專利名稱：用于功率因數(shù)校正頻率跟蹤和參考產(chǎn)生的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及電動機(jī)控制系統(tǒng)和方法，并且更具體地涉及功率因數(shù)校正系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在此提供的背景技術(shù)說明用于一般地呈現(xiàn)本公開的背景的目的。在本背景技術(shù)部分中描述的當(dāng)前提名的發(fā)明人的工作以及否則不合適作為在提交時的現(xiàn)有技術(shù)的說明的方面既不明確地也不隱含地被承認(rèn)為相對于本公開的現(xiàn)有技術(shù)。在包括但是不限于加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)系統(tǒng)的各種各樣的工業(yè)和居住應(yīng)用中使用電動機(jī)。僅舉例而言，電動機(jī)可以驅(qū)動在HVAC系統(tǒng)中的壓縮機(jī)。也可以在HVAC 系統(tǒng)中實現(xiàn)一個或更多個另外的電動機(jī)。僅舉例而言，HVAC系統(tǒng)可以包括驅(qū)動與冷凝器相關(guān)聯(lián)的風(fēng)扇的另一個電動機(jī)?？梢栽贖VAC系統(tǒng)中包括另一個電動機(jī)，以驅(qū)動與蒸發(fā)器相關(guān)聯(lián)的風(fēng)扇。功率因數(shù)是在電路中的電流和電壓之間的關(guān)系或與存儲和向電源返回能量作比較而言電路如何有效地使用有效功率的指示器。功率因數(shù)可以被表達(dá)為在0和1之間的值。 電路的實際有效功率的使用除以由電路拉出的總的伏安會隨著功率因數(shù)接近1而增大。在不同實現(xiàn)方式中，可以實現(xiàn)功率因數(shù)校正(PFC)系統(tǒng)。PFC系統(tǒng)通常運(yùn)行以將電路的功率因數(shù)向1增大，由此與電路存儲和向電源返回的無功功率的數(shù)量作比較而言提高電路的有效功率的使用。

發(fā)明內(nèi)容
—種功率因數(shù)校正(PFC)系統(tǒng)包括周期確定模塊、頻率產(chǎn)生模塊、角度產(chǎn)生模塊、 信號產(chǎn)生模塊和角度校正模塊。所述周期確定模塊基于在輸入交流(AC)線信號的上升沿之間的時間來確定所述輸入AC線信號的周期。所述頻率產(chǎn)生模塊基于所述周期來產(chǎn)生頻率。角度產(chǎn)生模塊基于所述頻率來產(chǎn)生角度。信號產(chǎn)生模塊基于所述頻率和調(diào)整的角度來產(chǎn)生正弦參考信號。所述角度校正模塊基于所述角度和基于所述正弦參考信號的下降沿、 所述周期和所述輸入AC線信號的上升沿的比較來產(chǎn)生所述調(diào)整的角度。在其他特征中，上升沿模塊確定與所述輸入AC線信號的所述上升沿對應(yīng)的第一和第二時間戳，并且所述周期確定模塊基于在所述第一和第二時間戳之間的差來確定所述輸入AC線信號的所述周期。在其他特征中，逝去時間模塊測量自所述輸入AC線信號的上升沿起的逝去的時間，所述周期確定模塊基于當(dāng)檢測到所述輸入AC線信號的上升沿時的所述逝去的時間來確定所述輸入AC線信號的所述周期，并且所述周期確定模塊當(dāng)所確定的周期大于預(yù)定閾值時丟棄所確定的周期。在其他特征中，所述角度校正模塊基于誤差來產(chǎn)生角度調(diào)整，基于在所述正弦參考信號的下降沿的時間和在所述輸入AC線信號的上升沿后的所述周期的一半的時間之間的差來確定所述誤差，并且通過向所述角度增加所述角度調(diào)整來產(chǎn)生所述調(diào)整的角度。在其他特征中，相位誤差確定模塊基于下述部分的至少一個來確定誤差在(i) 所述正弦參考信號的下降沿的時間和(ii)所述輸入AC線信號的上升沿的時間外加所述周期的一半之間的差；以及在所述正弦參考信號的下降沿時，(i)所述周期的一半和(ii)自所述輸入AC線信號的上升沿起的逝去的時間的值之間的差。在其他特征中，增益模塊通過向所述誤差施加增益來產(chǎn)生第一輸出，飽和模塊通過選擇性地向所述第一輸出施加上限和下限中的至少一個來產(chǎn)生第二輸出，積分器模塊基于所述第二輸出的積分來產(chǎn)生所述角度調(diào)整，并且保持模塊防止所述積分器模塊在所述第二輸出在可接受值的預(yù)定范圍之外時積分所述第二輸出。在其他特征中，當(dāng)所述第二輸出在所述可接受值的預(yù)定范圍之外時，所述保持模塊將由所述積分器模塊接收的所述第二輸出替換為零值。在其他特征中，所述保持模塊當(dāng)所述第二輸出在所述可接受值的預(yù)定范圍之外時禁止所述積分器模塊的積分動作。在其他特征中，所述信號產(chǎn)生模塊基于具有所述頻率和所述調(diào)整的角度的自變量的第一三角函數(shù)來產(chǎn)生所述正弦參考信號。在其他特征中，所述信號產(chǎn)生模塊基于所述頻率和所述調(diào)整的角度的第二三角函數(shù)來產(chǎn)生所述正弦參考信號的梯度，并且基于將所述正弦參考信號和所述梯度分別乘以縮放因子來產(chǎn)生縮放參考信號和縮放梯度，其中，所述縮放因子包括三角常數(shù)和所述輸入AC線信號的統(tǒng)計測量的乘積。一種用于功率因數(shù)校正(PFC)的方法包括基于在輸入交流(AC)線信號的上升沿之間的時間來確定所述輸入AC線信號的周期，基于所述周期來產(chǎn)生頻率，基于所述頻率來產(chǎn)生角度，基于所述頻率和調(diào)整的角度來產(chǎn)生正弦參考信號，并且基于所述角度和基于所述正弦參考信號的下降沿、所述周期和所述輸入AC線信號的上升沿的比較來產(chǎn)生所述調(diào)整的角度。在其他特征中，所述方法包括確定與所述輸入AC線信號的所述上升沿對應(yīng)的第一和第二時間戳，并且基于在所述第一和第二時間戳之間的差來確定所述輸入AC線信號的所述周期。在其他特征中，所述方法包括測量自所述輸入AC線信號的上升沿起的逝去的時間，基于當(dāng)檢測到所述輸入AC線信號的上升沿時的所述逝去的時間來確定所述輸入AC線信號的所述周期，并且當(dāng)所確定的周期大于預(yù)定閾值時丟棄所確定的周期。在其他特征中，所述方法包括基于誤差來產(chǎn)生角度調(diào)整，基于在所述正弦參考信號的下降沿的時間和在所述輸入AC線信號的上升沿后的所述周期的一半的時間之間的差來確定所述誤差，并且通過向所述角度增加所述角度調(diào)整來產(chǎn)生所述調(diào)整的角度。在其他特征中，所述方法包括基于下述部分中的至少一個來確定所述誤差在 (i)所述正弦參考信號的下降沿的時間和(ii)所述輸入AC線信號的上升沿的時間外加所述周期的一半之間的差；以及，在所述正弦參考信號的下降沿時，(i)所述周期的一半和(ii)自所述輸入AC線信號的上升沿起的逝去的時間的值之間的差。在其他特征中，所述方法包括通過向所述誤差施加增益來產(chǎn)生第一輸出；通過選擇性地向所述第一輸出施加上限和下限中的至少一個來產(chǎn)生第二輸出；基于所述第二輸出的積分來產(chǎn)生所述角度調(diào)整；以及防止當(dāng)所述第二輸出在可接受值的預(yù)定范圍之外時積分所述第二輸出。在其他特征中，所述方法包括當(dāng)所述第二輸出在所述可接受值的預(yù)定范圍之外時，(i)將所述第二輸出替換為零值和(ii)禁止所述積分的至少一個。在其他特征中，所述方法包括基于具有所述頻率和所述調(diào)整的角度的自變量的第一三角函數(shù)來產(chǎn)生所述正弦參考信號。在其他特征中，所述方法包括基于所述頻率和所述調(diào)整的角度的第二三角函數(shù)來產(chǎn)生所述正弦參考信號的梯度；以及基于將所述正弦參考信號和所述梯度分別乘以縮放因子來產(chǎn)生縮放參考信號和縮放梯度，其中，所述縮放因子包括三角常數(shù)和所述輸入AC線信號的統(tǒng)計測量的乘積。一種用于功率因數(shù)校正(PFC)的方法包括接收輸入交流(AC)線信號；基于在所述輸入AC線信號的上升沿之間的時間來確定所述輸入AC線信號的周期；基于所述周期來產(chǎn)生頻率；基于所述頻率來產(chǎn)生角度；基于具有所述頻率和所述調(diào)整的角度的自變量的第一三角函數(shù)來產(chǎn)生正弦參考信號；基于所述頻率和所述調(diào)整的角度的第二三角函數(shù)來產(chǎn)生所述正弦參考信號的梯度；基于將所述正弦參考信號和所述梯度中的至少一個乘以縮放因子來縮放所述正弦參考信號和所述梯度中的至少一個；基于在所述正弦參考信號的下降沿的時間和在所述輸入AC線信號的上升沿后的所述周期的一半的時間之間的差來確定誤差；通過向所述誤差施加增益來產(chǎn)生第一輸出；通過向所述第一輸出選擇性地施加上限和下限中的至少一個來產(chǎn)生第二輸出；基于所述第二輸出的積分來產(chǎn)生角度調(diào)整；當(dāng)所述第二輸出在可接受值的預(yù)定范圍之外時防止所述第二輸出的所述積分；以及通過向所述角度增加所述角度調(diào)整來產(chǎn)生所述調(diào)整的角度。通過以下提供的詳細(xì)描述，本公開的其他適用領(lǐng)域?qū)⒆兊妹黠@。應(yīng)當(dāng)明白，詳細(xì)說明和具體示例意欲僅用于說明的目的，并且不意欲限制本公開的范圍。


通過詳細(xì)說明和附圖，變得更全面地明白本公開，在附圖中圖1是示例制冷系統(tǒng)的功能框圖；圖2是示例驅(qū)動控制器和示例壓縮機(jī)的功能框圖；圖3a_3c是示例功率因數(shù)校正(PFC)模塊的簡化示意圖；圖4a4c是示例逆變電源模塊和示例電動機(jī)的簡化示意圖；圖5是示例PFC控制模塊的功能框圖；圖6是示例脈寬調(diào)制(PWM)驅(qū)動模塊的功能框圖；圖7是示例電壓控制模塊的功能框圖；圖8是示例電流控制模塊的功能框圖；圖9是示例占空比轉(zhuǎn)換模塊的功能框圖；圖10是示例延遲補(bǔ)償模塊的功能框圖；圖11是示例電流平衡模塊的功能框圖lh-12b是示例參考產(chǎn)生模塊的功能框圖；以及圖13a_13b是用于產(chǎn)生參考數(shù)據(jù)的示例方法的流程圖。
具體實施例方式下面的描述在本質(zhì)上僅是說明性的，并且絕不意欲限制本公開、其應(yīng)用或使用。為了清楚的目的，在附圖使用相同的附圖標(biāo)號來識別類似的元件。在此使用的短語A、B和C 的至少一個應(yīng)當(dāng)被解釋為使用非排他邏輯或來表示邏輯(A或B或C)。應(yīng)當(dāng)明白，在不改變本公開的原理的情況下，可以以不同的順序來執(zhí)行在方法內(nèi)的步驟。在此使用的術(shù)語模塊可以指的是下述內(nèi)容、下述內(nèi)容的一部分或包括下述內(nèi)容 專用集成電路(ASIC)；電子電路；組合邏輯電路；現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)；執(zhí)行代碼的處理器(共享、專用或組)；提供所述功能的其他適當(dāng)?shù)牟考换蛏厦娴囊恍┗蛉康慕M合， 諸如在片上系統(tǒng)中。術(shù)語模塊可以包括存儲由處理器執(zhí)行的代碼的存儲器(共享、專用或組)。上面使用的術(shù)語代碼可以包括軟件、固件和/或微碼，并且可以指的是程序、例程、函數(shù)、類和/或?qū)ο?。上面使用的術(shù)語共享表示可以使用單個(共享)處理器來執(zhí)行來自多個模塊的一些或全部代碼。另外，可以通過單個(共享)存儲器來存儲來自多個模塊的一些或全部代碼。上面使用的術(shù)語組表示可以使用一組處理器來執(zhí)行來自單個模塊的一些或全部代碼。另外，可以使用一組存儲器來存儲來自單個模塊的一些或全部代碼?？梢酝ㄟ^由一個或更多個處理器執(zhí)行的一個或更多個計算機(jī)程序來實現(xiàn)在此所述的設(shè)備和方法。計算機(jī)程序包括在非暫時有形計算機(jī)可讀介質(zhì)上存儲的處理器可執(zhí)行指令。計算機(jī)程序也可以包括存儲的數(shù)據(jù)。非暫時有形計算機(jī)可讀介質(zhì)的非限定性示例是非易失性存儲器、磁存儲器和光學(xué)存儲器?，F(xiàn)在參考圖1，呈現(xiàn)了制冷系統(tǒng)100的功能框圖。制冷系統(tǒng)100可以包括壓縮機(jī) 102、冷凝器104、膨脹閥106和蒸發(fā)器108。根據(jù)本公開的原理，制冷系統(tǒng)100可以包括另外和/或替代的部件。另外，本公開適用于其他適當(dāng)類型的制冷系統(tǒng)，該其他適當(dāng)類型的制冷系統(tǒng)包括但是不限于加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)、熱泵、制冷和冷卻系統(tǒng)壓縮機(jī)102接收以蒸汽形式的制冷劑，并且壓縮制冷劑。壓縮機(jī)102向冷凝器104 提供加壓的以蒸汽形式的制冷劑。壓縮機(jī)102包括驅(qū)動泵的電動機(jī)。僅舉例而言，壓縮機(jī) 102的泵可以包括渦旋式壓縮機(jī)和/或往復(fù)式壓縮機(jī)。加壓的制冷劑的全部或一部分在冷凝器104內(nèi)被轉(zhuǎn)換為液體形式。冷凝器104將熱量從制冷劑傳開，由此冷卻制冷劑。當(dāng)制冷劑蒸汽被冷卻到小于飽和溫度的溫度時，制冷劑變換為液體(或液化)制冷劑。冷凝器104可以包括電風(fēng)扇，該電風(fēng)扇提高將熱量從制冷劑傳開的速率。冷凝器104經(jīng)由膨脹閥106向蒸發(fā)器108提供制冷劑。膨脹閥106控制向蒸發(fā)器 108提供制冷劑的流速。膨脹閥106可以包括恒溫膨脹閥或可以被例如系統(tǒng)控制器130電控制。由膨脹閥106引起的壓力降低可能使得液化制冷劑的一部分變換回蒸汽形式。以這種方式，蒸發(fā)器108可以接收制冷劑蒸汽和液化制冷劑的混合物。制冷劑吸收在蒸發(fā)器108中的熱量。液體制冷劑當(dāng)被加熱到大于制冷劑的飽和溫度的溫度時轉(zhuǎn)換為蒸汽形式。蒸發(fā)器108可以包括電風(fēng)扇，電風(fēng)扇提高向制冷劑的熱傳導(dǎo)的速率。設(shè)施120向制冷系統(tǒng)100提供電力。僅舉例而言，設(shè)施120可以在大約230伏特 (V)均方根(RMS)或在另一個適當(dāng)電壓提供單相交流(AC)電力。在各種實現(xiàn)方式中，設(shè)施 120可以在大約400伏特RMS或480伏特RMS在例如50或60Hz的線頻率提供三相電力。 設(shè)施120可以經(jīng)由AC線向系統(tǒng)控制器130提供AC電力。AC電力也可以經(jīng)由AC線被提供到驅(qū)動控制器132。系統(tǒng)控制器130控制制冷系統(tǒng)100。僅舉例而言，系統(tǒng)控制器130可以基于由各個傳感器(未示出)測量的用戶輸入和/或參數(shù)來控制制冷系統(tǒng)100。傳感器可以包括壓力傳感器、溫度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器等。傳感器也可以包括通過串行數(shù)據(jù)總線或其他適當(dāng)數(shù)據(jù)總線的、來自驅(qū)動控制的反饋信息，諸如電動機(jī)電流或扭矩。用戶接口 134向系統(tǒng)控制器130提供用戶輸入。用戶接口 134可以補(bǔ)充地或替代地向驅(qū)動控制器132提供用戶輸入。用戶輸入可以例如包括期望的溫度，關(guān)于風(fēng)扇(例如， 蒸發(fā)器風(fēng)扇)的操作的請求和/或其他適當(dāng)?shù)妮斎?。系統(tǒng)控制器130可以控制冷凝器104、 蒸發(fā)器108和/或膨脹閥106的風(fēng)扇的操作。驅(qū)動控制器132可以基于來自系統(tǒng)控制器130的命令來控制壓縮機(jī)102。僅舉例而言，系統(tǒng)控制器130可以指令驅(qū)動控制器132以特定速度操作壓縮機(jī)電機(jī)。在各個實現(xiàn)方式中，驅(qū)動控制器132也可以控制冷凝器風(fēng)扇。現(xiàn)在參見圖2，呈現(xiàn)了驅(qū)動控制器132和壓縮機(jī)102的功能框圖。電磁干擾(EMI) 濾波器202降低可能否則通過驅(qū)動控制器132射回AC線上的EMI。EMI濾波器202也可以濾波在AC線上承載的EMI。功率因數(shù)校正(PFC)模塊204接收被EMI濾波器202濾波的來自AC線的AC電力。 (參考圖3a、北和3c更詳細(xì)描述的)PFC模塊204整流AC電力，由此將AC輸入電力轉(zhuǎn)換為直流(DC)電力。在PFC模塊204的正和負(fù)端子處提供所產(chǎn)生的DC電力。PFC模塊204也選擇性地提供在輸入AC電力和產(chǎn)生的DC電力之間的功率因數(shù)校正。PFC模塊204選擇性地將AC電力升壓到大于AC電力的峰值電壓的DC電壓。僅舉例而言，PFC模塊204可以在無源模式中運(yùn)行，其中，所產(chǎn)生的DC電壓小于AC電力的峰值電壓。PFC模塊204也可以在有源模式下運(yùn)行，其中，所產(chǎn)生的DC電壓大于AC電力的峰值電壓。比AC電力的峰值電壓大的DC電壓可以被稱為升高的DC電壓。具有230V的RMS電壓的AC電力具有大約325VQ30V乘以2的平方根)的峰值電壓。僅舉例而言，當(dāng)從具有230V的RMS電壓的AC電力運(yùn)行時，PFC模塊204可以產(chǎn)生在大約350V和大約410V之間的升高的DC電壓。僅舉例而言，可以施加350V的下限以避免PFC 模塊204的不穩(wěn)定工作狀況。該限制可以例如隨著實際AC輸入電壓值而改變。在各個實現(xiàn)方式中，PFC模塊204能夠?qū)崿F(xiàn)比410V高的升高的DC電壓。然而，可以施加上限以改進(jìn)諸如在DC濾波器206中的部件的、在較高的電壓下經(jīng)歷較大應(yīng)力的部件的長期可靠性。在各個實現(xiàn)方式中，可以改變上限和/或下限。DC濾波器206濾波由PFC模塊204產(chǎn)生的DC電力。DC濾波器206最小化源自AC 電力向DC電力的轉(zhuǎn)換的、在DC電力中存在的紋波電壓。在各個實現(xiàn)方式中，DC濾波器206 可以包括在PFC模塊204的正和負(fù)端子之間連接的一個或更多個串聯(lián)或并聯(lián)的濾波器電容器。在這樣的實現(xiàn)方式中，PFC模塊204的正和負(fù)端子可以直接地連接到逆變電源模塊208的正和負(fù)端子。(參考圖^、4b和如更詳細(xì)所述的)逆變電源模塊208將由DC濾波器206濾波的DC電力轉(zhuǎn)換為向壓縮機(jī)電動機(jī)提供的AC電力。僅舉例而言，逆變電源模塊208將DC電力轉(zhuǎn)換為三相AC電力，并且向壓縮機(jī)102的電動機(jī)的三個相應(yīng)的繞組提供AC電力的相。在其他實現(xiàn)方式中，逆變電源模塊208可以將DC電力轉(zhuǎn)換為更多或更少的相的電力。DC-DC電源220也可以接收濾波的DC電力。DC-DC電源220將DC電力轉(zhuǎn)換為適合于各個部件和功能的一個或更多個DC電壓。僅舉例而言，DC-DC電源220可以將DC電力的電壓降低到適合于對于數(shù)字邏輯加電的第一 DC電壓和適合于控制在PFC模塊204內(nèi)的開關(guān)的第二 DC電壓。僅舉例而言，第二 DC電壓可以選擇性地被施加到開關(guān)的柵極端子。 在各個實現(xiàn)方式中，可以由另一個DC電源(未示出)提供DC電力，其例如是從電源230VAC 輸入經(jīng)由變壓器得出的DC電壓。在各個實現(xiàn)方式中，第一 DC電壓可以是大約3. 3V，并且第二 DC電壓可以是大約 15V。在各個實現(xiàn)方式中，DC-DC電源220也可以產(chǎn)生第三DC電壓。僅舉例而言，第三DC電壓可以是大約1. 2V?？梢允褂谜{(diào)壓器來從第一 DC電壓得出第三DC電壓。僅舉例而言，第三DC電壓可以用于核心數(shù)字邏輯，并且第一 DC電壓可以用于電動機(jī)控制模塊260和PFC 控制模塊250的輸入/輸出電路。PFC控制模塊250控制PFC模塊204，并且電動機(jī)控制模塊260控制逆變電源模塊 208。在各個實現(xiàn)方式中，PFC控制模塊250控制在PFC模塊204內(nèi)的開關(guān)的切換，并且電動機(jī)控制模塊260控制在逆變電源模塊208內(nèi)的開關(guān)的切換?？梢詫FC模塊204實現(xiàn)為具有1、2、3或更多的相。監(jiān)督者控制模塊270可以經(jīng)由通信模塊272與系統(tǒng)控制器130進(jìn)行通信。通信模塊272可以包括輸入/輸出端口和其他適當(dāng)部件，用于作為在系統(tǒng)控制器130和監(jiān)督者控制模塊270之間的接口。通信模塊272可以實現(xiàn)有線和/或無線協(xié)議。監(jiān)督者控制模塊270向PFC控制模塊250和電動機(jī)控制模塊260提供各種命令。 例如，監(jiān)督者控制模塊270可以向電動機(jī)控制模塊260提供命令的速度。命令的速度對應(yīng)于壓縮機(jī)102的電動機(jī)的期望的旋轉(zhuǎn)速度。在各個實現(xiàn)方式中，系統(tǒng)控制器130可以向監(jiān)督者控制模塊270提供命令的壓縮機(jī)速度。在各個實現(xiàn)方式中，監(jiān)督者控制模塊270可以基于經(jīng)由通信模塊272提供的輸入和/或由各個傳感器測量的參數(shù)(即，傳感器輸入)來確定或調(diào)整命令的壓縮機(jī)速度。監(jiān)督者控制模塊270也可以基于來自PFC控制模塊250和/或電動機(jī)控制模塊260的反饋來調(diào)整命令的壓縮機(jī)速度。監(jiān)督者控制模塊270也可以向PFC控制模塊250和/或電動機(jī)控制模塊260提供其他命令。例如，基于命令的速度，監(jiān)督者控制模塊270可以命令PFC控制模塊250來產(chǎn)生命令總線電壓。監(jiān)督者控制模塊270可以基于另外的輸入——諸如逆變電源模塊208的操作參數(shù)和輸入AC線的測量的電壓——來調(diào)整命令總線電壓。監(jiān)督者控制模塊270可以診斷在驅(qū)動控制器132的各個系統(tǒng)中的故障。僅舉例而言，監(jiān)督者控制模塊270可以從PFC控制模塊250和/或電動機(jī)控制模塊260接收故障信息。監(jiān)督者控制模塊270也可以經(jīng)由通信模塊272接收故障信息。監(jiān)督者控制模塊270可以管理在驅(qū)動控制器132和系統(tǒng)控制器130之間的故障的報告和清除。
響應(yīng)于故障信息，監(jiān)督者控制模塊270可以指令PFC控制模塊250和/或電動機(jī)控制模塊260進(jìn)入故障模式。僅舉例而言，在故障模式中，PFC控制模塊250可以暫停PFC 模塊204的開關(guān)的切換，而電動機(jī)控制模塊260可以暫停逆變電源模塊208的開關(guān)的切換。 另外，電動機(jī)控制模塊260可以直接地向PFC控制模塊250提供故障信息。以這種方式，PFC 控制模塊250可以響應(yīng)由電動機(jī)控制模塊260識別的故障，即使監(jiān)督者控制模塊270未正確地運(yùn)行，并且反之亦然。PFC控制模塊250可以使用脈寬調(diào)制(PWM)來控制在PFC模塊204中的開關(guān)。更具體地，PFC控制模塊250可以產(chǎn)生被施加到PFC模塊204的開關(guān)的PWM信號。PWM信號的占空比被改變以在PFC模塊204的開關(guān)中產(chǎn)生期望的電流?；谠跍y量的DC總線電壓和期望的DC總線電壓之間的誤差來計算期望電流。換句話說，計算期望電流以便實現(xiàn)期望的 DC總線電壓。期望的電流也可以基于實現(xiàn)期望的功率因數(shù)校正參數(shù)，諸如在PFC模塊204 中的電流波形的形狀。由PFC控制模塊250產(chǎn)生的PWM信號可以被稱為PFC PWM信號。電動機(jī)控制模塊260可以使用PWM控制在逆變電源模塊208中的開關(guān)，以便實現(xiàn)命令的壓縮機(jī)速度。由電動機(jī)控制模塊260產(chǎn)生的PWM信號可以被稱為逆變器PWM信號。 逆變器PWM信號的占空比控制通過壓縮機(jī)102的電動機(jī)的繞組的電流(即，電動機(jī)電流)。 電動機(jī)電流控制電動機(jī)扭矩，并且電動機(jī)控制模塊260可以控制電動機(jī)扭矩來實現(xiàn)命令的壓縮機(jī)速度。除了共享故障信息之外，PFC控制模塊250和電動機(jī)控制模塊260也可以共享數(shù)據(jù)。僅舉例而言，PFC控制模塊250可以從電動機(jī)控制模塊260接收數(shù)據(jù)，諸如負(fù)載、電動機(jī)電流、估計的電動機(jī)扭矩、逆變器溫度、逆變器PWM信號的占空比和其他適當(dāng)?shù)膮?shù)。PFC 控制模塊250也可以從電動機(jī)控制模塊260接收數(shù)據(jù)，諸如測量的DC總線電壓。電動機(jī)控制模塊260可以從PFC控制模塊250接收數(shù)據(jù)，諸如AC線電壓、通過PFC模塊204的電流、 估計的AC功率、PFC溫度、命令總線電壓和其他適當(dāng)?shù)膮?shù)。在各個實現(xiàn)方式中，可以在集成電路(IC) 280上實現(xiàn)PFC控制模塊250、電動機(jī)控制模塊260和監(jiān)督者控制模塊270的一些或全部。僅舉例而言，IC 280可以包括數(shù)字信號處理器(DSP)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、微處理器等。在各個實現(xiàn)方式中，可以在IC 280 中包括另外的部件。另外，可以在IC 280外部——例如在第二 IC中或在分立電路中—— 實現(xiàn)在圖2中的IC 280內(nèi)示出的各個功能。僅舉例而言，監(jiān)督者控制模塊270可以與電動機(jī)控制模塊260集成。圖3a是PFC模塊204的示例實現(xiàn)方式的示意圖。PFC模塊204經(jīng)由第一和第二 AC輸入端子302和304來接收AC電力。AC電力可以例如是由EMI濾波器202輸出的AC 電力。在各個實現(xiàn)方式中，在第一和第二 AC輸入端子302和304處的信號可以都是相對于大地是時變的。PFC模塊204經(jīng)由正DC端子306和負(fù)DC端子308向DC濾波器206和逆變電源模塊208輸出DC電力。第一整流器二極管310的陽極連接到第二 AC輸入端子304，并且第一整流器二極管310的陰極連接到正DC端子306。第二整流器二極管312的陽極連接到負(fù)DC端子308， 并且第二整流器二極管312的陰極連接到第二 AC輸入端子304。整流器二極管310和312 的每一個可以被實現(xiàn)為一個或更多個單獨的串聯(lián)或并聯(lián)的二極管。開關(guān)塊320連接在正和負(fù)DC端子306和308之間。開關(guān)塊320包括第一 PFC分支330，第一 FPC分支330包括第一和第二開關(guān)332和334。開關(guān)332和334每一個包括第一端子、第二端子和控制端子。在各個實現(xiàn)方式中，開關(guān)332和334的每一個可以被實現(xiàn)為絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。在這樣的實現(xiàn)方式中，第一、第二和控制端子可以分別對應(yīng)于集電極、發(fā)射極和柵極端子。第一開關(guān)332的第一端子連接到正DC端子306。第一開關(guān)332的第二端子連接到第二開關(guān)334的第一端子。第二開關(guān)334的第二端子可以連接到負(fù)DC端子308。在各個實現(xiàn)方式中，第二開關(guān)334的第二端子可以經(jīng)由分流電阻器380來連接到負(fù)DC端子308，以使得能夠測量流過第一 PFC分支330的電流。開關(guān)332和334的控制端子從PFC控制模塊250接收大體互補(bǔ)的PFCPWM信號。換句話說，向第一開關(guān)332提供的PFC PWM信號在極性上與向第二開關(guān)334提供的PFC PWM 信號相反。當(dāng)開關(guān)332和334之一的接通與開關(guān)332和334的另一個的關(guān)斷交迭時，短路電流可能流動。因此，開關(guān)332和334兩者可以在開關(guān)332和334的任何一個接通之前的空載時間期間關(guān)斷。因此，大體互補(bǔ)意味著兩個信號在它們的周期的大部分是相反的。然而，在轉(zhuǎn)換周圍，兩個信號可以在某個交迭時間段低或高。第一 PFC分支330也可以包括分別與開關(guān)332和334反并聯(lián)的第一和第二二極管 336和338。換句話說，第一二極管336的陽極連接到第一開關(guān)332的第二端子，并且，第一二極管336的陰極連接到第一開關(guān)332的第一端子。第二二極管338的陽極連接到第二開關(guān)334的第二端子，并且，第二二極管338的陰極連接到第二開關(guān)334的第一端子。開關(guān)塊320可以包括一個或更多個另外的PFC分支。在各個實現(xiàn)方式中，開關(guān)塊 320可以包括一個另外的PFC分支。如圖3a中所示，開關(guān)塊320包括第二和第三PFC分支 350和360?？梢曰谛阅芎统杀緛磉x擇在開關(guān)塊320中包括的PFC分支的數(shù)量。僅舉例而言，當(dāng)PFC分支的數(shù)量增加時，在PFC模塊204的DC輸出中的紋波(電壓和電流)的幅度可能降低。另外，當(dāng)PFC分支的數(shù)量增加時，在AC線電流中的紋波電流的數(shù)量可能降低。 然而，當(dāng)PFC分支的數(shù)量增加時，部件成本和實現(xiàn)方式復(fù)雜度可能增加。開關(guān)塊320的第二和第三PFC分支350和360可以類似于第一 PFC分支330。僅舉例而言，第二和第三PFC分支350和360可以每一個包括開關(guān)332和334、二極管336和 338的相應(yīng)部件以及以與第一 PFC分支330相同方式連接的相應(yīng)的分流電阻器。向另外的PFC分支的開關(guān)提供的PFC PWM信號也可以在本質(zhì)上是互補(bǔ)的。向另外的PFC分支提供的PFC PWM信號可以彼此相移，并且相對于向第一 PFC分支330提供的 PFC PWM信號相移。僅舉例而言，可以通過將360度(° )除以PFC分支的數(shù)量來確定PFC PWM信號的相移。例如，當(dāng)開關(guān)塊320包括三個PFC分支時，PFC PWM信號可以彼此相移 120° (或?qū)τ陔p相180°或?qū)τ谒南?0°等)。將PFC PWM信號相移可以消除在AC線電流以及DC輸出中的紋波。PFC模塊204包括第一電感器370。第一電感器370連接在第一 AC輸入端子302 和第一開關(guān)332的第二端子之間。另外的電感器可以將第一 AC輸入端子302連接到另外的PFC分支。僅舉例而言，圖3a示出將第一 AC輸入端子302分別連接到第二和第三PFC 分支360和360的第二電感器372和第三電感器374。可以在分流電阻器380上測量電壓，以根據(jù)歐姆定律確定通過第一 PFC分支330 的電流。諸如運(yùn)算放大器的放大器(未示出)可以放大在分流電阻器380上的電壓。可以數(shù)字化、緩沖和/或濾波放大的電壓以確定通過第一 PFC分支330的電流?？梢允褂孟鄳?yīng)的分流電阻器來確定通過其他PFC分支的電流。作為補(bǔ)充或替代，電阻器382可以與負(fù)DC端子308串聯(lián)，如圖北中所示。通過電阻器382的電流因此可以指示從PFC模塊204輸出的總的電流?？梢曰谕ㄟ^PFC分支 330,350和360的電流的已知相位定時的總電流來推斷通過PFC分支330、350和360的每一個的電流?？梢允褂糜糜跍y量或感測通過PFC分支330、350和360的任何一個或全部的電流的任何方法。例如，在各個實現(xiàn)方式中，可以使用電流傳感器387(如圖3c中所示)來測量通過第一 PFC分支330的電流。僅舉例而言，可以與第一電感器370串聯(lián)地實現(xiàn)電流傳感器387。在各個實現(xiàn)方式中，電流傳感器387可以包括霍爾效應(yīng)傳感器，其基于在第一電感器370周圍的磁通來測量通過第一 PFC分支330的電流。也可以分別使用相關(guān)聯(lián)的電流傳感器388和389來測量通過PFC分支350和360的電流。PFC模塊204也可以包括第一和第二旁路二極管390和392。第一旁路二極管390 的陽極連接到第一 AC輸入端子302，并且第一旁路二極管390的陰極連接到正DC端子306。 第二旁路二極管392的陽極連接到負(fù)DC端子308，并且第二旁路二極管392的陰極連接到第一 AC輸入端子302。旁路二極管390和392可以是功率二極管，該功率二極管可以被設(shè)計來在低頻下運(yùn)行，該低頻例如是小于大約IOOHz或大約200Hz的頻率。旁路二極管390和392的電阻可以小于電感器370、372和374的電阻。因此，當(dāng)在開關(guān)塊320中的開關(guān)332和334未接通時，電流可以流過旁路二極管390和392，而不是二極管336和338。當(dāng)PFC模塊204運(yùn)行以產(chǎn)生升高的DC電壓時，該升高的DC電壓將大于在AC線上的峰值電壓。旁路二極管390和392因此不被前向偏置，并且仍然保持不活動。旁路二極管390和392可以提供雷擊保護(hù)和功率突增保護(hù)。在各個實現(xiàn)方式中，可以使用在單個包中的整流二極管310和312來實現(xiàn)旁路二極管390和392。僅作為示例，可以將Vishay型號^MT或36MT或國際整流器型號^MB或 36MB用作旁路二極管390和392與整流二極管310和312。整流二極管310和312承載電流，而不論P(yáng)FC模塊204是否產(chǎn)生升高的DC電壓。因此，在各個實現(xiàn)方式中，可以將整流二極管310和312的每一個實現(xiàn)為并聯(lián)的兩個物理二極管。電流傳感器可以用于測量與電感器370、372和374串聯(lián)的PFC相電流?，F(xiàn)在參見圖4a，呈現(xiàn)了電動機(jī)400和逆變電源模塊208的示例實現(xiàn)方式的簡化示意圖。電動機(jī)400是圖2的壓縮機(jī)102的部件。然而，圖的原理可以適用于其他電動機(jī)，包括冷凝器104的電動機(jī)。逆變電源模塊208包括開關(guān)塊402。在各個實現(xiàn)方式中， 可以使用類似的零件實現(xiàn)開關(guān)塊402和PFC模塊204的開關(guān)塊320。僅舉例而言，在圖如中，第一逆變器分支410包括第一和第二開關(guān)420和422與第一和第二二極管似4和426， 它們與圖3a的開關(guān)332和334與二極管336和338類似地布置。開關(guān)塊402經(jīng)由正DC端子404和負(fù)DC端子406來從DC濾波器206接收濾波的 DC電壓。第一開關(guān)420的第一端子可以連接到正DC端子404，而第二開關(guān)422的第二端子可以連接到負(fù)DC端子406。開關(guān)420和422的控制端子從電動機(jī)控制模塊260接收大體互補(bǔ)的逆變器PWM信號。
開關(guān)塊402可以包括一個或更多個另外的逆變器分支。在各個實現(xiàn)方式中，開關(guān)塊402可以包括用于電動機(jī)400的每一個相或繞組的一個逆變器分支。僅舉例而言，開關(guān)塊 402可以包括第二和第三逆變器分支430和440，如圖乜中所示。逆變器分支410、430和 440可以分別向電動機(jī)400的繞組450、452和妨4提供電流。繞組妨4、452和450可以分別被稱為繞組a、b和C。向繞組妨4、452和450施加的電壓可以分別被稱為Na、Vb和Vc。 通過繞組妨4、452和450的電流可以分別被稱為la、Ib和Ic。僅舉例而言，繞組450、452和妨4的第一端子可以連接到公共節(jié)點。繞組450、452 和妨4的第二端子可以分別連接到逆變器分支410、430和440的第一開關(guān)420的第二端子。逆變電源模塊208也可以包括與第一逆變器分支410相關(guān)聯(lián)的分流電阻器460。 分流電阻器460可以連接在第二開關(guān)422的第二端子和負(fù)DC端子406之間。在各個實現(xiàn)方式中，相應(yīng)的分流電阻器可以位于逆變器分支430和440的每一個與負(fù)DC端子406之間。 僅舉例而言，可以基于在第一逆變器分支410的分流電阻器460上的電壓來確定通過電動機(jī)400的第一繞組450的電流。在各個實現(xiàn)方式中，可以省略逆變器分支410、430或440 之一的分流電阻器。在這樣的實現(xiàn)方式中，可以基于剩余的分流電阻器的測量來推斷電流。作為補(bǔ)充或替代，電阻器462可以與負(fù)DC端子406串聯(lián)，如圖4b中所示。因此，通過電阻器462的電流可以指示由逆變電源模塊208消耗的總電流?？梢曰谕ㄟ^逆變器分支410、430和440的電流的已知相位定時來從總電流推斷通過逆變器分支410、430和440 的每一個的電流?？梢栽?007年3月20日授權(quán)的、共同轉(zhuǎn)讓的美國專利No. 7，193，388中找到確定在逆變器中的電流的進(jìn)一步討論，該文通過引用被整體包含在此?？梢允褂糜糜跍y量或感測通過逆變器分支410、430和440的任何一個或全部的電流的任何方法。例如，在各個實現(xiàn)方式中，可以使用(在圖4c中所示的)電流傳感器487 來測量通過第一逆變器分支410的電流。僅舉例而言，可以在第一逆變器分支410和第一繞組450之間實現(xiàn)電流傳感器487。也可以分別使用相關(guān)聯(lián)的電流傳感器488和489來測量流過逆變器分支430和440的電流。在各個實現(xiàn)方式中，電流傳感器可以與逆變器分支 410,430和440的兩個相關(guān)聯(lián)?？梢曰谠陔妱訖C(jī)繞組中的電流的和為0的假設(shè)來確定通過逆變器分支410、430和440的另一個的電流。現(xiàn)在參見圖5，示出PFC控制模塊250的示例實現(xiàn)方式的功能框圖。PFC控制模塊 250接收可以來自圖2的監(jiān)督者控制模塊270的命令總線電壓。飽和模塊504可以向命令總線電壓施加限制。在此使用的飽和模塊可以選擇性地強(qiáng)制下限、上限、上限和下限或不強(qiáng)制任何限制。可以預(yù)定上限和下限，并且/或者可以基于各種因素來更新上限和下限。僅舉例而言，如果正在強(qiáng)制上限，則當(dāng)命令總線電壓大于上限時，飽和模塊504將命令總線電壓限制為上限。類似地，如果正在強(qiáng)制下限，則當(dāng)命令總線電壓小于下限時，飽和模塊504將命令總線電壓限制為下限。在各個實現(xiàn)方式中，可以基于電路部件的推薦的操作參數(shù)來設(shè)置上限。僅舉例而言，可以基于在DC濾波器206中的電容器的期望的使用期限預(yù)期來設(shè)置上限。僅舉例而言， 上限可以是410V。上限可以被降低以提高PFC控制模塊250的預(yù)期工作期限。然而，降低上限可能限制電動機(jī)400在高負(fù)載下可以獲得的速度。速率限制器模塊508接收被飽和模塊504限制的命令總線電壓。速率限制器模塊508限制被限制的命令總線電壓的改變速率，并且輸出期望的總線電壓。所施加的速率限制減少了在期望的總線電壓中的快速改變，該快速改變否則可能引起在電流上的快速改變。在電流上的快速改變可能引起輸入的AC線下垂，并且也可以引起振蕩和其他控制不穩(wěn)定。PFC使能模塊512從圖2的監(jiān)督者控制模塊270接收使能請求，并且基于該使能請求來產(chǎn)生同步使能信號。同步使能信號可以與AC線的過零同步。同步使能信號可以與AC 線的過零同步，以便最小化當(dāng)使能PFC控制模塊250時在電流上的突然跳躍。該電流跳躍可能導(dǎo)致控制不穩(wěn)定，并且可能向AC線引入失真，諸如陷波。因為AC線可能有噪聲，使得難以在真實的過零和噪聲之間區(qū)分，所以可以使用參考信號來確定過零。通過參考產(chǎn)生模塊520來產(chǎn)生參考信號。參考產(chǎn)生模塊520接收AC 信號，并且產(chǎn)生被鎖定到AC信號的相位和頻率而沒有AC信號的噪聲和其他失真的正弦參考信號。進(jìn)入PFC控制模塊250的AC信號可以是實際AC線的隔離的、縮小的和數(shù)字化的版本。在各個實現(xiàn)方式中，可以在離散的時間產(chǎn)生正弦參考信號，通過求取其自變量是從AC線確定的相位和頻率的、諸如正弦或余弦的正弦函數(shù)來產(chǎn)生在參考信號上的每一個點。可以在每一個時間步長重新計算相位和頻率，并且因此，結(jié)果產(chǎn)生的正弦參考信號可以不是純正弦波。相反，相移和頻率可以在周期的過程上改變。相位和頻率可以都被例如速率限制器低通濾波，使得在相位或頻率上沒有突變。參考產(chǎn)生模塊520輸出至少包括正弦參考信號的參考數(shù)據(jù)。參考數(shù)據(jù)也可以包括參考信號的頻率、參考信號的周期、參考信號的時變角度和/或參考信號的時變導(dǎo)數(shù)(或梯度)。可以通過將參考信號求微分來產(chǎn)生梯度。替代地，可以使用其自變量是確定的相位和頻率的余弦函數(shù)來產(chǎn)生梯度?？梢砸岳缤ㄟ^使用三角恒等式的其他方式來產(chǎn)生梯度。例如，可以使用其自變量是確定的頻率和90度加確定的相位的正弦函數(shù)來產(chǎn)生梯度。參考數(shù)據(jù)也可以包括梯度和/或參考信號的縮放版本?？s放因子可以基于AC線的峰值電壓。因為直接地測量峰值電壓可能受到在AC線上的噪聲的影響，可以替代地通過將(較少受到噪聲的影響的)平均電壓乘以Pi/2來確定峰值電壓。在此使用的平均電壓指的是平均絕對電壓，因為在不應(yīng)用絕對值函數(shù)的情況下，以零為中心的正弦曲線的平均值將是0。在各個實現(xiàn)方式中，參考信號可以是在-1和1之間改變的單位信號。在各個實現(xiàn)方式中，角度也可以在對應(yīng)于在弧度上的-η和η的-1和1之間改變。雖然周期和頻率是簡單的倒數(shù)，但是它們都可以被提供，以避免必須隨后執(zhí)行另一個計算量大的相除以從一個得出另一個?？梢允褂妙l率來確定在AC線的單個循環(huán)上的平均值。取代將值求和并且除以周期，可以將求和的值乘以頻率，這在數(shù)學(xué)上等同，但是不太計算量大。在啟動時，PFC使能模塊512輸出在無效狀態(tài)中的同步使能信號。在PFC使能模塊512從監(jiān)督者控制模塊270接收使能請求后，PFC使能模塊512等待參考數(shù)據(jù)指示AC線在過零。PFC使能模塊512可以然后將同步使能信號設(shè)置為有效狀態(tài)。在各個實現(xiàn)方式中， PFC使能模塊512可以僅在上升的過零或僅在下降的過零處將同步使能信號改變?yōu)橛行顟B(tài)。當(dāng)同步使能信號從無效狀態(tài)向有效狀態(tài)轉(zhuǎn)換時，速率限制器模塊508可以初始將測量的總線電壓輸出為期望的總線電壓。隨后，速率限制器模塊508可以將期望的總線電壓以斜坡變化為由飽和模塊504限制的命令總線電壓。通過速率限制器模塊508施加的速率限制來確定斜坡的斜率。雖然被描述為施加線性速率限制，但是可以使用諸如低通濾波器的任何適當(dāng)?shù)奶娲穪韺崿F(xiàn)速率限制器模塊508。PFC使能模塊512可以接收關(guān)于圖2的電動機(jī)控制模塊260的操作的信息。僅舉例而言，電動機(jī)控制模塊260可以向PFC使能模塊512提供逆變器操作信號。當(dāng)逆變器操作信號指示逆變電源模塊208未運(yùn)行時，PFC使能模塊512可以將同步使能信號設(shè)置為無效狀態(tài)。在正常操作下，當(dāng)逆變電源模塊208未運(yùn)行時，監(jiān)督者控制模塊270將使能請求設(shè)置為無效狀態(tài)。然而，為了防止監(jiān)督者控制模塊270的誤操作，PFC使能模塊512可以本身監(jiān)控逆變器操作信號。直接地監(jiān)控逆變器操作信號可以允許對于逆變電源模塊208的停止的更快響應(yīng)。PFC使能模塊512也輸出立即使能信號，PWM驅(qū)動模塊530接收這個立即使能信號。當(dāng)立即使能信號在有效狀態(tài)中時，PWM驅(qū)動模塊530向圖2的PFC模塊204的開關(guān)輸出PWM信號。當(dāng)立即使能信號在無效狀態(tài)中時，PWM驅(qū)動模塊530暫停輸出PFC PWM信號。 在同步使能信號在無效狀態(tài)中的任何時間，該立即使能信號被設(shè)置為無效狀態(tài)。可以存在其間同步使能信號在無效狀態(tài)中并且立即使能信號在無效狀態(tài)中的時間。這允許暫時停止PFC控制模塊250。僅舉例而言，當(dāng)請求的PWM占空比在可接受的范圍之外時，PFC使能模塊512可以將立即使能信號設(shè)置為無效狀態(tài)。作為補(bǔ)充或替代，當(dāng)請求負(fù)電流需求時，PFC使能模塊512可以將立即使能信號設(shè)置為無效狀態(tài)，如下所述。而且，當(dāng)來自參考產(chǎn)生模塊520的參考信號與AC信號相當(dāng)大地不同時，PFC使能模塊512可以將立即使能信號設(shè)置為無效狀態(tài)。在這些情況下的每一個中，立即使能信號當(dāng)該條件存在時，可以被設(shè)置為無效狀態(tài)，并且一旦該條件不再存在則被重新設(shè)置到有效狀態(tài)。在該條件結(jié)束后或當(dāng)滿足一個或更多個另外的條件時，諸如在預(yù)定時間長度后或當(dāng)滿足更多的嚴(yán)格誤差閾值時，可以將立即使能信號立即設(shè)置到有效狀態(tài)。電壓控制模塊540從速率限制器模塊508接收期望的總線電壓，并且接收測量的總線電壓。電壓控制模塊540執(zhí)行誤差控制算法來最小化在期望的總線電壓和測量的總線電壓之間的差。電壓控制模塊540基于該誤差來產(chǎn)生控制值?？刂浦涤糜诖_定穩(wěn)態(tài)電流需求。這個穩(wěn)態(tài)電流需求被基于參考信號轉(zhuǎn)換為正弦電流。這個瞬時電流被稱為無偏移期望瞬時電流。求和模塊546將來自DC偏移模塊550的DC校正因數(shù)加到無偏移期望瞬時電流， 以產(chǎn)生期望的瞬時電流。DC偏移模塊550接收用于PFC模塊204的每一個相位的測量電流值。雖然在此僅為了說明的目的而描述了三相PFC模塊，但是本公開的原理適用于具有1、 2或更多相的PFC模塊。DC偏移模塊550 —起平均在AC信號的一個循環(huán)(一個周期)上的三個相電流，以確定從AC信號正在拉出的DC電流的數(shù)量。DC偏移模塊550產(chǎn)生DC校正因數(shù)，以便將計算的DC電流的數(shù)量減少為0。DC偏移模塊550可以接收同步使能信號，該同步使能信號當(dāng)使能PFC控制模塊250時重新設(shè)置DC偏移模塊550的操作。電流控制模塊560接收來自求和模塊546的期望瞬時電流和第一相電流。電流控制模塊560執(zhí)行誤差控制算法，以最小化在第一相電流和期望的瞬時電流之間的差。通過PFC模塊204的給定相的電流可以源自在與那個相對應(yīng)的電感器上產(chǎn)生的電壓。電流控制模塊560因此產(chǎn)生期望的瞬時電壓，以便向期望的瞬時電流調(diào)整第一相電流。 當(dāng)立即使能信號在無效狀態(tài)中時或當(dāng)立即使能信號從無效狀態(tài)向有效狀態(tài)轉(zhuǎn)換時，電流控制模塊560可以重新設(shè)置其誤差控制算法。占空比轉(zhuǎn)換模塊570接收期望的瞬時電壓。占空比轉(zhuǎn)換模塊570產(chǎn)生PWM占空比，該P(yáng)WM占空比被計算來產(chǎn)生被施加到在PFC模塊204的第一相中的開關(guān)時的期望瞬時電壓。在各個實現(xiàn)方式中，占空比轉(zhuǎn)換模塊570可以對于PFC模塊204的每一個相產(chǎn)生不同的期望瞬時占空比。通過當(dāng)前DC總線電壓和AC信號的當(dāng)前電壓來建立在向開關(guān)施加的占空比和在對應(yīng)的電感器上出現(xiàn)的電壓之間的關(guān)系。因此，在給定測量的總線電壓和AC信號的當(dāng)前電壓的情況下，占空比轉(zhuǎn)換模塊570可以確定將產(chǎn)生期望的瞬時電壓的期望的瞬時占空比。然而，在PFC控制模塊250中存在的延遲可能使得期望的瞬時占空比不正確。例如，在向PFC模塊204施加期望的瞬時占空比的時間之前，AC信號的值可能已經(jīng)改變。另夕卜，在測量AC信號的時間和當(dāng)測量值被處理時的時間之間可能存在延遲?？梢员辉黾觼碛糜诳刂品€(wěn)定性的濾波器可能引入另外的延遲。為了校正這些延遲，占空比轉(zhuǎn)換模塊570可以不基于AC信號的當(dāng)前值而是基于AC 信號的預(yù)測未來值來產(chǎn)生期望的瞬時占空比。延遲補(bǔ)償模塊580可以向占空比轉(zhuǎn)換模塊 570輸出AC信號的預(yù)測版本。PFC模塊204的三個相可以被在三相系統(tǒng)中的彼此相位相差120度的PFC PWM信號驅(qū)動。在兩相系統(tǒng)中，PFC模塊204的兩個相可以被彼此相位相差180度的PFC PWM信號驅(qū)動。從當(dāng)請求在PWM占空比上的改變時直到在到達(dá)PFC模塊204的開關(guān)的PFC PWM信號中反映出該改變的延遲可以對于PFC模塊204的每一個相不同。結(jié)果，延遲補(bǔ)償模塊580可以提供AC信號的不同版本，每一個版本提前略微不同的數(shù)量，該略微不同的數(shù)量考慮了在PFC PWM信號之間的相差。延遲補(bǔ)償模塊580可以基于AC信號的預(yù)設(shè)值和其當(dāng)前的斜率或梯度來預(yù)測AC信號的未來值。因為AC信號可能有噪聲，所以瞬時導(dǎo)數(shù)可能不提供AC信號的未來值的精確的預(yù)測。在各個實現(xiàn)方式中，諸如移動平均或低通濾波器的濾波器可以被應(yīng)用到AC信號。在各個其他實現(xiàn)方式中，來自參考產(chǎn)生模塊520的參考信號的導(dǎo)數(shù)或梯度可以被用作AC信號的斜率的更穩(wěn)定的表示。因為參考信號被鎖相到AC信號，所以這應(yīng)當(dāng)是足夠的估計。然后， 延遲補(bǔ)償模塊580通過沿著參考信號的當(dāng)前斜率從AC信號的當(dāng)前值推算來預(yù)測AC信號的未來值。電流平衡模塊590可以減少在PFC模塊204的相中的電流之間的差。被稱為相A 的相之一可以被選擇為參考相。剩余的相因此被稱為次要相。在三相PFC模塊中，剩余的兩相被稱為相B和相C。電流平衡模塊590使用在相A中的電流來作為參考，并且試圖控制相B和相C電流來匹配相A電流。可以基于在AC信號的單個循環(huán)上的統(tǒng)計測量來比較相電流。例如，統(tǒng)計測量可以是峰值、均方值、均方根值或平均絕對值。為了調(diào)整相位B和C的電流，電流平衡模塊590對于相B和C的每一個向延遲補(bǔ)償模塊580提供提前量調(diào)整信號。延遲補(bǔ)償模塊580接收這兩個提前量調(diào)整信號，并且分別調(diào)整對于相B和C提供的AC信號的提前量的數(shù)量。
因此，電流平衡模塊590可以通過改變由占空比轉(zhuǎn)換模塊570使用的AC信號的提前量的數(shù)量來調(diào)整在相B和C中的電流的相對數(shù)量，以計算期望的瞬時占空比。電流平衡模塊590可以試圖實現(xiàn)在三相的測量電流之間的零差。當(dāng)同步使能信號從無效狀態(tài)向有效狀態(tài)轉(zhuǎn)換時，電流平衡模塊590可以重新設(shè)置提前量調(diào)整信號。PWM驅(qū)動模塊530接收其中每一個對應(yīng)于三相之一的瞬時占空比，并且對于每一個相產(chǎn)生互補(bǔ)的開關(guān)控制信號。因此，對于具有三相的諸如在圖5中所示的系統(tǒng)，將產(chǎn)生6 個開關(guān)控制信號。現(xiàn)在參見圖6，示出PWM驅(qū)動模塊530的示例實現(xiàn)方式的功能框圖。PWM驅(qū)動模塊 530包括第一、第二和第三PWM模塊604,608和612。PWM模塊604,608和612接收立即使能信號，并且當(dāng)立即使能信號在無效狀態(tài)中時禁止它們的輸出。當(dāng)立即使能信號在有效狀態(tài)中時，PWM模塊604、608和612輸出具有分別由期望的瞬時占空比A、B和C指定的占空比的脈寬調(diào)制信號。因為PFC模塊204的每一個相包括互補(bǔ)開關(guān)，所以分別通過逆變器6對、6觀和632來產(chǎn)生PWM模塊604、608和612的輸出的互補(bǔ)版本。如果使用嚴(yán)格互補(bǔ)的控制信號來控制在給定的PFC相中的互補(bǔ)開關(guān)，則在關(guān)斷的一個開關(guān)和接通的另一個開關(guān)之間可能有一些交迭。當(dāng)兩個開關(guān)都接通時，不期望的短路電流可能流動。因此，空載時間調(diào)整模塊640相對于一個信號的關(guān)斷時間偏移另一個控制信號的接通時間。僅舉例而言，空載時間調(diào)整模塊640可以略微提前離開(有效至無效)控制信號， 并且略微延遲到來(無效至有效)控制信號。以這種方式，避免了在互補(bǔ)開關(guān)的導(dǎo)通時間之間的任何交迭?？蛰d時間調(diào)整模塊640的輸出被提供到PFC模塊204的開關(guān)。參見圖7，示出電壓控制模塊540的示例實現(xiàn)方式的功能框圖。電壓控制模塊MO 包括誤差控制模塊710，其接收來自速率限制器模塊508的期望的總線電壓和測量的總線電壓。誤差控制模塊710產(chǎn)生控制值，該控制值被計算來最小化在期望的總線電壓和測量的總線電壓之間的差?？刂浦悼梢员伙柡湍K720調(diào)整。飽和模塊720的輸出被電流轉(zhuǎn)換模塊730接收，電流轉(zhuǎn)換模塊730將控制值轉(zhuǎn)換為電流需求。為了線性化電流需求，電流轉(zhuǎn)換模塊730可以將控制值除以AC信號的測量參數(shù)。 僅舉例而言，測量的參數(shù)可以是AC信號的絕對值的平均值或AC信號的均方根值。因此，當(dāng)測量的參數(shù)增大時，電流需求減少。結(jié)果，電流轉(zhuǎn)換模塊730當(dāng)AC信號較小時自動地應(yīng)用與對于提高的電流的需要對應(yīng)的適當(dāng)?shù)男Ｕ８孪拗颇K740可以限制在來自電流轉(zhuǎn)換模塊730的電流需求上的改變以與AC 信號的參考點保持一致。例如，更新限制模塊740可以將在電流需求上的改變限制為僅出現(xiàn)在AC信號的上升的過零或下降的過零處——即，每一個循環(huán)一次。通過將更新速率限制為每一個循環(huán)一次，PFC控制模塊250在每個AC循環(huán)上均勻地控制PFC模塊204。貫穿AC 循環(huán)的均勻控制趨向于引起從AC線的正和負(fù)部分拉出對稱的功率，由此避免電流和功率不平衡。電流或功率不平衡可能導(dǎo)致從AC線拉出DC電流。在各個實現(xiàn)方式中，更新限制模塊740可以將在電流需求上的改變限制為在AC信號的任何一個過零處出現(xiàn)——即，每半個循環(huán)一次。作為另一個替代，更新限制模塊740可以將在電流需求上的改變限制為AC信號的其他遞增，諸如每四分之一循環(huán)一次。僅舉例而言，更新限制模塊740可以在諸如每一個循環(huán)一次的更限制的更新速率下運(yùn)行，并且然后適于更快的更新速率，諸如每四分之一循環(huán)一次?？梢曰谪?fù)載來執(zhí)行這種適應(yīng)。僅舉例而言，在負(fù)載上的大改變可以使得更新限制模塊740提高更新速率。在各個實現(xiàn)方式中，可以基于從圖2的電動機(jī)控制模塊260接收的值來計算負(fù)載， 或者，可以從電動機(jī)控制模塊260直接地接收負(fù)載本身的值。僅舉例而言，可以從DC總線電壓中的改變推斷負(fù)載——在DC總線電壓上的迅速改變可能是在負(fù)載上的大改變的結(jié)果。 更快的更新速率允許PFC控制模塊250迅速地響應(yīng)在負(fù)載上的大改變，這可能比避免從AC 線拉出不平衡的DC電流更重要。一旦大改變已經(jīng)通過，則更新限制模塊740可以降低更新速率。在各個實現(xiàn)方式中，可以省略更新限制模塊740，或者可以將更新限制模塊740替換為或補(bǔ)充諸如低通濾波器的濾波器。更新限制模塊740可以使用來自參考產(chǎn)生模塊520 的參考信號來確定AC信號的每一個循環(huán)或每一個半循環(huán)何時出現(xiàn)。更新限制模塊740的輸出被稱為電流需求信號。該電流需求信號可以是負(fù)的，其指示PFC模塊204正在提供比用于保持期望的總線電壓所需更多的電流。因為不能實現(xiàn)負(fù)電流需求，所以負(fù)電流需求的繼續(xù)存在將導(dǎo)致DC總線電壓上升，并且可能最終導(dǎo)致過電壓切斷條件。飽和模塊750接收負(fù)電流需求，飽和模塊750可以施加0下限。然而，這未校正由負(fù)電流需求表示的潛在問題——即，由PFC模塊204提供太多的電流。因此，PFC使能模塊 512可以當(dāng)電流需求信號是0或負(fù)值時，將立即使能信號設(shè)置為無效狀態(tài)。這停止了 PFC模塊204繼續(xù)提供過量電流。相乘模塊760將飽和模塊750的輸出與參考信號相乘，以建立瞬時電流。因為參考信號是正弦的，所以相乘模塊760的輸出也是正弦的。因為隨后施加偏移，所以相乘模塊 760的輸出被稱為無偏移期望瞬時電流。返回誤差控制模塊710，相減模塊770從期望的總線電壓減去測量的總線電壓，以確定DC電壓誤差。比例模塊774將DC電壓誤差乘以比例常數(shù)。積分器模塊778將DC電壓誤差與積分器模塊778的前一個輸出組合。積分器模塊778可以首先將DC電壓誤差乘以積分常數(shù)。積分器模塊778可以向其輸出施加上限和/或下限。在各個實現(xiàn)方式中，由積分器模塊778和飽和模塊720施加的限制可以基于諸如平均絕對值的AC信號的值來改變。積分器模塊778可以當(dāng)同步使能信號轉(zhuǎn)換到無效狀態(tài)或轉(zhuǎn)換回有效狀態(tài)時將其輸出復(fù)位為0。在各個實現(xiàn)方式中，積分器模塊778也可以當(dāng)立即使能信號轉(zhuǎn)換到無效狀態(tài)或轉(zhuǎn)換回有效狀態(tài)時將其輸出復(fù)位為0。在各個實現(xiàn)方式中，可以將比例常數(shù)和/或積分器常數(shù)設(shè)置為0，以去除比例模塊774或積分器模塊778的對應(yīng)的影響。求和模塊786將比例模塊774的輸出加到積分器模塊778的輸出。來自求和模塊 786的和被作為控制值從誤差控制模塊710輸出。雖然為了說明的目的而將誤差控制模塊 710示出為比例積分控制器，但是可以以諸如使用非線性控制器的各種其他形式來實現(xiàn)在本公開中的誤差控制模塊(包括誤差控制模塊710)。僅舉例而言，誤差控制模塊可以包括前向反饋分量，該前向反饋分量可以與反饋分量相加以產(chǎn)生控制值。
現(xiàn)在參見圖8，示出電流控制模塊560的示例實現(xiàn)方式的功能框圖。電流控制模塊 560包括第一和第二絕對值模塊810和812。第一絕對值模塊810從圖5的求和模塊M6 接收期望的瞬時電流，并且輸出其絕對值。第二絕對值模塊812接收PFC相之一的電流，并且輸出其絕對值。在三相PFC系統(tǒng)中，如在此所述，可以使用A相的電流，而在兩相PFC系統(tǒng)中，可以使用B相的電流。誤差控制模塊820輸出電壓值，該電壓值被計算來最小化在期望的瞬時電流的絕對值和A相電流的絕對值之間的誤差。飽和模塊830處理電壓值，然后陷波濾波器模塊840 處理電壓值。陷波濾波器模塊840向飽和模塊830的輸出施加陷波濾波器，以產(chǎn)生期望的瞬時電壓。陷波濾波器模塊840可以減少貫穿控制系統(tǒng)的由延遲的反饋產(chǎn)生的振蕩。僅舉例而言，可以與參考圖10下述的陷波濾波器模塊類似地實現(xiàn)陷波濾波器模塊840。誤差控制模塊820包括相減模塊850、比例模塊854、積分器模塊858以及求和模塊866，它們可以與圖7的相減模塊770、比例模塊774、積分器模塊778以及求和模塊786 類似地運(yùn)行。來自求和模塊866的和被從誤差控制模塊820作為電壓值輸出。積分器模塊 858可以當(dāng)立即使能信號轉(zhuǎn)換到無效狀態(tài)或轉(zhuǎn)換回有效狀態(tài)時將其輸出復(fù)位為0。在各個實現(xiàn)方式中，積分器模塊858也可以當(dāng)同步使能信號轉(zhuǎn)換到無效狀態(tài)或轉(zhuǎn)換回有效狀態(tài)時將其輸出復(fù)位為0?，F(xiàn)在參見圖9，示出占空比轉(zhuǎn)換模塊570的示例實現(xiàn)方式的功能框圖。第一、第二和第三轉(zhuǎn)換模塊920-1、920-2和920-3 (統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)換模塊920)從電流控制模塊560接收期望的瞬時電壓，并且也接收測量的總線電壓。另外，轉(zhuǎn)換模塊920分別從延遲補(bǔ)償模塊580 接收補(bǔ)償?shù)腁C信號A、B和C。補(bǔ)償?shù)腁C信號的每一個對應(yīng)于PFC模塊204的相的不同的一個。轉(zhuǎn)換模塊920 的每一個基于期望的瞬時電壓來輸出占空比。然而，因為補(bǔ)償?shù)腁C信號A、B和C可以被延遲補(bǔ)償模塊580在時間上移位，所以占空比值可能不同。轉(zhuǎn)換模塊920可以每一個基于表達(dá)式(Vdesired- (I Vac I -Vdc) ) /Vdc來計算占空比。在這個表達(dá)式中，Vdesiral是期望的瞬時電壓，Vac是補(bǔ)償?shù)腁C信號的值，并且Vdc是測量的總線電壓。當(dāng)在Vdc上的變化是比\c的數(shù)量級小的數(shù)量級時，預(yù)測Vdc的未來值的益處可以忽略。因此，在各個實現(xiàn)方式中，當(dāng)Va。是預(yù)測的補(bǔ)償值時，VD。僅是當(dāng)前測量的總線電壓。轉(zhuǎn)換模塊920的輸出分別被飽和模塊930-1、930-2和930-3 (統(tǒng)稱為飽和模塊 930)接收。飽和模塊930可以對于占空比施加下限，以便保證可以獲得精確的電流讀數(shù)。 例如，參見3a，其中，低占空比可能導(dǎo)致具有不足電流的分流電阻器380產(chǎn)生精確的電流讀數(shù)。當(dāng)向(與電流感測電阻器接近的)下方開關(guān)施加的占空比太低時，測量通過電流感測電阻器的電流可能不夠精確。例如，當(dāng)電流流過PFC分支的給定的一個的下方開關(guān)達(dá)到至少最小的時間段時，能夠測量通過該給定的PFC分支的電流。這個最小的時間段對應(yīng)最小占空比。僅舉例而言，該最小占空比可以大約是5%。另外，飽和模塊930可以施加對應(yīng)的上限，諸如95%。翻轉(zhuǎn)模塊940-1、940_2和940_3 (統(tǒng)稱為翻轉(zhuǎn)模塊940)分別接收來自飽和模塊 930的輸出。因為PFC開關(guān)以互補(bǔ)的方式運(yùn)行，所以當(dāng)逆變器分支的下方開關(guān)以例如20% 的占空比在運(yùn)行時，在同一分支中的上方開關(guān)以80%的占空比運(yùn)行。然而，當(dāng)AC線過零時，來自AC線的電流開始在相反方向上流動，并且頂部和底部開關(guān)的角色反轉(zhuǎn)。一旦AC線過零，則下方開關(guān)仍然以20%的占空比運(yùn)行，但是有效地作為上方開關(guān)。同時，上方開關(guān)仍然以80%的占空比運(yùn)行，但是有效地作為下方開關(guān)。結(jié)果，當(dāng)AC線過零時，PFC分支的有效占空比從80%轉(zhuǎn)換為20%。為了抵制這種反轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)模塊940在AC線的每一個過零處或開始翻轉(zhuǎn)或停止翻轉(zhuǎn)占空比。然而，翻轉(zhuǎn)占空比是大的不連續(xù)的改變。如果該改變不與實際過零一致，則可能引發(fā)大的電流波動。因為識別過零的時間可能困難，所以否則由翻轉(zhuǎn)導(dǎo)致的在占空比上的大的不連續(xù)階梯可以取代被實現(xiàn)為斜坡。斜坡防止在錯誤的時間產(chǎn)生大的不連續(xù)階梯，并且在估計的過零時間附近擴(kuò)展誤差。在各個實現(xiàn)方式中，速率限制模塊950-1、950_2和950-3(統(tǒng)稱為速率限制模塊 950)分別向翻轉(zhuǎn)模塊940的輸出施加斜坡(例如，速率限制)。速率限制模塊950的輸出分別是期望的瞬時占空比A、B和C，它們被提供到PWM驅(qū)動模塊530。如果翻轉(zhuǎn)模塊940在估計的過零處精確地翻轉(zhuǎn)，則速率限制模塊950僅在過零后將占空比信號以斜坡改變?yōu)樗鼈兊男轮?。相反，在過零前執(zhí)行斜坡的一半而在過零后留下斜坡的僅一半在AC線上更對稱地分布誤差。另外，較早地開始斜坡減少了如果AC線在預(yù)測的過零時間之前過零則出現(xiàn)的誤差。翻轉(zhuǎn)模塊940基于來自延遲補(bǔ)償模塊580的翻轉(zhuǎn)信號來執(zhí)行翻轉(zhuǎn)。在各個實現(xiàn)方式中，延遲補(bǔ)償模塊580在每一個指令的翻轉(zhuǎn)時反轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)信號的極性。換句話說，當(dāng)翻轉(zhuǎn)信號轉(zhuǎn)換到第一狀態(tài)時，翻轉(zhuǎn)模塊940開始反轉(zhuǎn)，并且當(dāng)翻轉(zhuǎn)信號轉(zhuǎn)換到第二狀態(tài)時，翻轉(zhuǎn)模塊940停止反轉(zhuǎn)。為了較早地開始斜坡，延遲補(bǔ)償模塊580將翻轉(zhuǎn)信號的時刻相對于估計的過零出現(xiàn)提前。僅舉例而言，如果在4個PWM周期上執(zhí)行從一個極點至另一個的占空比的速率限制的翻轉(zhuǎn)，則在過零的估計時間之前2個PWM周期反轉(zhuǎn)信號的極性。這個2個PWM周期的時間被稱為翻轉(zhuǎn)提前量。在各個實現(xiàn)方式中，當(dāng)由速率限制模塊950施加的速率限制降低時，由翻轉(zhuǎn)信號提供的翻轉(zhuǎn)提前量的數(shù)量也增大。如在下面更詳細(xì)所述，延遲補(bǔ)償模塊580 可以顧及在PFC控制模塊250中的系統(tǒng)控制延遲，其可以提高翻轉(zhuǎn)提前量以抵消控制延遲。比較模塊960可以監(jiān)控飽和模塊930-1的輸入和輸出。當(dāng)在飽和模塊930_1的輸出處的占空比大于在飽和模塊930-1處的輸入處的占空比時，比較模塊960識別在占空比上的下限已經(jīng)被飽和模塊930-1施加。比較模塊960的輸出可以被提供到PFC使能模塊512，以指示已經(jīng)檢測到低占空比請求。當(dāng)檢測到低占空比請求時，PFC使能模塊512可以將立即使能信號設(shè)置為無效。這禁用了 PFC模塊204，并且允許DC總線降低，直到出現(xiàn)了最低占空比(諸如5%)。在各個實現(xiàn)方式中，比較模塊960可以簡單地將飽和模塊930-1的輸入與預(yù)定限制作比較，該預(yù)定限制可以等于飽和模塊930-1的下限?，F(xiàn)在參見圖10，示出延遲補(bǔ)償模塊580的示例實現(xiàn)方式的功能框圖。延遲補(bǔ)償模塊580包括陷波濾波器模塊1010，陷波濾波器模塊1010向AC信號應(yīng)用陷波濾波。僅舉例而言，控制回路延遲可以導(dǎo)致在控制值上的閉環(huán)震蕩。術(shù)語控制回路延遲可以指的是歸因于在請求(例如，在電流上的)增大時與當(dāng)在測量的電流值上觀察到該增大時之間的時間的延遲。
另外，在電流需求上的改變可能導(dǎo)致在AC線上的變化。電流振蕩因此產(chǎn)生AC電壓振蕩，AC電壓振蕩反饋到電流振蕩。在其中控制回路延遲是2個PWM周期的示例中，振蕩周期可以是控制延遲的兩倍或4個PWM周期。如果PWM轉(zhuǎn)換頻率例如僅是20kHz，則振蕩頻率因此是PWM轉(zhuǎn)換頻率的1/4或5kHz。陷波濾波器模塊1010可以以振蕩頻率為中心，以最小化振蕩。在一個示例實現(xiàn)方式中，陷波濾波器模塊1010通過向來自在過去的2個PWM周期的輸入值加上陷波濾波器模塊1010的當(dāng)前輸入值并且將和除以2來產(chǎn)生輸出。換句話說，可以將陷波濾波器實現(xiàn)為AC 信號的當(dāng)前讀數(shù)與來自在過去的2個PWM周期的AC信號的讀數(shù)的平均值。預(yù)測模塊1020-1、1020_2和1020-3 (統(tǒng)稱為預(yù)測模塊1020)從陷波濾波器模塊 1010接收濾波的AC信號。預(yù)測模塊1020基于參考數(shù)據(jù)來預(yù)測濾波的AC信號的未來值。 例如，可以使用參考梯度。如上所述，參考梯度是被鎖相到AC信號的正弦參考信號的導(dǎo)數(shù)。 因此，參考梯度提供了 AC信號的改變的速率的無噪聲估計。在各個實現(xiàn)方式中，參考梯度被縮放為AC信號的峰值電壓。通過對應(yīng)的提前量輸入來確定預(yù)測模塊1020的每一個向未來多遠(yuǎn)預(yù)測濾波的AC 信號。預(yù)測模塊1020-1接收與A相對應(yīng)的基本提前量。例如，可以在設(shè)計時確定基本提前量，并且將其存儲在非易失性存儲器中。在各個實現(xiàn)方式中，可以以PWM周期為單位或以時間為單位——諸如秒或微秒——來表達(dá)提前量的數(shù)量。也可以對于預(yù)測模塊1020-2和 1020-3預(yù)定義基本提前量。僅舉例而言，用于預(yù)測模塊1020-1、1020-2和1020-3的基本提前量可以分別是3. 17PWM周期、3. 08PWM周期和3. 25PWM周期?；趤碜噪娏髌胶饽K590的輸入，可以調(diào)整用于B和C相的基本提前量。例如， 求和模塊1030-1和1030-2分別向基本提前量B和基本提前量C加上來自電流平衡模塊590 的提前量調(diào)整B和提前量調(diào)整C。求和模塊1030-1和1030-2的輸出被預(yù)測模塊1020-2和 1020-3分別用作用于B和C相的提前量輸入。在各個實現(xiàn)方式中，預(yù)測模塊1020可以通過向參考梯度和指定提前量的乘積加上濾波的AC信號值來計算補(bǔ)償?shù)腁C信號。換句話說，預(yù)測模塊1020基于參考信號的斜率 (梯度)使用濾波的AC信號的線性外插。預(yù)測模塊1020的輸出被分別提供到占空比轉(zhuǎn)換模塊570來作為補(bǔ)償?shù)腁C信號A、B和C。預(yù)測過零檢測模塊1040預(yù)測AC信號的過零何時出現(xiàn)。預(yù)測過零檢測模塊1040 可以使用來自陷波濾波器模塊1010的濾波的AC信號，如圖所示，或可以使用原始AC信號。 預(yù)測過零檢測模塊1040可以提前等于控制延遲外加使用給定的速率限制的占空比的翻轉(zhuǎn)所需的時間的一半的數(shù)量來進(jìn)行預(yù)測。僅舉例而言，當(dāng)控制延遲是3個PWM周期并且速率限制使得翻轉(zhuǎn)花費4個PWM周期時，可以提前5個PWM周期來預(yù)測過零。一旦預(yù)測過零檢測模塊1040預(yù)測AC信號將過零，則預(yù)測過零檢測模塊1040反轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)信號的極性。這指令占空比轉(zhuǎn)換模塊570或者開始或者停止翻轉(zhuǎn)期望的占空比。僅舉例而言，預(yù)測過零檢測模塊1040可以輸出具有第一狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)信號，直到達(dá)到預(yù)測的過零，在這個點，輸出具有第二狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)信號。當(dāng)達(dá)到隨后的預(yù)測過零時，翻轉(zhuǎn)信號轉(zhuǎn)換回第一狀態(tài)。僅舉例而言，翻轉(zhuǎn)信號的第一狀態(tài)可以對應(yīng)于AC信號的負(fù)值，而翻轉(zhuǎn)信號的第二狀態(tài)可以對應(yīng)于AC信號的正值?，F(xiàn)在參見圖11，示出電流平衡模塊590的示例實現(xiàn)方式的功能框圖。電流平衡模塊590包括分析模塊1120-1、1120-2和1120-3 (統(tǒng)稱為分析模塊1120)。分析模塊1120分別分析PFC模塊204的相電流的一個或更多個參數(shù)。僅舉例而言，分析模塊1120可以計算在AC線上的全循環(huán)上的相應(yīng)相電流的值。該值可以例如是均方根、均方值、平均絕對值或峰值。分析模塊1120可以使用來自參考產(chǎn)生模塊520的參考數(shù)據(jù)來確定何時AC線的每一個循環(huán)開始和結(jié)束。比較模塊1130-1和1130-2(統(tǒng)稱為比較模塊1130)分別將A相電流與B和C相電流作比較。在各個實現(xiàn)方式中，比較模塊1130-1和1130-2試圖最小化在 B禾口 C相電流分別與A相電流之間的差。如果一個或更多個相在承載較高電流，則在那些相中的損耗將不成比例地較高。 這降低了 PFC模塊204的效率，并且可以導(dǎo)致在承載較高電流的相上的過多發(fā)熱。在電流上的差可能源自制造變化，諸如在電感器上的變化。僅舉例而言，當(dāng)電感器的電感降低時， 電感器承載的電流增大，并且導(dǎo)致在電阻熱損耗上的增大。在圖11的示例中，A相電流是參考電流。比較模塊1130向調(diào)整模塊1140-1和 1140-2(統(tǒng)稱為調(diào)整模塊1140)指示B和C相電流是否分別大于或小于A相電流。用于B 和C相的提前量調(diào)整被選擇性地改變，以將B和C相電流與A相電流匹配。在各個實現(xiàn)方式中，調(diào)整模塊1140對于其中相應(yīng)的次要相電流大于A相電流的每一個線循環(huán)將它們的輸出提高一個遞增量。類似地，調(diào)整模塊1140對于其中相應(yīng)的次要相電流小于A相電流的每一個線循環(huán)將它們的輸出降低一個遞增量。僅舉例而言，調(diào)整模塊1140-1可以對于其中相電流B大于相電流A的每一個AC 線循環(huán)將提前量調(diào)整B增大PWM周期的1/1000。類似地，調(diào)整模塊1140-1可以對于其中相電流B小于相電流A的每一個AC線循環(huán)將提前量調(diào)整B減小PWM周期的1/1000。當(dāng)提高和減小提前量調(diào)整信號時的預(yù)定遞增量可以相同或可以不同。如果分析模塊1120僅在每個AC線循環(huán)后輸出新值，則調(diào)整模塊1140也可以在每一個AC線循環(huán)將提前量調(diào)整信號僅更新一次。調(diào)整模塊1140從PFC使能模塊512接收同步使能信號，當(dāng)同步使能信號在無效狀態(tài)中時，調(diào)整模塊1140可以分別復(fù)位提前量調(diào)整信號B和C。僅舉例而言，調(diào)整模塊1140可以將提前量調(diào)整信號B和C復(fù)位為0?？梢曰贏C線信號的測量來控制功率因數(shù)校正系統(tǒng)。然而，AC線信號容易受到線路電壓降和/或噪聲兩者的影響，線路電壓降和/或噪聲兩者可能使得錯誤的測量通過功率因數(shù)校正饋送，引起誤差和/或故障。因此，提供了用于產(chǎn)生與AC線信號同相的正弦參考信號。可以在功率因數(shù)校正系統(tǒng)中使用參考信號作為對于使用AC線信號的更穩(wěn)定的替代。而且，該系統(tǒng)和方法產(chǎn)生參考信號，同時防止AC線路電壓降和/或噪聲。更具體地，該系統(tǒng)和方法可以基于AC信號的周期來確定角度。該角度對應(yīng)于包括 AC信號的周期但是具有與AC信號的未知相位關(guān)系的正弦曲線。該系統(tǒng)和方法可以基于相位誤差的積分來產(chǎn)生角度校正。可以基于在參考信號(即，異相)和AC信號之間的相位差來確定相位誤差。該系統(tǒng)和方法也可以基于角度和角度校正的和來產(chǎn)生參考信號?，F(xiàn)在參考圖12a，示出參考產(chǎn)生模塊520的示例實現(xiàn)方式。圖12的參考產(chǎn)生模塊 520包括上升沿測量模塊1204、周期確定模塊1208、周期限制模塊1212、速率限制模塊1220 和12 以及頻率產(chǎn)生模塊1224。參考產(chǎn)生模塊520也包括角度產(chǎn)生模塊12 、信號產(chǎn)生模塊1232、縮放模塊1234以及下降沿測量模塊1236。參考產(chǎn)生模塊520進(jìn)一步包括相位誤差確定模塊1240、增益模塊1M4、飽和模塊1248、積分器模塊1252和鎖定確定模塊1256。上升沿測量模塊1204接收AC線信號。上升沿測量模塊1204可以檢測AC線信號的邊沿(過零)。上升沿測量模塊1204可以使用滯后來最小化噪聲對于AC線信號的影響。雖然所產(chǎn)生的參考信號不包括噪聲，但是可以向所產(chǎn)生的參考信號應(yīng)用類似的滯后，以與AC線信號保持統(tǒng)一的延遲。上升沿測量模塊1204可以當(dāng)檢測到AC線信號的邊沿時產(chǎn)生時間戳U1)。僅舉例而言，計數(shù)器的值可以用于標(biāo)記時間。僅舉例而言，計數(shù)器可以是貫穿參考產(chǎn)生模塊520全局地使用的自由運(yùn)行計數(shù)器。周期確定模塊1208可以將兩個連續(xù)的時間戳、(對應(yīng)于連續(xù)的上升沿)做減法，以確定AC線信號的周期(TdJ。替代地，可以省略周期確定模塊1208， 并且上升沿測量模塊1204可以將周期Tdrt直接地測量為在連續(xù)上升沿之間的時間。周期限制模塊1212接收所確定的周期Tdet，并且輸出所選擇的周期(Tsel)。周期限制模塊1212可以當(dāng)Tdrt滿足特定條件時將Tsel更新得等于Tdrt。周期限制模塊1212可以限制周期Tsel，以防止由接近邊沿的AC線路電壓降和/或噪聲導(dǎo)致的問題。換句話說，周期限制模塊1212可以忽略當(dāng)前的周期Tdet，根本地將Tdrt作為差的測量丟棄。這可以改善所產(chǎn)生的參考信號的強(qiáng)壯性。僅舉例而言，周期限制模塊1212可以僅當(dāng)Tdrt在預(yù)定范圍內(nèi)時更新Tsel。僅舉例而言，預(yù)定范圍可以是13. 33-25. 00毫秒(ms)。這個范圍對應(yīng)于在比50赫茲小大約20% 和比60Hz大大約20%之間的頻率。速率限制模塊1220向選擇的周期Tsel應(yīng)用速率限制，以產(chǎn)生周期T。y。。速率限制模塊1220可以以周期的間隔運(yùn)行，并且在每個周期間隔期間將在T。y。中的改變限制為預(yù)定數(shù)量(TTH)。頻率產(chǎn)生模塊12M基于選擇的周期Tsel (即，沒有速率限制的周期)來產(chǎn)生AC線信號的頻率(fdrt)。更具體地，頻率產(chǎn)生模塊12M可以基于周期Tsel的倒數(shù)(例如，1/Tsel) 來確定頻率fdrt。速率限制模塊12 通過速率限制頻率fdrt來產(chǎn)生頻率(f。y。)?？梢耘c速率限制模塊1220類似地執(zhí)行速率限制。替代地，可以省略速率限制模塊1226，并且，頻率產(chǎn)生模塊12M可以基于速率限制的周期T。y。來產(chǎn)生速率限制的頻率f。y。。頻率f。y。和周期T。y?？梢宰鳛?如下更詳細(xì)所述的)由參考產(chǎn)生模塊520輸出的“參考數(shù)據(jù)”的一部分被包括。角度產(chǎn)生模塊12 基于頻率f。y。來產(chǎn)生角度(θ J。更具體地，角度產(chǎn)生模塊12 可以通過對于頻率f。y。積分來產(chǎn)生角度Θ”當(dāng)頻率f。y。匹配AC線信號時，角度Qi以正確的速率(即，與AC線信號相同的速率)改變，但是可以相對于AC線信號有相差(Φ)。因此，將角度Qi與角度校正(θ e)求和，以產(chǎn)生更接近或等于AC線信號的相位的校正的角度(Θ。)。角度校正可以在0開始，并且隨著時間被修改以獲得AC線信號的相位。在一種實現(xiàn)方式中，角度產(chǎn)生模塊12 可以將角度Qi從弧度(-π至π)轉(zhuǎn)換為數(shù)值范圍(例如，-1至1)，以使得數(shù)字實現(xiàn)方式更容易。信號產(chǎn)生模塊1232基于校正的角度θ。產(chǎn)生參考信號和參考信號的梯度(g卩，斜率)。例如，信號產(chǎn)生模塊1232可以基于校正的角度Θ。的正弦產(chǎn)生參考信號。類似地，信號產(chǎn)生模塊1232可以基于校正的角度θ。的余弦產(chǎn)生參考信號的梯度。參考產(chǎn)生模塊520的集合輸出可以被稱為“參考數(shù)據(jù)”，并且可以被在PFC控制模塊500中的其他部件使用。例如，參考數(shù)據(jù)可以被PFC使能模塊512、電壓控制模塊540和 /或延遲補(bǔ)償模塊580使用。參考數(shù)據(jù)可以包括參考信號、梯度、周期T。y。、頻率f。y。、校正的角度Θ。、參考信號的縮放版本和/或參考信號的縮放梯度。更具體地，縮放模塊1234可以縮放參考信號和/ 或梯度以匹配AC線信號的幅度。換句話說，并且僅用于例示的目的，如果參考信號可以是在-1和1之間改變的正弦曲線，則(當(dāng)AC線信號具有325V的標(biāo)稱峰值時)縮放的參考信號可以是在-325和325之間改變的正弦曲線。類似地，縮放模塊1234可以縮放參考信號的梯度，以確定縮放的梯度。縮放模塊1234可以使用相同或不同值來縮放參考信號和梯度。下降沿測量模塊1236接收參考信號。下降沿測量模塊1236也可以接收計數(shù)器。 下降沿測量模塊1236檢測參考信號的邊沿，并且產(chǎn)生時間戳(t2)。在替代實現(xiàn)方式中，下降沿測量模塊1236可以被替代為上升沿測量模塊，而上升沿測量模塊1204可以被替代為下降沿測量模塊。相位誤差確定模塊1240可以從下降沿測量模塊1236接收時間戳t2。相位誤差確定模塊1240也可以從上升沿測量模塊1204接收時間戳tp相位誤差確定模塊1240可以基于在接收的時間戳之間的差(例如，、-、)來確定相位誤差(θ err)。更具體地，當(dāng)AC線信號和參考信號同相(即，Φ = 0)時，從上升沿至下降沿的差應(yīng)當(dāng)是周期T。y。的一半(T。y。/2)，因此，相位誤差等于(、-、)-(1^。/2)。例如，可以使用參考信號的下降沿而不是上升沿，以保證當(dāng)兩個信號鎖定在一起(同相或Φ = 0)時，差 (Vt1)總是正的。換句話說，比較上升沿會導(dǎo)致在零附近波動的差α2-、)，這引起(下面更詳細(xì)描述的)相位校正鎖定的問題。增益模塊1244從相位誤差確定模塊1240接收相位誤差θ _。增益模塊1244作為積分校正回路的一部分將相位誤差θ _乘以預(yù)定增益。僅舉例而言，預(yù)定增益可以是 0. 001。飽和模塊1248從增益模塊1244接收相位誤差θ err和預(yù)定增益的乘積。飽和模塊1248可以將該乘積速率限制為預(yù)定角度(θ limit)。僅舉例而言，預(yù)定角度elimit可以是 2° (0.0349弧度)。限制相位誤差θ e 和預(yù)定增益的乘積可以防止不是參考信號異相的結(jié)果而是諸如在AC信號的過零周圍的AC線電壓降和/或噪聲的假誤差的結(jié)果的在相位角上的突變。積分器模塊1252接收速率限制的乘積。積分器模塊1252通過將速率限制的乘積積分來產(chǎn)生角度校正θε。例如，積分器模塊1252可以每一個循環(huán)產(chǎn)生一次角度校正θε。鎖定確定模塊1256也接收時間戳、、t2 (類似于相位誤差確定模塊1M0)。鎖定確定模塊1256基于在時間戳、、t2之間的差來產(chǎn)生鎖定信號。更具體地，鎖定確定模塊1256 可以當(dāng)在時間戳、、、之間的差(例如，Itft1I)大于一個周期T。y。時產(chǎn)生鎖定信號。積分器模塊1252可以從鎖定確定模塊1256接收鎖定信號，積分器模塊1252可以當(dāng)接收到鎖定信號時鎖定相位校正。更具體地，積分器模塊1252可以在鎖定相位校正的同時停止校正(即改變)角度校正θε。鎖定相位校正可以防止AC線路電壓降和/或噪聲影響相位校正。換句話說，當(dāng)在時間戳、、、之間的差α2-、)大于一個周期T。y。時，確定存在誤差?，F(xiàn)在參見圖12b，示出參考產(chǎn)生模塊520的另一個示例實現(xiàn)方式。上升沿模塊1260接收用于指示AC線的當(dāng)前電壓的AC線信號。上升沿模塊1260識別上升沿(正向過零) 何時出現(xiàn)。上升沿的指示被發(fā)送到周期確定模塊1262和逝去時間模塊1264。逝去時間模塊1264接收計數(shù)器值。計數(shù)器值可以是自由運(yùn)行計數(shù)器，該自由運(yùn)行計數(shù)器可以用作時間的表示。逝去時間模塊1264當(dāng)上升沿模塊1260檢測到上升沿時復(fù)位為0。逝去時間模塊1264基于自檢測到最后的上升沿起逝去的時間來輸出值。在各個實現(xiàn)方式中，逝去時間模塊1264可以輸出在計數(shù)器的當(dāng)前值與當(dāng)出現(xiàn)最后的上升沿時計數(shù)器的值之間的差。周期確定模塊1262接收逝去的時間。在當(dāng)上升沿模塊1260檢測到下一個上升沿時的時間，周期確定模塊1262可以使用逝去的時間值來作為周期。換句話說，因為逝去時間模塊1264輸出自最后的上升沿逝去的時間，所以當(dāng)下一個上升沿出現(xiàn)時，逝去的時間的當(dāng)前值等于AC信號的一個循環(huán)。周期確定模塊1262可以丟棄周期的明顯假值。例如，如果逝去的時間指示其對應(yīng)的頻率大于上限或小于下限的周期，則周期確定模塊1262可以忽略那個逝去的時間值。僅舉例而言，可以將該下和上值設(shè)置為大于或小于預(yù)期頻率值的預(yù)定百分比。僅舉例而言，在預(yù)期50Hz或60Hz電力的系統(tǒng)中，周期確定模塊1262可以拒絕與大于75Hz或小于40Hz的頻率對應(yīng)的周期。周期確定模塊1262向頻率產(chǎn)生模塊1266和速率限制模塊 1268輸出驗證的周期。速率限制模塊1268向驗證的周期施加速率限制，并且輸出速率限制的周期。速率限制的周期可以被簡稱為周期，并且可以作為參考數(shù)據(jù)的一部分被輸出。頻率產(chǎn)生模塊 1266例如通過用驗證的周期除一來基于驗證的周期計算頻率。頻率產(chǎn)生模塊1266向速率限制模塊1270輸出計算的頻率，速率限制模塊1270施加速率限制并且輸出速率限制的頻率，該速率限制的頻率簡稱為頻率。該頻率也可以作為參考數(shù)據(jù)的一部分被包括。角度產(chǎn)生模塊1272基于頻率來產(chǎn)生正弦波形的底角。角度產(chǎn)生模塊1272可以通過將頻率積分來計算底角。理想上，這個底角與AC線的角度匹配。然而，雖然已經(jīng)從AC線確定頻率，如上所述，但是還沒有確定AC線的相移。因此，求和模塊1274可以向角度產(chǎn)生模塊1272的底角施加相位偏移，以產(chǎn)生校正的角度，該校正的角度簡稱為角度。該角度現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)與AC線同相，并且可以被輸出為參考數(shù)據(jù)的一部分。信號產(chǎn)生模塊1276通過計算其自變量是來自求和模塊1274的角度的正弦函數(shù)來產(chǎn)生正弦波形。可以通過使用該角度作為自變量求值余弦函數(shù)來計算參考信號的導(dǎo)數(shù)或梯度?？s放模塊1278接收參考信號和梯度。在各個實現(xiàn)方式中，參考信號和梯度可以在-1和1之間改變，因為正弦函數(shù)和余弦函數(shù)在-1和+1之間自然地改變。為了將參考信號與AC線不僅在頻率和相位上而且在幅度上匹配，縮放模塊1278將參考信號乘以AC線的峰值。結(jié)果被稱為縮放的參考信號。類似地，縮放模塊1278可以將梯度乘以AC線的峰值， 以產(chǎn)生縮放的梯度信號。直接地測量AC線的峰值可能不準(zhǔn)確，因為AC線的物理峰值可能被噪聲和/或其他偽瞬變影響。用于確定AC線的額定峰值電壓的更精確的手段可以是確定AC線的平均絕對值或AC線的均方根(RMS)值，從其可以使用三角恒等式計算峰值。僅舉例而言，如果計算在單個周期上的AC線的絕對值的平均值，并且假定AC線大體是正弦的，則可以通過將該平均絕對值乘以Pi/2來確定AC線的峰值電壓?？s放的參考信號和縮放的梯度可以被輸出為參考數(shù)據(jù)的一部分。為了相位校正的目的，半周期計算模塊1280基于該周期來計算半周期。半周期應(yīng)當(dāng)?shù)扔谠谡较?上升沿)上的AC線過零和在負(fù)方向(下降沿)上的AC線過零之間的時間。相位誤差確定模塊1282從逝去的時間的當(dāng)前值減去半周期。相減的結(jié)果被稱為相位誤差。增益模塊1284例如通過將相位誤差乘以預(yù)定常數(shù)來向相位誤差施加增益。飽和模塊1286向增益模塊1284的輸出施加上限和/或下限。飽和模塊1286可以將其輸入的絕對值限制到上限，使得不產(chǎn)生在相位偏移上的迅速改變，在相位偏移上的迅速改變可能導(dǎo)致不穩(wěn)定和/或過快地跟蹤瞬時AC誤差。保持模塊1288確定飽和模塊1286的輸出是否應(yīng)當(dāng)用于調(diào)整相位偏移。如果應(yīng)當(dāng)使用飽和模塊1286的輸出，則保持模塊1288將飽和模塊1286的輸出傳送到積分器模塊 1290。否則，飽和模塊1288可以向積分器模塊1290提供零值。下降沿模塊1292檢測縮放的參考信號的負(fù)向過零(即，下降沿)。下降沿模塊 1292向積分器模塊1290指示這些下降沿何時出現(xiàn)。如果參考信號的下降沿在AC線的上升沿后半個周期不出現(xiàn)，則參考信號與AC線異相。因此，在下降沿時，積分器模塊1290使用保持模塊1288的輸出來更新相位偏移。 假定現(xiàn)在保持模塊1288正在傳送飽和模塊1286的輸出，積分器模塊1290基于在半周期和在縮放的參考信號的下降沿出現(xiàn)時的逝去的時間之間的差來更新相位偏移。積分器模塊 1290基于這個差來更新相位偏移，目標(biāo)是消除由相位誤差確定模塊1282檢測的相位誤差。保持模塊1288用來丟棄偽相位誤差。這些相位誤差可以是AC線的丟失循環(huán)或其他瞬態(tài)問題的結(jié)果，而不是在參考信號和AC線之間的實際相位偏移的結(jié)果。在各個實現(xiàn)方式中，保持模塊1288可以將當(dāng)前的逝去時間與周期作比較。如果逝去的時間大于周期，則保持模塊1288假定上升沿未被正確地檢測到。結(jié)果，保持模塊1288輸出零值，這防止積分器模塊1290對于偽出現(xiàn)實現(xiàn)改變。因為積分器模塊1290僅當(dāng)下降沿模塊1292指示參考信號的下降沿已經(jīng)出現(xiàn)時更新，所以保持模塊1288此時應(yīng)當(dāng)看到小于周期的大約半個周期的逝去的時間。如上所述， 當(dāng)逝去的時間小于半個周期時，保持模塊1288將該值從飽和模塊1286向積分器模塊1290傳送?，F(xiàn)在參見圖13a，用于產(chǎn)生包括參考信號的參考數(shù)據(jù)的示例方法在1300開始。在 1300，參考產(chǎn)生模塊520檢測AC線信號的第一上升沿。例如，參考產(chǎn)生模塊520可以產(chǎn)生與第一個檢測到的上升沿對應(yīng)的第一時間戳。在1304，參考產(chǎn)生模塊520檢測AC線信號的第二上升沿。例如，參考產(chǎn)生模塊520可以產(chǎn)生與第二個檢測到的上升沿對應(yīng)的第二時間戳。在1308，參考產(chǎn)生模塊520基于在第一個和第二個檢測到的上升沿之間的差來確定周期Tdrt。在1312，參考產(chǎn)生模塊520確定所確定的周期Tdrt是否在預(yù)定周期范圍內(nèi)。僅舉例而言，該預(yù)定周期范圍可以是13. 33-25ms(即，與大約50Hz減去20%和60Hz+20%對應(yīng)的周期)。如果周期Tdrt在預(yù)定周期范圍內(nèi)，則控制可以進(jìn)行到1316。否則，控制可以進(jìn)行到1320。在1316，參考產(chǎn)生模塊520可以選擇所確定的周期Tdet。換句話說，參考產(chǎn)生模塊 520可以將選擇的周期Tsel更新為確定的周期?？刂瓶梢匀缓筮M(jìn)行到13M。在13M，參考產(chǎn)生模塊520速率限制所選擇的周期Tsel。例如，在選擇的周期Tsel和來自前一個循環(huán)的限制的周期T。y。之間的改變可以被限制到預(yù)定數(shù)量TTH。速率限制的選擇的周期Tsel可以被輸出為周期T。y。。在1328，參考產(chǎn)生模塊520基于選擇的周期Tsel來產(chǎn)生AC線信號的頻率(fdet)。 換句話說，參考產(chǎn)生模塊520基于在速率限制發(fā)生之前的選擇的周期Tsel來產(chǎn)生頻率fdrt。 在1332，參考產(chǎn)生模塊520可以速率限制頻率fdet，以確定要用于產(chǎn)生參考信號的AC線信號的頻率(f。y。)。然而，如上所述，在另一種實現(xiàn)方式中，速率限制的周期T。y?？梢杂糜诋a(chǎn)生速率限制的頻率f。y。，因此需要一個更小的速率限制器。參考產(chǎn)生模塊520也可以輸出周期 Tcyc和頻率f。y。來作為參考數(shù)據(jù)的一部分。在1336，參考產(chǎn)生模塊520通過將頻率f。y。積分來確定角度(θ》。換句話說，參考產(chǎn)生模塊520產(chǎn)生與頻率f。y。對應(yīng)的角度Gi (以弧度計)。參考產(chǎn)生模塊520可以進(jìn)一步將角度Qi從弧度(-π至π)轉(zhuǎn)換為數(shù)字范圍(例如，-1至1)，以使得數(shù)字實現(xiàn)方式更
各易ο在1340，參考產(chǎn)生模塊520通過將確定的角度θ i和角度校正(θ e)求和來產(chǎn)生校正的角度(Θ。)。然而，在初始迭代中，角度校正θε可以是0。在1344，參考產(chǎn)生模塊520 基于頻率f。y。和對應(yīng)的角度θ。來產(chǎn)生參考數(shù)據(jù)。例如，參考數(shù)據(jù)可以包括參考信號和參考信號的梯度。另外，例如，參考產(chǎn)生模塊520可以基于校正的角度θ。的正弦來產(chǎn)生參考信號，并且可以基于校正的角度θ。的余弦來產(chǎn)生參考信號的梯度。參考數(shù)據(jù)也可以包括縮放的參考信號和/或縮放的梯度。在1348，參考產(chǎn)生模塊520檢測AC線信號的下降沿。例如，參考產(chǎn)生模塊520可以產(chǎn)生與AC線信號的檢測的下降沿對應(yīng)的第三時間戳。在1352，參考產(chǎn)生模塊520可以確定自前一個檢測的上升沿起的逝去的時間是否大于一個周期T。y。。如果為真，則控制可以進(jìn)行到1356。如果為假，則控制可以進(jìn)行到1360。在1356，參考產(chǎn)生模塊520保持相位校正。換句話說，參考產(chǎn)生模塊520可以在保持相位校正期間停止產(chǎn)生/更新角度校正θε。 控制可以隨后返回1304。在1360，參考產(chǎn)生模塊520基于在第三時間戳和自前一個檢測的上升沿起的逝去的時間之間的差來確定相位誤差(θ_)。在1364，參考產(chǎn)生模塊520將確定的相位誤差 θ err乘以預(yù)定增益。僅舉例而言，預(yù)定增益可以是0. 001。在1368，參考產(chǎn)生模塊520確定相位誤差θ err和預(yù)定增益的乘積(“乘積”)是否大于預(yù)定角度閾值(θ TH)。如果為真，則控制可以進(jìn)行到1372。如果為假，則控制可以進(jìn)行到1376。在1372，參考產(chǎn)生模塊520可以將乘積設(shè)置得等于預(yù)定角度θ limit。在1376，參考產(chǎn)生模塊520通過將該乘積積分來產(chǎn)生角度校正θε?？刂瓶梢苑祷氐?304?，F(xiàn)在參見圖13b，提供了用于產(chǎn)生包括參考信號的參考數(shù)據(jù)的另一種示例方法的流程圖?？刂圃?402開始，其中，復(fù)位相位偏移和周期。僅舉例而言，相位偏移可以被復(fù)位為0，并且周期可以被復(fù)位為典型值，諸如與50Hz或60Hz對應(yīng)的周期。在各個實現(xiàn)方式中，周期可以被復(fù)位為與^Hz的頻率對應(yīng)的值?？刂圃?404中繼續(xù)，其中，控制檢測是否在AC線信號中已經(jīng)出現(xiàn)上升沿。僅舉例而言，當(dāng)AC信號的當(dāng)前值大于0并且AC信號的前一個值小于0時，控制可以確定已經(jīng)出現(xiàn)上升沿。可以應(yīng)用滯后，使得如果噪聲使得AC信號多次過零，則僅第一過零被檢測到?？梢酝ㄟ^忽略在第一上升沿的預(yù)定時間內(nèi)的上升沿來應(yīng)用滯后。替代地，可以忽略上升沿，直到AC信號已經(jīng)移動得在零周圍的范圍之外足夠遠(yuǎn)。當(dāng)檢測到上升沿時，控制轉(zhuǎn)移到1406 ；否則，控制保持在1404。在1406，控制將逝去時間計數(shù)器復(fù)位為0。逝去時間計數(shù)器可以連續(xù)地運(yùn)行，并且可以表示實際時間。僅舉例而言，每一個計數(shù)器遞增量可以對應(yīng)于物理時間的預(yù)定時間長度(以秒計)。控制在1408中繼續(xù)，其中，控制查看AC信號的上升沿。如果檢測到上升沿，則控制轉(zhuǎn)移到1410 ；否則，控制轉(zhuǎn)移到1412。在1410，控制確定逝去的時間的當(dāng)前值是否在可接受的范圍內(nèi)。這個可接受的范圍可以對應(yīng)于可接受的頻率的范圍，諸如40Hz至75Hz。如果逝去的時間在可接受的范圍內(nèi)，則控制轉(zhuǎn)移到1414 ；否則，控制轉(zhuǎn)移到1416。在1414，控制基于逝去的時間來更新周期。在各個實現(xiàn)方式中，控制可以簡單地將周期設(shè)置為等于逝去的時間。替代地，控制可以施加速率限制，以將周期以斜坡向逝去的時間變化?？刂迫缓笤?416中繼續(xù)。在1416中，控制復(fù)位逝去的時間，使得逝去的時間是自從檢測到上升沿起逝去的時間量的指示?？刂圃?412中繼續(xù)。在1412中，控制基于周期來計算頻率。在各個實現(xiàn)方式中，可以基于周期的非速率限制版本來計算頻率。而且，在各個實現(xiàn)方式中，計算的頻率可以被速率限制以避免在頻率上的突變。控制在1418中繼續(xù)，在此，控制通過將頻率積分來產(chǎn)生底角。控制在1420中繼續(xù)，在此，控制通過向底角施加相位偏移來產(chǎn)生角度。僅舉例而言，控制可以向底角加上相位偏移，以產(chǎn)生角度?？刂圃?422中繼續(xù)，在此，控制通過求值角度的正弦函數(shù)來產(chǎn)生參考信號?？刂圃?似4中繼續(xù)，在此，控制通過求值角度的余弦函數(shù)來產(chǎn)生參考梯度?？刂埔部梢酝ㄟ^AC信號的峰值來縮放(未示出)參考信號和參考梯度。如上所述，可以基于諸如AC信號的絕對平均值或AC信號的均方根(RMS)值的統(tǒng)計測量來計算峰值?？刂圃?4 中繼續(xù)，在此，計算半周期。僅舉例而言，可以通過將周期除以2來計算半周期?？刂圃?4 中繼續(xù)，在此，控制確定在半周期和逝去的時間之間的相位誤差。在各個實現(xiàn)方式中，控制可以通過從逝去的時間減去半周期來確定相位誤差?？刂圃?430中繼續(xù)，在此，控制通過向相位誤差應(yīng)用增益并隨后進(jìn)行飽和操作來產(chǎn)生偏移調(diào)整。飽和操作可以包括對于偏移調(diào)整的上限和/或下限。在各個實現(xiàn)方式中，上限和下限可以是彼此相反的代數(shù)。僅舉例而言，由飽和應(yīng)用的上限和下限可以分別對應(yīng)于+2度和-2度。通過限制偏移調(diào)整的數(shù)量，可以降低不穩(wěn)定。另外，如果與實際相位偏移作比較從瞬時誤差導(dǎo)致偏移調(diào)整，則相位偏移將不基于誤差迅速地改變。然后，當(dāng)瞬時誤差消失時， 相位偏移將不移動到相距正確的相位偏移太遠(yuǎn)?？刂圃?432中繼續(xù)，在此，控制將逝去的時間與周期作比較。如果逝去的時間大于周期，則控制轉(zhuǎn)移到1434 ；否則，控制轉(zhuǎn)移到1436。在1434，控制將偏移調(diào)整設(shè)置為0，并且在1436中繼續(xù)。在1436中，控制檢測是否存在參考信號的下降沿。如果如此，則控制轉(zhuǎn)移到1438 ；否則，控制返回到1408。在各個實現(xiàn)方式中，檢測縮放的參考信號的下降沿可以等同于檢測參考信號的下降沿。在1438，控制基于偏移調(diào)整來更新相位偏移。僅舉例而言， 控制可以向相位偏移加上偏移調(diào)整，由此將偏移調(diào)整積分。控制然后返回1408。
可以以多種形式實現(xiàn)本公開的廣義教導(dǎo)。因此，雖然本公開包括具體例示，但是本公開的真實范圍應(yīng)當(dāng)不限于此，因為其他修改對于學(xué)習(xí)了附圖、說明書和所附的權(quán)利要求的技術(shù)人員變得顯然。
權(quán)利要求
1.一種功率因數(shù)校正(PFC)系統(tǒng)，包括周期確定模塊，其基于在輸入交流(AC)線信號的上升沿之間的時間來確定所述輸入 AC線信號的周期；頻率產(chǎn)生模塊，其基于所述周期來產(chǎn)生頻率； 角度產(chǎn)生模塊，其基于所述頻率來產(chǎn)生角度；信號產(chǎn)生模塊，其基于所述頻率和調(diào)整的角度來產(chǎn)生正弦參考信號；以及角度校正模塊，其基于所述角度和基于所述正弦參考信號的下降沿、所述周期和所述輸入AC線信號的上升沿的比較來產(chǎn)生所述調(diào)整的角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC系統(tǒng)，進(jìn)一步包括上升沿模塊，其確定與所述輸入AC線信號的所述上升沿對應(yīng)的第一和第二時間戳，其中，所述周期確定模塊基于在所述第一和第二時間戳之間的差來確定所述輸入AC線信號的所述周期。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC系統(tǒng)，進(jìn)一步包括逝去時間模塊，其測量自所述輸入AC 線信號的上升沿起的逝去的時間，其中，所述周期確定模塊基于當(dāng)檢測到所述輸入AC線信號的上升沿時的所述逝去的時間來確定所述輸入AC線信號的所述周期，并且其中，所述周期確定模塊當(dāng)所確定的周期大于預(yù)定閾值時丟棄所確定的周期。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC系統(tǒng)，其中，所述角度校正模塊 基于誤差來產(chǎn)生角度調(diào)整；基于在所述正弦參考信號的下降沿的時間與在所述輸入AC線信號的上升沿后的所述周期的一半的時間之間的差來確定所述誤差；并且通過向所述角度增加所述角度調(diào)整來產(chǎn)生所述調(diào)整的角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的PFC系統(tǒng)，其中，所述角度校正模塊包括相位誤差確定模塊， 所述相位誤差確定模塊基于下述部分的至少一個來確定所述誤差在(i)所述正弦參考信號的下降沿的時間與(ii)所述輸入AC線信號的上升沿的時間外加所述周期的一半之間的差；以及在所述正弦參考信號的下降沿時，(i)所述周期的一半和(ii)自所述輸入AC線信號的上升沿起的逝去的時間的值之間的差。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的PFC系統(tǒng)，其中，所述角度校正模塊進(jìn)一步包括 增益模塊，其通過向所述誤差施加增益來產(chǎn)生第一輸出；飽和模塊，其通過選擇性地向所述第一輸出施加上限和下限中的至少一個來產(chǎn)生第二輸出；積分器模塊，其基于所述第二輸出的積分來產(chǎn)生所述角度調(diào)整；以及保持模塊，其防止當(dāng)所述第二輸出在可接受值的預(yù)定范圍之外時所述積分器模塊積分所述第二輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的PFC系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述第二輸出在所述可接受值的預(yù)定范圍之外時，所述保持模塊將由所述積分器模塊接收的所述第二輸出替換為零值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的PFC系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述第二輸出在所述可接受值的預(yù)定范圍之外時，所述保持模塊禁止所述積分器模塊的積分動作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC系統(tǒng)，其中，所述信號產(chǎn)生模塊基于具有所述頻率和所述調(diào)整的角度的自變量的第一三角函數(shù)來產(chǎn)生所述正弦參考信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的PFC系統(tǒng)，其中，所述信號產(chǎn)生模塊產(chǎn)生基于所述頻率和所述調(diào)整的角度的第二三角函數(shù)的所述正弦參考信號的梯度；以及基于將所述正弦參考信號和所述梯度分別乘以縮放因子的縮放參考信號和縮放梯度信號，其中，所述縮放因子包括三角常數(shù)和所述輸入AC線信號的統(tǒng)計測量的乘積。
11.一種用于功率因數(shù)校正(PFC)的方法，包括基于在輸入交流(AC)線信號的上升沿之間的時間來確定所述輸入AC線信號的周期； 基于所述周期來產(chǎn)生頻率； 基于所述頻率來產(chǎn)生角度；基于所述頻率和調(diào)整的角度來產(chǎn)生正弦參考信號；以及基于所述角度和基于所述正弦參考信號的下降沿、所述周期和所述輸入AC線信號的上升沿的比較來產(chǎn)生所述調(diào)整的角度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括確定與所述輸入AC線信號的所述上升沿對應(yīng)的第一和第二時間戳；以及基于在所述第一和第二時間戳之間的差來確定所述輸入AC線信號的所述周期。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括測量自所述輸入AC線信號的上升沿起的逝去的時間；基于當(dāng)檢測到所述輸入AC線信號的上升沿時的所述逝去的時間來確定所述輸入AC線信號的所述周期；以及當(dāng)所確定的周期大于預(yù)定閾值時丟棄所確定的周期。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括基于誤差來產(chǎn)生角度調(diào)整；基于在所述正弦參考信號的下降沿的時間和在所述輸入AC線信號的上升沿后的所述周期的一半的時間之間的差來確定所述誤差；以及通過向所述角度增加所述角度調(diào)整來產(chǎn)生所述調(diào)整的角度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括基于下述部分中的至少一個來確定所述誤差在(i)所述正弦參考信號的下降沿的時間與(ii)所述輸入AC線信號的上升沿的時間外加所述周期的一半之間的差；以及在所述正弦參考信號的下降沿時，(i)所述周期的一半和(ii)自所述輸入AC線信號的上升沿起的逝去的時間的值之間的差。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括 通過向所述誤差施加增益來產(chǎn)生第一輸出；通過選擇性地向所述第一輸出施加上限和下限中的至少一個來產(chǎn)生第二輸出； 基于所述第二輸出的積分來產(chǎn)生所述角度調(diào)整；以及防止當(dāng)所述第二輸出在可接受值的預(yù)定范圍之外時積分所述第二輸出。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括當(dāng)所述第二輸出在所述可接受值的預(yù)定范圍之外時，(i)將所述第二輸出替換為零值和(ii)禁止所述積分的至少一個。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括基于具有所述頻率和所述調(diào)整的角度的自變量的第一三角函數(shù)來產(chǎn)生所述正弦參考信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括基于所述頻率和所述調(diào)整的角度的第二三角函數(shù)來產(chǎn)生所述正弦參考信號的梯度；以及基于將所述正弦參考信號和所述梯度分別乘以縮放因子來產(chǎn)生縮放參考信號和縮放梯度，其中，所述縮放因子包括三角常數(shù)和所述輸入AC線信號的統(tǒng)計測量的乘積。
20.一種用于功率因數(shù)校正(PFC)的方法，包括 接收輸入交流(AC)線信號；基于在所述輸入AC線信號的上升沿之間的時間來確定所述輸入AC線信號的周期； 基于所述周期來產(chǎn)生頻率； 基于所述頻率來產(chǎn)生角度；基于具有所述頻率和調(diào)整的角度的自變量的第一三角函數(shù)來產(chǎn)生正弦參考信號； 基于所述頻率和所述調(diào)整的角度的第二三角函數(shù)來產(chǎn)生所述正弦參考信號的梯度； 基于將所述正弦參考信號和所述梯度中的至少一個乘以縮放因子來縮放所述正弦參考信號和所述梯度中的至少一個；基于在所述正弦參考信號的下降沿的時間與在所述輸入AC線信號的上升沿后的所述周期的一半的時間之間的差來確定誤差；通過向所述誤差施加增益來產(chǎn)生第一輸出；通過向所述第一輸出選擇性地施加上限和下限中的至少一個來產(chǎn)生第二輸出； 基于所述第二輸出的積分來產(chǎn)生角度調(diào)整；當(dāng)所述第二輸出在可接受值的預(yù)定范圍之外時防止所述第二輸出的所述積分；以及通過向所述角度增加所述角度調(diào)整來產(chǎn)生所述調(diào)整的角度。
全文摘要
一種功率因數(shù)校正(PFC)系統(tǒng)包括周期確定模塊、頻率產(chǎn)生模塊、角度產(chǎn)生模塊、信號產(chǎn)生模塊和角度校正模塊。周期確定模塊基于在輸入交流(AC)線信號的上升沿之間的時間來確定輸入AC線信號的周期。頻率產(chǎn)生模塊基于周期來產(chǎn)生頻率。角度產(chǎn)生模塊基于頻率來產(chǎn)生角度。信號產(chǎn)生模塊基于頻率和調(diào)整的角度來產(chǎn)生正弦參考信號。角度校正模塊基于角度和基于正弦參考信號的下降沿、周期和輸入AC線信號的上升沿的比較來產(chǎn)生調(diào)整的角度。
文檔編號H02M1/42GK102577058SQ201080044559
公開日2012年7月11日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月10日
發(fā)明者查爾斯·E·格林 申請人:艾默生環(huán)境優(yōu)化技術(shù)有限公司