PFC控制系统以及PFC控制方法

技术领域

本申请涉及UPS功率因素校正的技术领域，尤其是涉及PFC控制系统以及PFC控制方法。

背景技术

PFC意思是“功率因数校正”，功率因数指的是有效功率与总耗电量（视在功率）之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量（视在功率）的比值。基本上功率因数可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因数值越大，代表其电力利用率越高。功率因数是用来衡量用电设备用电效率的参数，低功率因数代表低电力效能。为了提高用电设备功率因数的技术就称为功率因数校正。

相关技术中，微型UPS在市电下进行PFC，搭建有功率因数校正电路。实现PFC时，市电输入需要满足标准的THDI（电流谐波总畸变率）。一般在市电为10V左右，才满足标准的THDI，即THDI<5%。

针对上述相关技术，发明人认为在满载情况下，市电输入满足标准的THDI的电压范围较小，导致市电输入电压不能全范围满足标准的THDI，造成了不便于进行PFC的缺陷。

发明内容

为了便于进行PFC，本申请提供了PFC控制系统以及PFC控制方法。

第一方面，本申请提供PFC控制系统，采用如下的技术方案：

PFC控制系统，包括电流采样电路、PFC控制电路和工作电路，所述工作电路的输入端与市电VIN电性连接，所述工作电路的输出端用于与负载LOAD电性连接；

所述电流采样电路的输入端与工作电路电性连接，所述电流采样电路的输出端接地，所述电流采样电路与PFC控制电路电性连接，用于将采集到的电流信息传输至PFC控制电路；

所述PFC控制电路与工作电路耦接，用于驱使市电输入电压全范围满足标准的THDI，所述标准的THDI是指THDI小于5%。

通过采用上述技术方案，电流采样电路的设置用于采集输入电流，传输至PFC控制电路，PFC控制电路根据市电VIN的变化进行功率因素校正，扩大适于进行PFC的市电电压范围，使得市电输入电压全范围满足THDI，从而便于进行PFC。

可选的，所述PFC控制电路包括UC3843芯片、UC3843外围电路、电阻R2、软件补偿信号端子和Vbus控制端子，所述UC3843芯片与UC3843外围电路耦接；

所述软件补偿信号端子与UC3843外围电路电性连接，用于输入与功率因数校正适配的补偿信号；

所述电阻R2电性连接于软件补偿信号端子和UC3843外围电路之间；

所述Vbus控制端子与UC3843外围电路电性连接，用于输入调控Vbus的控制信号；

所述UC3843外围电路与电流采样电路电性连接，用于接收由电流采样电路采集到的电流信息；

所述UC3843外围电路与工作电路电性连接。

通过采用上述技术方案，UC3843外围电路的设置有利于UC3843芯片正常工作，软件补偿信号端子和Vbus控制端子的设置有利于对功率因素校正进行控制，从而便于进行PFC。

可选的，所述工作电路包括电感L1、二极管D1、电容Cbus和开关管T1，所述电感L1的输入端与市电VIN的正极电性连接，所述电流采样电路耦接于市电VIN的正极和电感L1的输入端之间，所述电感L1的输出端与二极管D1的输入端、开关管T1的漏极电性连接，所述二极管D1的输出端与电容Cbus的输入端电性连接，所述开关管T1的栅极与UC3843芯片的第6引脚电性连接，所述开关管T1的源极与市电VIN的负极电性连接，所述电容Cbus的输出端与开关管T1的源极、市电VIN的负极电性连接，所述电容Cbus的输入端用于与负载LOAD的输入端电性连接，所述电容Cbus的输出端用于与负载LOAD的输出端电性连接。

通过采用上述技术方案，当UC3843芯片的第6脚输出高电压时，开关管T1导通，利用电感的特性，市电的能量转换到电感里面并由电感存储能量，负载LOAD由Cbus供电；当UC3843的第6脚输出低电平时，开关管T1关断，利用电感的特性，释放能量与市电经过二极管D1提供负载LOAD和对电容Cbus充电。

可选的，所述电流采样电路包括电流互感器CT1和电阻RS，所述电流互感器CT1一次侧的输入端与市电VIN的正极电性连接,所述电流互感器CT1一次侧的输出端与电感L1的输入端电性连接，所述电流互感器CT1二次侧的输入端与电阻RS的其中一端电性连接，所述电流互感器CT1二次侧的输出端与UC3843外围电路电性连接。

通过采用上述技术方案，电流互感器CT1的设置有利于将电路中的大电流转换为一定比例的小电流，以便于测量。

可选的，所述UC3843外围电路包括斜率补偿电路、滤波电路、稳定电路、震荡电路和反馈电路，所述斜率补偿电路、滤波电路、稳定电路、震荡电路和反馈电路分别与UC3843芯片电性连接，所述电阻R2的输出端与斜率补偿电路电性连接，所述Vbus控制端子与反馈电路电性连接。

通过采用上述技术方案，有利于UC3843芯片正常工作，且有利于实现对PFC进行控制，从而便于进行PFC。

可选的，所述斜率补偿电路包括NPN三极管Q1、电阻R3和电阻R5，所述NPN三极管Q1的基极与UC3843芯片的第4引脚电性连接，所述NPN三极管Q1的集电极与UC3843芯片的第8引脚电性连接，所述NPN三极管Q1的发射极与电阻R3的输入端电性连接，所述电阻R3的输出端与电阻R5的输入端电性连接，所述电阻R5的输出端与滤波电路电性连接；

所述电阻R2的输出端与电阻R3的输出端、电阻R5的输入端电性连接。

通过采用上述技术方案，有利于更好地进行斜率补偿，且软件补偿信号端子通过电阻R2与电阻R5电性连接，进而有利于软件补偿信号的接入，从而便于进行PFC。

可选的，所述反馈电路包括电阻R4、电阻R7和电容C5，所述Vbus控制端子与电阻R4的输入端电性连接，所述电阻R4的输出端与电容C5的输入端电性连接，所述电容C5的输出端接地，所述电阻R7的输入端与电容C5的输入端、稳定电路电性连接，所述电阻R7的输出端接地。

通过采用上述技术方案，电阻R4和电阻R7的设置有利于进行分压，电容C5的设置有利于进行滤波，也有利于Vbus控制端子接入电路中，从而便于进行PFC。

第二方面，本申请提供PFC控制方法，采用如下的技术方案：

PFC控制方法，适用于上述任一项中的PFC控制系统包括：

获取PFC控制系统的电路信息；

根据电路信息，得到关于市电电压与可调参数的等式；所述可调参数的等式适用于上述任一项中的PFC控制系统；

基于等式，根据市电电压的大小，对可调参数进行调节，用于驱使市电输入电压全范围满足标准的THDI，所述标准的THDI是指THDI小于5%。

通过采用上述技术方案，电路信息用于分析出关于市电电压与可调参数的等式，该等式有利于对可调参数进行调节准确的调节，从而便于进行PFC。

可选的，所述可调参数的等式为：

所述Vbus的大小通过Vbus控制端子进行调节，所述Vc的大小通过软件补偿信号端子进行调节。

通过采用上述技术方案，可调参数的等式的设置有利于更加准确地控制PFC，且有利于通过软件补偿信号端子和Vbus控制端子输入信号，使得市电输入电压全范围满足THDI，从而便于进行PFC。

可选的，所述基于等式，根据市电电压的大小，对可调参数进行调节，用于驱使市电输入电压全范围满足标准的THDI，包括：

A1，当市电电压的电压值为220V时，将满足等式的母线电压Vbus和补偿点Vc电压作为基准；此时，母线电压Vbus的大小记录为A，补偿点Vc电压的大小记录为B；

A2，判断市电电压的电压值是否小于或大于220V，若市电电压的电压值小于220V，则进入A3；若市电电压的电压值大于220V，则进入A4；

A3，通过Vbus控制端子和软件补偿信号端子减小A和B，且使得等式成立；

A4，通过Vbus控制端子和软件补偿信号端子增大A和B，且使得等式成立。

通过采用上述技术方案，以市电电压为220V时，A和B的取值作为基准，A和B均满足等式，然后根据市电电压变化，调节A和B的取值，使得等式一直成立即可，从而更快地完成调节，以便于进行PFC。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.电流采样电路的设置用于采集输入电流，传输至PFC控制电路，PFC控制电路根据市电VIN的变化进行功率因素校正，扩大适于进行PFC的市电电压范围，使得市电输入电压全范围满足THDI，从而便于进行PFC。

2.当UC3843芯片的第6脚输出高电压时，开关管T1导通，利用电感的特性，市电的能量转换到电感里面并由电感存储能量，负载LOAD由Cbus供电；当UC3843的第6脚输出低电平时，开关管T1关断，利用电感的特性，释放能量与市电经过二极管D1提供负载LOAD和对电容Cbus充电。

3.电路信息用于分析出关于市电电压与可调参数的等式，该等式有利于对可调参数进行调节准确的调节，从而便于进行PFC。

附图说明

图1是本申请实施例的PFC控制系统的电路连接示意图。

图2是本申请实施例的UC3843芯片和UC3843外围电路的连接示意图。

图3是本申请另一实施例的PFC控制方法的方法流程图。

图4是图3中步骤S120的具体方法流程图。

附图标记说明：1、电流采样电路；2、PFC控制电路；21、UC3843芯片；22、UC3843外围电路；221、斜率补偿电路；222、滤波电路；223、稳定电路；224、震荡电路；225、反馈电路；23、软件补偿信号端子；24、Vbus控制端子；3、工作电路。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-4及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

一般的，微型UPS在市电下进行PFC，PFC即功率因数校正，功率因数是指交流输入有功功率与输入视在功率的比值。在UPS满载情况下，市电输入满足标准的THDI（电流谐波总畸变率）的范围较小，基本要在8V至12V之间，才能实现PFC。要实现正常的PFC，市电输入需要满足标准的THDI，即THDI小于5%。但是市电输入的满足标准THDI范围太小，导致不便于进行PFC。

参照图1，本申请实施例公开的PFC控制系统，PFC控制系统包括电流采样电路1、PFC控制电路2和工作电路3，工作电路3的输入端与市电VIN电性连接，工作电路3的输出端用于与负载LOAD电性连接。电流采样电路1的输入端与工作电路3电性连接，电流采样电路1的输出端接地，电流采样电路1与PFC控制电路2电性连接，用于将采集到的电流信息传输至PFC控制电路2。PFC控制电路2与工作电路3耦接，用于驱使市电输入电压全范围满足标准的THDI。

参照图1和图2，PFC控制电路2包括UC3843芯片21、UC3843外围电路22、电阻R2、软件补偿信号端子23和Vbus控制端子24，UC3843芯片21与UC3843外围电路22耦接，电路连接关系如图2所示。UC3843外围电路22与电流采样电路1电性连接，用于接收由电流采样电路1采集到的电流信息；UC3843外围电路22与工作电路3电性连接。软件补偿信号端子23与UC3843外围电路22电性连接，用于输入与功率因数校正适配的补偿信号；电阻R2电性连接于软件补偿信号端子23和UC3843外围电路22之间。Vbus控制端子24与UC3843外围电路22电性连接，用于输入调控Vbus的控制信号。

参照图1和图2，工作电路3包括电感L1、二极管D1、电容Cbus和开关管T1，开关管T1为N沟道型MOS管，电感L1的输入端与市电VIN的正极电性连接，电流采样电路1耦接于市电VIN的正极和电感L1的输入端之间，电感L1的输出端与二极管D1的输入端、开关管T1的漏极电性连接，二极管D1的输出端与电容Cbus的输入端电性连接，开关管T1的栅极与UC3843芯片21的第6引脚电性连接，开关管T1的源极与市电VIN的负极电性连接，电容Cbus的输出端与开关管T1的源极、市电VIN的负极电性连接，电容Cbus的输入端用于与负载LOAD的输入端电性连接，电容Cbus的输出端用于与负载LOAD的输出端电性连接。

参照图2，当UC3843芯片21的第6脚输出高电压时，开关管T1导通，市电的能量转换到电感内并由电感存储能量，负载LOAD由Cbus供电；当UC3843的第6脚输出低电平时，开关管T1关断，利用电感的特性，释放能量与市电经过二极管D1提供负载LOAD和对电容Cbus充电。

参照图1和图2，电流采样电路1包括电流互感器CT1和电阻RS，电流互感器CT1一次侧的输入端与市电VIN的正极电性连接,电流互感器CT1一次侧的输出端与电感L1的输入端电性连接，电流互感器CT1二次侧的输入端与电阻RS的其中一端电性连接，电流互感器CT1二次侧的输出端与UC3843外围电路22电性连接。

参照图2，UC3843外围电路22包括斜率补偿电路221、滤波电路222、稳定电路223、震荡电路224和反馈电路225，斜率补偿电路221、滤波电路222、稳定电路223、震荡电路224和反馈电路225分别与UC3843芯片21电性连接，电阻R2的输出端与斜率补偿电路221电性连接，Vbus控制端子24与反馈电路225电性连接。滤波电路222与电流互感器CT1二次侧的输出端电性连接。

参照图2，斜率补偿电路221包括NPN三极管Q1、电阻R3和电阻R5，NPN三极管Q1的基极与UC3843芯片21的第4引脚电性连接，NPN三极管Q1的集电极与UC3843芯片21的第8引脚电性连接，NPN三极管Q1的发射极与电阻R3的输入端电性连接，电阻R3的输出端与电阻R5的输入端电性连接，电阻R5的输出端与滤波电路222电性连接。电阻R2的输出端与电阻R3的输出端、电阻R5的输入端电性连接。

参照图2，滤波电路222包括电阻R9和电容C6，电阻R9的输入端与电流互感器CT1二次侧的输出端电性连接，电阻R9的输出端与电容C6的输入端、UC3843芯片21的第3引脚电性连接，电容C6的输出端接地。

参照图2，稳定电路223包括电容C2、电容C3、电容C4和电阻R6，电容C3两端分别电性连接于UC3843芯片21的第1引脚和第2引脚，电容C4的两端分别与电容C3的两端电性连接。电阻R6的输入端与反馈电路225、电容C4的输入端电性连接，电阻R6的输出端与电容C2的输入端电性连接，电容C2的输出端与电容C4的输出端电性连接。

参照图2，反馈电路225包括电阻R4、电阻R7和电容C5，Vbus控制端子24与电阻R4的输入端电性连接，电阻R4的输出端与电容C5的输入端电性连接，电容C5的输出端接地，电阻R7的输入端与电容C5的输入端、电阻R6的输入端电性连接，电阻R7的输出端接地。

参照图1，对UPS的输入功率进行功率因素校正，输入和输出的关系为：

D(t)为开关管T1的占空比， Vin*sin(wt)为市电输入电压，Vbus为输出母线BUS电压。

参照图1和图2，其工作原理为：电阻R1和电容C1组成UC3843芯片21的震荡频率，其震荡频率为：

Tc为电容C1充电时间，Td为电容C1放电时间，Fz为UC3843芯片21的震荡频率，Ton为UC3843芯片21第6脚输出导通时间，D(t)为UC3843芯片21第6脚输出导通占空比。三极管Q1、电阻R3和电阻R5组成UC3843芯片21对第3引脚的斜率补偿。电阻R9和电容C6组成对采样电流Icurrent滤波电路222。经过电阻R4和电阻R7分压，电容C5滤波后给UC3843芯片21反馈至第1引脚。

电阻R6、电容C2、电容C4和电容C3组成稳定电路223。电阻R8为UC3843芯片21第6引脚PWM驱动限流电阻。

Vt为斜率补偿经过三极管后的电压：

Tt为补偿斜率线性上升时间，同时也是UC3843芯片21的第6引脚输出高电平时间。

当UC3843芯片21的第6引脚输出高电压时，开关管T1导通，利用电感的特性，市电的能量装换到电感里面并有电感存储能量，负载LOAD由Cbus提供；当UC3843芯片21的第6引脚输出低电平时，开关管T1关断，利用电感的特性，释放能量与市电经过二极管D1提供负载LOAD和对电容Cbus充电。

依据上述原理，未设置软件补偿信号端子23和电阻R2时，针对于UC3843芯片21的第3引脚的电压可推导为以下等式：

Vcomp为UC3843芯片21的第1脚电压。

简化得到:

代入

进一步整理得：

当

从而

由于a1、a3、a4为常数，则输入电流Is跟随输入电压的波形，从而实现了PFC的效果。

加入软件补偿信号端子23和电阻R2后，根据UC3843芯片21的第3引脚的电压，推导出关系式：

对关系式进行整理得到：

其中，

将

当

其中

参照图3，本申请中一个实施例公开的PFC控制方法，包括：

S100，获取PFC控制系统的电路信息。

具体的，获取PFC控制系统的电路连接图信息；获取PFC控制系统中各个电子元件的参数信息。

其中，PFC控制系统的电路连接图信息由摄像头对PFC控制系统进行拍摄而获得，也可以由用户直接输入。对电路连接图信息进行图像处理，识别出各个电子元件的种类，然后通过网络得到PFC控制系统中各个电子元件的参数信息，参数信息也可以由用户直接输入获得。

S110，根据电路信息，得到关于市电电压与可调参数的等式。

具体的，根据电路连接图信息和各个电子元件的参数信息，推导出市电电压与可调参数的数学关系；根据市电电压与可调参数的数学关系，得到关于市电电压与可调参数的等式。

可调参数的等式为：

所述Vbus的大小通过Vbus控制端子进行调节，所述Vc的大小通过软件补偿信号端子进行调节。

S120，基于等式，根据市电电压的大小，对可调参数进行调节，用于驱使市电输入电压全范围满足标准的THDI。

参照图3和图4，具体的，基于等式，根据市电电压的大小，对可调参数进行调节，用于驱使市电输入电压全范围满足标准的THDI，包括以下步骤：

A1，当市电电压的电压值为220V时，将满足等式的母线电压Vbus和补偿点Vc电压作为基准；此时，母线电压Vbus的大小记录为A，补偿点Vc电压的大小记录为B。

A2，判断市电电压的电压值是否小于或大于220V，若市电电压的电压值小于220V，则进入A3；若市电电压的电压值大于220V，则进入A4。

A3，通过Vbus控制端子和软件补偿信号端子减小A和B，且使得等式成立；

A4，通过Vbus控制端子和软件补偿信号端子增大A和B，且使得等式成立。

以市电电压为220V时，A和B的取值作为基准，A和B均满足等式，然后根据市电电压变化，调节A和B的取值，使得等式一直成立即可，从而更快地完成调节，以便于进行PFC。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。