè)電流閾值時(shí)，所 述選擇器選擇所述第二交流電壓有效值為輸入到所述整流橋的交流電壓有效值。
[0024] 本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0025] 本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對實(shí)施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中：
[0026] 圖1為常規(guī)的帶有PFC電路的電源裝置的電路方框圖；
[0027] 圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電源裝置的交流電壓有效值估算裝置的電路方框圖；
[0028] 圖3為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的單周期平均電流采樣的示意圖；
[0029] 圖4A為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的PFC開啟時(shí)的等效電路不意圖；
[0030] 圖4B為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的PFC關(guān)斷時(shí)的等效電路不意圖；
[0031] 圖5為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的交流電壓有效值估算模塊建立的等效電路示意 圖；
[0032] 圖6為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的交流電壓有效值估算模塊的方框示意圖；以及
[0033] 圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電源裝置的交流電壓有效值估算方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0035] 下文的公開提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡 化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。當(dāng)然，它們僅僅為示例，并且 目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重 復(fù)是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此 外，本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到 其他工藝的可應(yīng)用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之 "上"的結(jié)構(gòu)可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實(shí)施例，也可以包括另外的特征形 成在第一和第二特征之間的實(shí)施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。
[0036]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有規(guī)定和