一种电流补偿方法与采用临界电流控制策略的电路

摘要

本发明实施例公开了一种电流补偿方法与采用临界电流控制策略的电路，该方法包括获取输入电路的电网电压，根据电网电压，获得第一电流补偿量，获取电路中的滤波模块的特性，根据滤波模块的特性，获得第二电流补偿量，根据第一电流补偿量与第二电流补偿量，调节电路的实际电流。通过上述方式，能够提高采用临界电流控制策略的电路的功率因数和解决总谐波失真问题。

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种电流补偿方法与采用临界电流控制策略的电路。

背景技术

在数字电源系统中，电压侧谐波污染是一个严重的问题，在利用电流临界连续模式下，可以实现软开关，提高设备的工作效率，却造成更严重的总谐波畸变率(THD)污染问题。

在现有技术中，通常的解决方案有增加滤波单元的方案与通过相关控制策略进行补偿例如滤波延时补偿的方案。然而，对于增加滤波单元的方案而言，该方案不仅增加成本，同时会造成一定的滤波延时，并且会导致降低功率因数等问题。而对于通过相关控制策略进行补偿例如滤波延时补偿的方案，该方案利用相关控制策略进行补偿例如滤波延时补偿方法，该方案不能从根本上解决畸变问题，仍存在和解决总谐波失真问题，并且补偿效果较差，则同样功率因数较低。

发明内容

本发明实施例旨在提供一种电流补偿方法与采用临界电流控制策略的电路，能够提高采用临界电流控制策略的电路的功率因数和解决总谐波失真问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种电流补偿方法，应用于采用临界电流控制策略的电路，包括：

获取输入所述电路的电网电压；

根据所述电网电压，获得第一电流补偿量；

获取所述电路中的滤波模块的特性；

根据所述滤波模块的特性，获得第二电流补偿量；

根据所述第一电流补偿量与所述第二电流补偿量，调节所述电路的实际电流。

在一种可选的方式中，所述根据所述电网电压，获得第一电流补偿量，包括：

根据所述电网电压，获得负向电流的持续时间；

根据所述负向电流的持续时间，获得所述第一电流补偿量。

在一种可选的方式中，所述根据所述电网电压，获得负向电流的持续时间，包括：

所述负向电流的持续时间为：

在一种可选的方式中，所述根据所述负向电流的持续时间，获得所述第一电流补偿量，包括：

将所述负向电流的持续时间代入电感特性公式中，获取所述第一电流补偿量，其中，所述电感特性公式为：

在一种可选的方式中，所述根据所述滤波模块的特性，获得第二电流补偿量，包括：

根据所述滤波模块的特性，获得目标电流的上升时长；

根据所述目标电流的上升时长，获得所述第二电流补偿量。

在一种可选的方式中，所述根据所述滤波模块的特性，获得目标电流的上升时长，包括：

所述滤波模块包括滤波电感与滤波电容，所述滤波模块的特性包括所述滤波电感的电感值、所述滤波电容的电容值以及所述滤波电容的电压与所述电网电压的相位差；

所述目标电流的上升时长为：

在一种可选的方式中，根据所述目标电流的上升时长，获得所述第二电流补偿量，包括：

将目标电流的上升时长代入电感特性公式中，获取所属目标电流值，其中，所述电感特性公式为：

第二方面，本发明提供一种电流补偿装置，应用于采用临界电流控制策略的电路，包括：

第一获取模块，用于获取输入所述电路的电网电压；

第一补偿模块，用于根据所述电网电压，获得第一电流补偿量；

第二获取模块，用于获取所述电路中的滤波模块的特性；

第二补偿模块，用于根据所述滤波模块的特性，获得第二电流补偿量；

调节模块，用于根据所述第一电流补偿量与所述第二电流补偿量，调节所述电路的实际电流。

第三方面，本发明提供一种采用临界电流控制策略的电路，包括：

控制处理单元，所述控制处理单元包括：

至少一个处理器以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7任一项所述的方法。

第四方面，本发明提供一种非易失性计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被采用临界电流控制策略的电路执行时，使所述电路执行权利要求1-7任一项所述的方法。

本发明实施例的有益效果是：本发明提供的电流补偿方法，应用于采用临界电流控制策略的电路，该方法包括获取输入采用临界电流控制策略的电路的电网电压，根据电网电压获得第一电流补偿量，获取电路中的滤波模块的特性，根据滤波模块的特性，获得第二电流补偿量，根据第一电流补偿量与第二电流补偿量，调节电路的实际电流，通过上述方式，能够提高采用临界电流控制策略的电路的功率因数和解决总谐波失真问题。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为现有技术中采用临界电流控制策略的电路所存在的电流波形畸变的示意图；

图2为现有技术中采用临界电流控制策略的电路所存在的电流波形畸变现象的另一示意图；

图3为现有技术中采用临界电流控制策略的电路所存在的电流波形畸变现象的又一示意图；

图4为本发明实施例提供的电流补偿方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的实际应用中的电流波形的示意图；

图6为本发明实施例提供的负向电流补偿前的电流波形的示意图；

图7为本发明实施例提供的负向电流补偿后的电流波形的示意图；

图8为本发明实施例提供的电网电流相对于电网电压存在延时进行补偿之前的电网电流与电网电压波形的示意图；

图9为本发明实施例提供的电网电流相对于电网电压存在延时进行补偿之后的电网电流与电网电压波形的示意图；

图10为本发明实施例提供的电流补偿装置的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的采用临界电流控制策略的电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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作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。

在现有技术中，对于采用临界电流控制策略的电路，例如，boost升压电路，这些电路通常会存在电流波形畸变的情况。其中，boost升压电路是六种基本斩波电路之一，是一种开关直流升压电路，它是可以使输出电压比输入电压高的电路。这些电路存在电流波形畸变的情况通常体现为以下两个方面。

一方面是因为有负向电流的存在而导致电流波形的畸变，请参阅图1，图1为现有技术中采用临界电流控制策略的电路所存在的电流畸变现象的示意图。如图1所示，虚线i1表示理想状态下采用临界电流控制策略的电路中的电感电流的上升情况，即电感电流在理想状态下应是从理想的零点a1(即电流为0时)开始增加。然而，由于电路寄生参数和软硬件控制延时的存在，会导致负向电流的存在，即在实际应用过程中，实际的零点为零点a2，则在t1这一时间段内，电流实质上是从负向电流上升到零，从而会造成理想的电流i1与实际的电流i2之间的差距i3，该差距i3会造成电流能量缺失，同时，由于不用电压下的负向电流情况不一致，则不同电压下的电流上升时间也不一致，从而造成电流上升波形畸变。并且，若实际电流越小，则会造成更加严重的电流上升波形畸变，例如，如图2所示，在一实施例中，实际电流i21在t21时间段内一直在零电流以下，此时电流上升波形畸变较为严重。

另一方面则是因为在电路中采取预防电磁干扰的措施，而这些措施也会导致电流的波形畸变。如图3所示，采用临界电流控制策略的电路的输入电压(即电网电压u31)与输入电流(即电网电流i31)之间存在相位差D1。可见，电网电流i31与电网电压u31之间存在相角延时，并导致电流正弦度存在失真，亦即，导致了电流波形的畸变。

基于此，本发明提供一种应用于采用临界电流控制策略的电路的补偿方法，该方法针对上述两方面存在的问题，设计了相应的电流补偿量加入至实际电流中，用以调节该实际电流，以矫正电流波形的畸变。

如图4所示，图4为本发明实施例提供电流补偿方法的流程图，该方法应用于采用临界电流控制策略的电路，该方法包括：

401：获取输入电路的电网电压。

402：根据电网电压，获得第一电流补偿量。

由上述内容可知，负向电流产生的原因是由于电路寄生参数和软硬件控制延时的存在，且负向电流产生的时间基本为固定值。并且，按照伏秒原则，负向电流产生的时间和负向电流恢复的时间之和与电网电压成倒数关系，即电网电压越小负向电流越大。如图5所示，在零点P0以下的电流均为负向电流。可见，越接近零点P0，负向电流的越大，即电网电压越小负向电流越大。

其中，伏秒原则，又称伏秒平衡，是指开关电源稳定工作状态下，加在电感两端的电压乘以导通时间等于关断时刻电感两端电压乘以关断时间，或指在稳态工作的开关电源中电感两端的正伏秒值等于负伏秒值。

因此，能够根据电压产生当前所需的电流补偿量，即为第一电流补偿量，并将该第一电流补偿量所形成的补偿电流和实际电流实时并联汇流，以达到对实际电流进行调节的目的。

在一实施例中，在获取到电网电压(即该电路的输入电压)后，可根据该电网电压，获得负向电流的持续时间，并根据负向电流的持续时间，获得第一电流补偿量。

具体地，将电网电压定义为u

综合上述①②③④四个公式，即能够得到负向电流持续时间的公式：

继而，在计算得到负向电流持续时间之后，将其代入电感特性公式中，即可获得第一电流补偿量。其中，电感特性公式为：

在实际应用中，在对负向电流进行补偿前，其电流的实际波形图如图6所示。可见，由于负向电流的存在，实际电流i61在上升过程中会出现一段下降的过程，也就是电流i61的波形发生了畸变现象。

而在对负向电流进行补偿后，其电流的实际波形则如图7所示。先让，实际电流i71在上升过程不再出现下降情况，而保持平稳的上升，电流的畸变波形得到了矫正。

综上，通过对负向电流进行补偿，可确保不会由于负向电流的存在而导致控制能量缺失，同时，能够使实际的电感电流与理想情况下的电感电流具有相同的等高线，则能够直接避免如图2所示的电流波形畸变的情况，从而极大程度上改善了总谐波失真(TotalHarmonic Distortion，THD)的情况，使重载的总谐波失真可以优化到2％以下。

403：获取电路中的滤波模块的特性。

404：根据滤波模块的特性，获得第二电流补偿量。

众所周知，在电路中采取预防电磁干扰(EMI)的措施通常是通过设置滤波模块实现。滤波模块会导致电网电流相对于电网电压存在延时，即电网电流与电网电压存在相位差，从而导致电网电流的正弦度存在失真，并且，相位差的大小与是由滤波模块所决定，即不同的滤波模块所导致的相位差大小不同，因此，需根据不同的滤波模块的特性设置不同的补偿量，其中，滤波模块的特性可包括滤波模块中所的各个元器件及其属性，以及各个元器件的电流或电压等。

在一实施方式中，在获取到滤波模块的特性后，即可获得对应的目标电流的上升时长，并根据目标电流的上升时长，可获得第二电流补偿至。

可选地，以滤波模块中的元器件为滤波电感与滤波电容为例，即滤波模块为LC滤波器。其中，滤波模块的特性包括滤波电感的电感值、滤波电容的电容值以及滤波电容的电压与电网电压的相位差。

具体地，将电网电压定义为u

综合上述⑤⑥⑦⑧⑨五个公式，即能够得到目标电流的上升时长为：

同样地，在计算得到目标电流的上升时长之后，将其代入电感特性公式中，即可获得第二电流补偿量。其中，电感特性公式为：

在实际应用中，在对电网电流相对于电网电压存在延时进行补偿之前，电网电流与电网电压的波形如图8所示。电网电压u81与电网电流i81之间并不重合，即电网电压u81与电网电流i81之间存在一定的相角偏差(即相位差)，导致电网电流i81发生了畸变现象，导致功率因数变差。

而在对电网电流相对于电网电压存在延时进行补偿之后，电网电流与电网电压的波形如图9所示。电网电压u91与电网电流i91之间重合，使电网电流的畸变波形得到了矫正，且电网电流具有较好的正弦度，同时也提高了功率因数。

综上，通过对电网电流相对于电网电压存在延时进行补偿，即对电网电流进行实时的相角补偿，能够实现输入电流与输入电压同频同相。既优化了功率因数，使优化后的功率因数能够达到0.99以上，又优化了由于输入电流的相角延时而导致的波形畸变问题，同时也改善了总谐波失真的情况。

405：根据第一电流补偿量与第二电流补偿量，调节电路的实际电流。

最后，根据伏秒原则以及基尔霍夫电流定律，将上述实施例中所计算得到的第一电流补偿量与第二电流补偿量同时比并联的方式与实际电流进行汇流，实时调节电路中的实际电流即可。

通过上述方式，能够较好的解决电流波形的畸变问题，而且能够改善总谐波失真的情况，同时还较好的提高了功率因数。

图10是本发明实施例提供的电流补偿装置的结构示意图，该电流补偿装置应用于采用临界电流控制策略的电路。如图10所示，电流补偿装置1000包括第一获取模块1001、第一补偿模块1002、第二获取模块1003、第二补偿模块1004与调节模块1005。

其中，第一获取模块1001用于输入电路的电网电压。第一补偿模块1002用于根据电网电压，获得第一电流补偿量。第二获取模块1003用于获取电路中的滤波模块的特性。第二补偿模块1004用于根据滤波模块的特性，获得第二电流补偿量。调节模块1005，用于根据第一电流补偿量与第二电流补偿量，调节电路的实际电流。

由于装置实施例和方法实施例是基于同一构思，在内容不互相冲突的前提下，装置实施例的内容可以引用方法实施例的，在此不赘述。

图11是本发明实施例提供一种采用临界电流控制策略的电路的结构示意图。如图11所示，该采用临界电流控制策略的电路1100包括一个或多个处理器1101以及存储器1102。其中，图11中以一个处理器1101为例。

处理器1101和存储器1102可以通过总线或者其他方式连接，图11中以通过总线连接为例。

存储器1102作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的终端交互方法对应的程序指令/模块(例如，附图10所述的各个单元)。处理器1101通过运行存储在存储器1102中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行终端交互装置的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的电流补偿方法以及上述装置实施例的各个模块和单元的功能。

存储器1102可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器1102可选包括相对于处理器1101远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器1101。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述程序指令/模块存储在所述存储器1102中，当被所述一个或者多个处理器1101执行时，执行上述任意方法实施例中的电流补偿方法，例如，执行以上描述的图4所示的各个步骤；也可实现附图10所述的各个单元的功能。

本发明实施例还提供一种非易失性计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，当计算机可执行指令被采用临界电流控制策略的电路执行时，使该电路执行如上任一实施例中的方法。

本发明实施例还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行如上任一实施例中的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。