一种PFC控制电路及方法

一种pfc控制电路及方法
技术领域
1.本发明涉及pfc控制技术领域，特别是涉及一种pfc控制电路及方法。


背景技术：

2.现有兆声波清洗电源均为ac-dc-ac模式，先由二极管整流桥整流再由全桥或半桥斩波逆变得到所需频率交流电。随着清洗电源额定工作频率的提高，清洗电源的整流前级使用不控整流或者相控整流很难满足较高的功率因数需求。同时，现今市场上的兆声波清洗设备功率输出为100w-1500w不等，则其所需的pfc(powerfactor correction，功率因数校正)电路输出电压也需全范围可控。虽然pfc电路主要用于改善谐波注入、降低负载对电网的污染，但其输出电压控制功能是兆声波清洗电源不可或缺的功能。若逆变部分输入电压和输入电流较为纯净，其开关管导通的vds等波形形势必更好。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种pfc控制电路及方法，可使输出电压可控。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.一种pfc控制电路，所述pfc控制电路分别与市电的输入端和负载连接，所述pfc控制电路包括：
6.输入整流模块，与市电的输入端连接，用于将市电的交流电进行整流得到直流电；
7.电压转换模块，分别与所述输入整流模块和所述负载连接；所述电压转换模块包括：第一mos管、第二mos管和电感；所述输入整流模块的正极与所述第一mos管、所述电感、所述负载和所述输入整流模块的负极依次连接；所述第二mos管的漏极与所述输入整流模块的负极连接，所述第二mos管的源极连接在所述电感和所述负载连接的电路之间；所述直流电中的直流电流经所述电感得到电感电流；
8.输入电压采样模块，与所述输入整流模块的输出端连接，用于对所述直流电进行采集，得到直流电压；
9.输入电流采样模块，与所述电感连接，用于采集所述电感电流；
10.输出电压采样模块，与所述负载连接，用于采集在当前占空比作用下的当前输出电压；
11.控制模块，与所述输入电压采样模块、所述输入电流采样模块、所述输出电压采样模块、所述第一mos管和所述第二mos管连接；用于：
12.根据电压目标值和电压设定值，控制所述第二mos管断开或导通，使所述第一mos管或第二mos管对所述直流电压进行相应的降压或升压；
13.根据所述电压目标值、所述当前输出电压、所述电感电流、所述直流电压以及所述当前占空比得到下一时刻占空比，以使所述第一mos管或第二mos管对所述直流电压相应的进行降压或升压使得下一时刻输出电压达到电压目标值；其中，根据所述电压目标值和所述电压设定值确定初始占空比。
14.可选地，所述控制模块包括：电压外环和电流内环；
15.所述电压外环分别与所述输入电压采样模块、所述输出电压采样模块和所述电流内环连接；所述电流内环分别与所述电压转换模块和所述输入电流采样模块连接；
16.所述电压外环用于根据所述当前输出电压和所述电压目标值及所述直流电压得到电流参考值；
17.所述电流内环与所述第一mos管和所述第二mos管连接，用于：
18.根据电压目标值和电压设定值，控制所述第二mos管断开或导通，使所述第一mos管或第二mos管对所述直流电压进行相应的降压或升压；
19.根据所述电流参考值、所述电感电流和所述当前占空比得到下一时刻占空比，以使所述第一mos管或第二mos管对所述直流电压相应的进行降压或升压使得下一时刻输出电压达到电压目标值。
20.可选地，所述电压外环包括：
21.第一加法器，与所述输出电压采样模块连接，用于根据所述电压目标值和所述当前输出电压得到电压误差值；
22.电压环补偿器，与所述第一减法器连接，用于根据所述电压误差值得到电压补偿值；
23.乘法器，与所述输入电压采样模块和所述电压环补偿器连接，用于根据所述直流电压和所述电压补偿值得到电流参考值。
24.可选地，所述电流内环包括：
25.第二加法器，与所述输入电流采样模块和所述乘法器连接，用于根据所述电感电流和所述电流参考值得到电流误差值；
26.电流环补偿器，与所述第二减法器连接，用于根据所述电流误差值得到电压跟踪值；
27.第三加法器，与所述电流环补偿器连接，用于根据所述当前占空比和所述电压跟踪值得到调制值；
28.pwm调制子模块，与所述第三减法器连接，用于根据所述调制值得到下一时刻占空比；
29.功率转换子模块，与所述pwm调制子模块、所述第一mos管和第二mos管连接，用于根据所述下一时刻占空比和所述直流电压得到调制后的下一时刻占空比，以使所述第一mos管或第二mos管对所述直流电压相应的进行降压或升压使得下一时刻输出电压达到电压目标值。
30.可选地，所述电压转换模块还包括：
31.第一二极管，所述第一二极管的正极与所述输入整流模块的负极连接，所述第一二极管的负极连接在所述第一mos管和所述电感连接的电路之间，用于为所述第二mos管续流。
32.可选地，所述电压转换模块还包括：
33.滤波电容，一端与所述输入整流模块的负极连接，另一端连接在所述电感和所述负载连接的电路之间；
34.第二二极管，所述第二二极管的正极与所述电感连接，所述第二二极管的负极与
所述负载连接。
35.为实现上述目的，本发明还提供了如下方案：
36.一种pfc控制方法，所述pfc控制方法应用上述的pfc控制电路，所述pfc控制方法包括：
37.基于输入整流模块将市电的交流电进行整流得到直流电；
38.基于输入电压采样模块采集所述直流电中的直流电压；
39.基于输入电流采样模块采集所述电压转换模块中的电感电流；
40.基于输出电压采样模块采集当前占空比下的当前输出电压；
41.基于控制模块根据电压目标值和电压设定值控制所述电压转换模块中的第二mos管断开或导通，使所述电压转换模块中的第一mos管或第二mos管对所述直流电压进行相应的降压或升压；
42.基于所述控制模块根据所述电压目标值、所述当前输出电压、所述电感电流、所述直流电压以及所述当前占空比得到下一时刻占空比，以使所述第一mos管或第二mos管对所述直流电压相应的进行降压或升压使得下一时刻输出电压达到电压目标值；其中，根据所述电压目标值和所述电压设定值确定初始占空比。
43.可选地，基于所述控制模块根据所述电压目标值、所述当前输出电压、所述电感电流、所述直流电压以及所述当前占空比得到下一时刻占空比，以使所述第一mos管或第二mos管对所述直流电压相应的进行降压或升压使得下一时刻输出电压达到电压目标值，具体包括；
44.基于电压外环根据所述当前输出电压和所述电压目标值及所述直流电压得到电流参考值；
45.基于电流内环根据所述电流参考值、所述电感电流和所述当前占空比得到下一时刻占空比，以使所述第一mos管或第二mos管对所述直流电压相应的进行降压或升压使得下一时刻输出电压达到电压目标值。
46.可选地，基于电压外环根据所述当前输出电压和所述电压目标值及所述直流电压得到电流参考值，具体包括：
47.基于第一加法器根据所述电压目标值和所述当前输出电压得到电压误差值；
48.基于电压环补偿器根据所述电压误差值得到电压补偿值；
49.基于乘法器根据所述直流电压和所述电压补偿值得到电流参考值。
50.可选地，基于电流内环根据所述电流参考值、所述电感电流和所述当前占空比得到下一时刻占空比，以使所述第一mos管或第二mos管对所述直流电压相应的进行降压或升压使得下一时刻输出电压达到电压目标值，具体包括：
51.基于第二加法器根据所述电感电流和所述电流参考值得到电流误差值；
52.基于电流环补偿器根据所述电流误差值得到电压跟踪值；
53.基于第三加法器根据所述当前占空比和所述电压跟踪值得到调制值；
54.基于pwm调制子模块根据所述调制值得到下一时刻占空比；
55.基于功率转换子模块根据所述下一时刻占空比和所述直流电压得到调制后的下一时刻占空比，以使所述第一mos管或第二mos管对所述直流电压相应的进行降压或升压使得下一时刻输出电压达到电压目标值。
56.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
57.本发明提供的pfc控制电路及方法，通过输入整流模块将市电的交流电进行整流得到直流电；电压转换模块包括第一mos管、第二mos管和电感；所述直流电中的直流电流经所述电感得到电感电流；通过输入电压采样模块对所述直流电进行采集，得到直流电压；通过输入电流采样模块采集所述电感电流；通过输出电压采样模块采集在当前占空比作用下的当前输出电压；通过控制模块与所述输入电压采样模块、所述输入电流采样模块、所述输出电压采样模块、所述第一mos管和所述第二mos管连接；通过控制模块根据电压目标值和电压设定值，控制所述第二mos管断开或导通，使所述第一mos管或第二mos管对所述直流电压进行相应的降压或升压；通过控制模块根据所述电压目标值、所述当前输出电压、所述电感电流、所述直流电压以及所述当前占空比得到下一时刻占空比，以使所述第一mos管或第二mos管对所述直流电压相应的进行降压或升压使得下一时刻输出电压达到电压目标值；其中，根据所述电压目标值和所述电压设定值确定初始占空比；本发明可使输出电压可控。
58.与现有技术清洗电源的整流前级使用不控整流或者相控整流很难满足较高的功率因数需求相比，本发明使所需的pfc电路输出电压全范围可控。
附图说明
59.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
60.图1为本发明pfc控制电路的pfc结构示意图；
61.图2为本发明pfc控制电路的控制模块结构示意图；
62.图3为本发明pfc控制电路的电流内环结构示意图；
63.图4为本发明pfc控制电路的电压外环(包括电流内环)结构示意图；
64.图5为本发明pfc控制电路的电流环补偿器示意图；
65.图6为本发明pfc控制电路的电压环补偿器示意图；
66.图7为本发明pfc控制电路的实施例输出电压第一波形示意图；
67.图8为本发明pfc控制电路的实施例输出电压第二波形示意图；
68.图9为本发明pfc控制电路的实施例输入电压波形示意图；
69.图10为本发明pfc控制电路的实施例输入电流波形示意图；
70.图11为本发明pfc控制方法的流程示意图。
71.符号说明：
72.输入整流模块-1，电压转换模块-2，第一mos管-21，第二mos管-22，电感-23，第一二极管-24，滤波电容-25，第二二极管-26，负载-3，控制模块-4，第一加法器-41，电压环补偿器-42，乘法器-43，第二加法器-44，电流环补偿器-45，第三加法器-46，pwm调制子模块-47，功率转换子模块-48。
具体实施方式
73.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
74.本发明的目的是提供一种pfc控制电路，可使输出电压可控。
75.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
76.如图1所示，本发明提供的一种pfc控制电路分别与市电的输入端和负载3连接，所述pfc控制电路包括：输入整流模块1、电压转换模块2、输入电压采样模块、输入电流采样模块、输出电压采样模块和控制模块4。
77.所述输入整流模块1与市电的输入端连接。所述输入整流模块1用于将市电的交流电进行整流得到直流电。
78.所述电压转换模块2分别与所述输入整流模块1和所述负载3连接。所述电压转换模块2包括：第一mos管21、第二mos管22和电感23；所述输入整流模块1的正极与所述第一mos管21、所述电感23、所述负载3和所述输入整流模块1的负极依次连接；所述第二mos管22的漏极与所述输入整流模块1的负极连接，所述第二mos管22的源极连接在所述电感23和所述负载3连接的电路之间；所述直流电中的直流电流经所述电感23得到电感电流。
79.所述输入电压采样模块与所述输入整流模块1的输出端连接。所述输入电压采样模块用于对所述直流电进行采集，得到直流电压。
80.所述输入电流采样模块与所述电感23连接。所述输入电流采样模块用于采集所述电感电流。
81.所述输出电压采样模块与所述负载3连接。所述输出电压采样模块用于采集在当前占空比作用下的当前输出电压。
82.所述控制模块4与所述输入电压采样模块、所述输入电流采样模块、所述输出电压采样模块、所述第一mos管21和所述第二mos管22连接。
83.所述控制模块4用于根据电压目标值和电压设定值，控制所述第二mos管22断开或导通，使所述第一mos管21或第二mos管22对所述直流电压进行相应的降压或升压。
84.所述控制模块4用于根据所述电压目标值、所述当前输出电压、所述电感电流、所述直流电压以及所述当前占空比得到下一时刻占空比，以使所述第一mos管21或第二mos管22对所述直流电压相应的进行降压或升压使得下一时刻输出电压达到电压目标值；其中，根据所述电压目标值和所述电压设定值确定初始占空比。
85.其中，所述输入整流模块1内部设置桥式电路对交流电进行整流得到直流电。
86.所述电压转换模块2的运行模式为升压模式和降压模式其中一种；升压模式为boost模式；降压模式为buck模式；降压模式时由第一mos管21控制电路开关，第二mos管22断开；升压模式时由第二mos管22控制电路开关，第一mos管21导通。
87.以某一具体实施例为例，电压设定值为330v；当电压目标值小于电压设定值时，所述电压转换模块2的运行模式为降压模式。
88.即通过下列公式可得第一mos管占空比d
1(t)
：
89.90.其中，v
bus
为当前输出电压，v
交
为交流电中的交流电压，ω为整流过程中的角频率，t为整流过程中的时间，v
直
为直流电中的直流电压。
91.当电压目标值大于电压设定值时，所述电压转换模块2的运行模式为升压模式。
92.即通过下列公式可得第二mos管占空比d
2(t)
：
[0093][0094]
为了保持输出电压稳定，且输出纹波小，能降低总谐波失真(thd，total harmonic distortion)，且提高电流控制作用；所述控制模块4(如图2所示)包括电压外环和电流内环。
[0095]
所述电压外环分别与所述输入电压采样模块、所述输出电压采样模块和所述电流内环连接。所述电流内环分别与所述电压转换模块2和所述输入电流采样模块连接。
[0096]
所述电压外环用于根据所述当前输出电压和所述电压目标值及所述直流电压得到电流参考值。
[0097]
所述电流内环与所述第一mos管21和所述第二mos管22连接。
[0098]
所述电流内环用于根据电压目标值和电压设定值，控制所述第二mos管22断开或导通，使所述第一mos管21或第二mos管22对所述直流电压进行相应的降压或升压。
[0099]
所述电流内环用于根据所述电流参考值、所述电感电流和所述当前占空比得到下一时刻占空比，以使所述第一mos管21或第二mos管22对所述直流电压相应的进行降压或升压使得下一时刻输出电压达到电压目标值。
[0100]
进一步地，如图4所示，所述电压外环包括：第一加法器41、电压环补偿器42和乘法器43。
[0101]
所述第一加法器41与所述输出电压采样模块连接。所述第一加法器41用于根据所述电压目标值和所述当前输出电压得到电压误差值。
[0102]
所述电压环补偿器42(如图6所示)与所述第一减法器连接。所述电压环补偿器42用于根据所述电压误差值得到电压补偿值。
[0103]
所述乘法器43与所述输入电压采样模块和所述电压环补偿器42连接。所述乘法器43用于根据所述直流电压和所述电压补偿值得到电流参考值。
[0104]
由于电流环无差；
[0105]vbus
＝i
l
×rs
＝k
×isine
×veaout
×
rc[0106]
其中，i
sine
为输入的正弦电流有效值；v
eaout
为电压补偿值；rc为输入的正弦电流的采样电阻，k为输入电流采样系数，rs为电感的采样电阻，i
l
为电感电流。
[0107]
此时，
[0108][0109]
其中，v
rms
为输入的正弦电压有效值，r
l
为负载电阻，i
bus
为当前输出电流。
[0110]
即前向通道的传递函数为：
[0111][0112]
其中，g
vol
(s)为上一次前向通道的传递函数，v
bus
(s)为经过拉氏变换的当前输出
电压，v
eaout
(s)为经过拉氏变换的电压补偿值。
[0113]
通过下列公式(电压环补偿器的传递函数)得到电压补偿值v
eaout
：
[0114][0115]
其中，gv(s)为上一次电压环补偿器传递函数；v
ref
为电压设定值；ra为保护电阻；s为对应拉氏变换实数域中的t；c3为第三电容。
[0116]
同时，电压环开环的传递函数，通过下列公式得到输出电压进行整体循环直至达到电压目标值：
[0117][0118]
其中，g
vk
(s)为上一次电压环开环传递函数。
[0119]
如图6所示，giv(s)为电感电流到当前输出电压的传递函数。
[0120]
此外，如图3所示，所述电流内环包括：第二加法器44、电流环补偿器45、第三加法器46、pwm调制子模块47和功率转换子模块48。
[0121]
所述第二加法器44与所述输入电流采样模块和所述乘法器43连接。所述第二加法器44用于根据所述电感电流和所述电流参考值得到电流误差值。
[0122]
所述电流环补偿器45与所述第二减法器连接。所述电流环补偿器45用于根据所述电流误差值得到电压跟踪值。
[0123]
所述第三加法器46与所述电流环补偿器45连接。所述第三加法器46用于根据所述当前占空比和所述电压跟踪值得到调制值。
[0124]
所述pwm调制子模块47与所述第三减法器连接。所述pwm调制子模块47用于根据所述调制值得到下一时刻占空比。
[0125]
所述功率转换子模块48与所述pwm调制子模块47、所述第一mos管21和第二mos管22连接。所述功率转换子模块48用于根据所述下一时刻占空比和所述直流电压得到调制后的下一时刻占空比，以使所述第一mos管21或第二mos管22对所述直流电压相应的进行降压或升压使得下一时刻输出电压达到电压目标值。
[0126]
通过下列公式(pwm调制器的传递函数)得到下一时刻占空比d
′
(t)
：
[0127][0128]
其中，g
pwm
(s)为上一次pwm调制函数；k
pwm
为当前pwm调制函数；v-1
为电压跟踪值，即v
cao
。
[0129]
通过下列公式(功率转换子模块的传递函数)得到调制后的下一时刻占空比d
(t)
(s)：
[0130][0131]
其中，g
id
(s)为上一次功率转换电路传递函数；k
id
为当前功率转换电路传递函数。
[0132]
如图5所示，所述电流环补偿器45为搭载电流放大器的pi控制器。
[0133]
通过下列公式(电流环补偿器的传递函数)得到当前输出电压：
[0134][0135]
其中，gi(s)为上一次电流环补偿器传递函数；v
cao
为电压跟踪值；r1为第一电阻；r2为第二电阻；r3为第三电阻；c1为第一电容；c2为第二电容。
[0136]
通过设置所述电流环补偿器45，可以无差地跟踪直流电压。
[0137]
为了维持电路稳定，所述电压转换模块2还包括第一二极管24。
[0138]
所述第一二极管24的正极与所述输入整流模块1的负极连接。所述第一二极管24的负极连接在所述第一mos管21和所述电感23连接的电路之间。所述第一二极管24用于为所述第二mos管22续流。
[0139]
为了滤除电路自身对当前输出电压的影响，所述电压转换模块2还包括滤波电容25和第二二极管26。
[0140]
所述滤波电容25一端与所述输入整流模块1的负极连接。所述滤波电容25另一端连接在所述电感23和所述负载3连接的电路之间。
[0141]
所述第二二极管26的正极与所述电感23连接。所述第二二极管26的负极与所述负载3连接。
[0142]
所述第二二极管26用于防止所述滤波电容25放电对电路安全产生的影响。
[0143]
以具体实施例为例，如图9，图10及图11所示。电压设定值为330v。其中，δt为频率；δy为电压误差。图示纹波电压小于6v，即低于2％。
[0144]
为了实现上述目的，如图11所示，本发明还提供了一种pfc控制方法。所述pfc控制方法应用上述的pfc控制电路；所述pfc控制方法包括：
[0145]
s1，基于输入整流模块1将市电的交流电进行整流得到直流电。
[0146]
s2，基于输入电压采样模块采集所述直流电中的直流电压。
[0147]
s3，基于输入电流采样模块采集所述电压转换模块2中的电感电流。
[0148]
s4，基于输出电压采样模块采集当前占空比下的当前输出电压。
[0149]
s5，基于控制模块4根据电压目标值和电压设定值控制所述电压转换模块2中的第二mos管22断开或导通，使所述电压转换模块2中的第一mos管21或第二mos管22对所述直流电压进行相应的降压或升压。
[0150]
s6，基于所述控制模块4根据所述电压目标值、所述当前输出电压、所述电感电流、所述直流电压以及所述当前占空比得到下一时刻占空比，以使所述第一mos管21或第二mos管22对所述直流电压相应的进行降压或升压使得下一时刻输出电压达到电压目标值；其中，根据所述电压目标值和所述电压设定值确定初始占空比。
[0151]
优选地，步骤s6基于所述控制模块4根据所述电压目标值、所述当前输出电压、所述电感电流、所述直流电压以及所述当前占空比得到下一时刻占空比，以使所述第一mos管21或第二mos管22对所述直流电压相应的进行降压或升压使得下一时刻输出电压达到电压目标值，具体包括；
[0152]
s61，基于电压外环根据所述当前输出电压和所述电压目标值及所述直流电压得到电流参考值。
[0153]
s62，基于电流内环根据所述电流参考值、所述电感电流和所述当前占空比得到下一时刻占空比，以使所述第一mos管21或第二mos管22对所述直流电压相应的进行降压或升
压使得下一时刻输出电压达到电压目标值。
[0154]
进一步地，步骤s61基于电压外环根据所述当前输出电压和所述电压目标值及所述直流电压得到电流参考值，具体包括：
[0155]
s611，基于第一加法器41根据所述电压目标值和所述当前输出电压得到电压误差值。
[0156]
s612，基于电压环补偿器42根据所述电压误差值得到电压补偿值。
[0157]
s613，基于乘法器43根据所述直流电压和所述电压补偿值得到电流参考值。
[0158]
此外，步骤s62基于电流内环根据所述电流参考值、所述电感电流和所述当前占空比得到下一时刻占空比，以使所述第一mos管21或第二mos管22对所述直流电压相应的进行降压或升压使得下一时刻输出电压达到电压目标值，具体包括：
[0159]
s621，基于第二加法器44根据所述电感电流和所述电流参考值得到电流误差值。
[0160]
s622，基于电流环补偿器45根据所述电流误差值得到电压跟踪值。
[0161]
s623，基于第三加法器46根据所述当前占空比和所述电压跟踪值得到调制值。
[0162]
s624，基于pwm调制子模块47根据所述调制值得到下一时刻占空比。
[0163]
s625，基于功率转换子模块48根据所述下一时刻占空比和所述直流电压得到调制后的下一时刻占空比，以使所述第一mos管21或第二mos管22对所述直流电压相应的进行降压或升压使得下一时刻输出电压达到电压目标值。
[0164]
本发明提出的pfc控制电路及方法可应用于兆声波清洗设备电源，解决了兆声波清洗电源pfc电路输出电压可控和驱动电路供电纯净度的问题；同时解决了转换效率低的问题。
[0165]
本发明通过控制电路的电流内环和电流外环的双闭环结构，将当前输出电压反馈至占空比部分，使得电压控制更为完善。即通过电压外环和电流内环实时调整第一mos管21或第二mos管22的占空比，在降低输入电流谐波畸变的同时，增加反馈控制的准确性，提高pfc控制电路的鲁棒性。
[0166]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的电路相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见电路部分说明即可。
[0167]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种pfc控制电路，其特征在于，所述pfc控制电路分别与市电的输入端和负载连接，所述pfc控制电路包括：输入整流模块，与市电的输入端连接，用于将市电的交流电进行整流得到直流电；电压转换模块，分别与所述输入整流模块和所述负载连接；所述电压转换模块包括：第一mos管、第二mos管和电感；所述输入整流模块的正极与所述第一mos管、所述电感、所述负载和所述输入整流模块的负极依次连接；所述第二mos管的漏极与所述输入整流模块的负极连接，所述第二mos管的源极连接在所述电感和所述负载连接的电路之间；所述直流电中的直流电流经所述电感得到电感电流；输入电压采样模块，与所述输入整流模块的输出端连接，用于对所述直流电进行采集，得到直流电压；输入电流采样模块，与所述电感连接，用于采集所述电感电流；输出电压采样模块，与所述负载连接，用于采集在当前占空比作用下的当前输出电压；控制模块，与所述输入电压采样模块、所述输入电流采样模块、所述输出电压采样模块、所述第一mos管和所述第二mos管连接；用于：根据电压目标值和电压设定值，控制所述第二mos管断开或导通，使所述第一mos管或第二mos管对所述直流电压进行相应的降压或升压；根据所述电压目标值、所述当前输出电压、所述电感电流、所述直流电压以及所述当前占空比得到下一时刻占空比，以使所述第一mos管或第二mos管对所述直流电压相应的进行降压或升压使得下一时刻输出电压达到电压目标值；其中，根据所述电压目标值和所述电压设定值确定初始占空比。2.根据权利要求1所述的pfc控制电路，其特征在于，所述控制模块包括：电压外环和电流内环；所述电压外环分别与所述输入电压采样模块、所述输出电压采样模块和所述电流内环连接；所述电流内环分别与所述电压转换模块和所述输入电流采样模块连接；所述电压外环用于根据所述当前输出电压和所述电压目标值及所述直流电压得到电流参考值；所述电流内环与所述第一mos管和所述第二mos管连接，用于：根据电压目标值和电压设定值，控制所述第二mos管断开或导通，使所述第一mos管或第二mos管对所述直流电压进行相应的降压或升压；根据所述电流参考值、所述电感电流和所述当前占空比得到下一时刻占空比，以使所述第一mos管或第二mos管对所述直流电压相应的进行降压或升压使得下一时刻输出电压达到电压目标值。3.根据权利要求2所述的pfc控制电路，其特征在于，所述电压外环包括：第一加法器，与所述输出电压采样模块连接，用于根据所述电压目标值和所述当前输出电压得到电压误差值；电压环补偿器，与所述第一减法器连接，用于根据所述电压误差值得到电压补偿值；乘法器，与所述输入电压采样模块和所述电压环补偿器连接，用于根据所述直流电压和所述电压补偿值得到电流参考值。4.根据权利要求3所述的pfc控制电路，其特征在于，所述电流内环包括：
第二加法器，与所述输入电流采样模块和所述乘法器连接，用于根据所述电感电流和所述电流参考值得到电流误差值；电流环补偿器，与所述第二减法器连接，用于根据所述电流误差值得到电压跟踪值；第三加法器，与所述电流环补偿器连接，用于根据所述当前占空比和所述电压跟踪值得到调制值；pwm调制子模块，与所述第三减法器连接，用于根据所述调制值得到下一时刻占空比；功率转换子模块，与所述pwm调制子模块、所述第一mos管和第二mos管连接，用于根据所述下一时刻占空比和所述直流电压得到调制后的下一时刻占空比，以使所述第一mos管或第二mos管对所述直流电压相应的进行降压或升压使得下一时刻输出电压达到电压目标值。5.根据权利要求1所述的pfc控制电路，其特征在于，所述电压转换模块还包括：第一二极管，所述第一二极管的正极与所述输入整流模块的负极连接，所述第一二极管的负极连接在所述第一mos管和所述电感连接的电路之间，用于为所述第二mos管续流。6.根据权利要求1所述的pfc控制电路，其特征在于，所述电压转换模块还包括：滤波电容，一端与所述输入整流模块的负极连接，另一端连接在所述电感和所述负载连接的电路之间；第二二极管，所述第二二极管的正极与所述电感连接，所述第二二极管的负极与所述负载连接。7.一种pfc控制方法，其特征在于，所述pfc控制方法应用权利要求1-6任一项所述的pfc控制电路，所述pfc控制方法包括：基于输入整流模块将市电的交流电进行整流得到直流电；基于输入电压采样模块采集所述直流电中的直流电压；基于输入电流采样模块采集所述电压转换模块中的电感电流；基于输出电压采样模块采集当前占空比下的当前输出电压；基于控制模块根据电压目标值和电压设定值控制所述电压转换模块中的第二mos管断开或导通，使所述电压转换模块中的第一mos管或第二mos管对所述直流电压进行相应的降压或升压；基于所述控制模块根据所述电压目标值、所述当前输出电压、所述电感电流、所述直流电压以及所述当前占空比得到下一时刻占空比，以使所述第一mos管或第二mos管对所述直流电压相应的进行降压或升压使得下一时刻输出电压达到电压目标值；其中，根据所述电压目标值和所述电压设定值确定初始占空比。8.根据权利要求7所述的pfc控制方法，其特征在于，基于所述控制模块根据所述电压目标值、所述当前输出电压、所述电感电流、所述直流电压以及所述当前占空比得到下一时刻占空比，以使所述第一mos管或第二mos管对所述直流电压相应的进行降压或升压使得下一时刻输出电压达到电压目标值，具体包括；基于电压外环根据所述当前输出电压和所述电压目标值及所述直流电压得到电流参考值；基于电流内环根据所述电流参考值、所述电感电流和所述当前占空比得到下一时刻占空比，以使所述第一mos管或第二mos管对所述直流电压相应的进行降压或升压使得下一时
刻输出电压达到电压目标值。9.根据权利要求8所述的pfc控制方法，其特征在于，基于电压外环根据所述当前输出电压和所述电压目标值及所述直流电压得到电流参考值，具体包括：基于第一加法器根据所述电压目标值和所述当前输出电压得到电压误差值；基于电压环补偿器根据所述电压误差值得到电压补偿值；基于乘法器根据所述直流电压和所述电压补偿值得到电流参考值。10.根据权利要求9所述的pfc控制方法，其特征在于，基于电流内环根据所述电流参考值、所述电感电流和所述当前占空比得到下一时刻占空比，以使所述第一mos管或第二mos管对所述直流电压相应的进行降压或升压使得下一时刻输出电压达到电压目标值，具体包括：基于第二加法器根据所述电感电流和所述电流参考值得到电流误差值；基于电流环补偿器根据所述电流误差值得到电压跟踪值；基于第三加法器根据所述当前占空比和所述电压跟踪值得到调制值；基于pwm调制子模块根据所述调制值得到下一时刻占空比；基于功率转换子模块根据所述下一时刻占空比和所述直流电压得到调制后的下一时刻占空比，以使所述第一mos管或第二mos管对所述直流电压相应的进行降压或升压使得下一时刻输出电压达到电压目标值。

技术总结
本发明公开一种PFC控制电路及方法，涉及PFC控制技术领域，所述PFC控制电路通过输入整流模块将市电的交流电整流得到直流电；通过输入电压采样模块对直流电进行采集，得到直流电压；通过输入电流采样模块采集电感电流；通过输出电压采样模块采集在当前占空比作用下的当前输出电压；通过控制模块根据电压目标值和电压设定值控制第二MOS管断开或导通，使第一MOS管或第二MOS管对直流电压进行相应的降压或升压；根据电压目标值、当前输出电压、电感电流、直流电压以及所述当前占空比得到下一时刻占空比，以使第一MOS管或第二MOS管对直流电压相应的进行降压或升压使得下一时刻输出电压达到电压目标值；本发明使输出电压可控。本发明使输出电压可控。本发明使输出电压可控。


技术研发人员：李喜峰 刘建停 张建华 苏含玉
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：2023.03.15
技术公布日：2023/8/14