开关电路的控制方法及相关装置与流程

1.本技术涉及电路技术领域，尤其涉及一种开关电路的控制方法及相关装置。


背景技术：

2.不间断电源(uninterruptible power system，ups)广泛应用于各种对供电可靠性要求较高的场合，例如数据中心、计算机机房等。pfc(power factorcorrection,功率因数校正)电路是ups中重要的部件，用于提高ups的功率因数。
3.pfc电路作为一种开关电路，其输入电压的大小影响着该电路允许带的负载大小，现有技术中通常基于输入电压所在的电压范围确定允许带动的负载量，例如，输入电压在176vac～295vac时，开关电路允许满载工作；输入电压在154vac～176vac时，开关电路允许带75％以下负载；输入电压在120vac～154vac时允许带50％以下负载。但是这种方法在一定电压范围内均只能带动最少的负载量，使得输入电压范围较窄。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种开关电路的控制方法及相关装置，以解决现有技术中开关电路的输入电压范围较窄的问题。
5.第一方面，本技术提供了一种开关电路的控制方法，包括：
6.获取开关电路的输入电压实际值和输入电流实际值；
7.将所述输入电压实际值折算为限流系数；且所述输入电压实际值与所述限流系数呈正相关；
8.将所述限流系数与电流参考值相乘，得到参考电流限值；
9.根据所述参考电流限值和所述输入电流实际值，生成控制所述开关电路的pwm信号。
10.第二方面，本技术提供了一种开关电路的控制装置，其特征在于，包括：
11.电信号获取模块，用于获取开关电路的输入电压实际值和输入电流实际值；
12.限流系数计算模块，用于将所述输入电压实际值折算为限流系数；且所述输入电压实际值与所述限流系数呈正相关；
13.限流模块，用于将所述限流系数与电流参考值相乘，得到参考电流限值；
14.pwm信号生成模块，用于根据所述参考电流限值和所述输入电流实际值，生成控制所述开关电路的pwm信号。
15.第三方面，本技术提供了一种终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
16.第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
17.第五方面，本技术实施例提供一种不间断电源，其包括开关电路和如上第三方面所述的终端。
18.本技术实施例提供一种开关电路的控制方法及相关装置，该方法首先获取开关电路的输入电压实际值和输入电流实际值；然后将所述输入电压实际值折算为限流系数；且所述输入电压实际值与所述限流系数呈正相关；将所述限流系数与电流参考值相乘，得到参考电流限值；最后根据所述参考电流限值和所述输入电流实际值，生成控制所述开关电路的pwm信号。本技术能够基于输入电压实际值的大小对电流参考值进行限流，以使开关电路允许带起的负载率在低电压情况下随着输入电压的降低而降低，使开关电路在低电压下能够带动更大的负载，从而扩大不同负载下的输入电压范围。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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技术的一些实施例，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。
20.图1是本技术实施例提供的开关电路的控制方法的实现流程图；
21.图2是本技术实施例提供的开关电路的一种电路示意图；
22.图3是本技术实施例提供的开关电路的控制方法的流程框图；
23.图4是本技术实施例提供的开关电路的控制装置的结构示意图；
24.图5是本技术实施例提供的终端的示意图。
具体实施方式
25.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
26.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
27.参见图1，其示出了本技术实施例提供的开关电路的控制方法的实现流程图，本实施例以pfc电路为例，控制方法详述如下：
28.s101：获取开关电路的输入电压实际值、输入电流实际值和母线电压。
29.具体地，图2为本技术实施例提供的一种三相pfc电路，如图2所示，电路图左端为输入端，右端为输出端，因此，输入电压实际值为三相电压，包括u
ab
、u
bc
和u
ca
，输入电流实际值为三相电流，包括ia、ib和ic。母线电压u
bus
为pbus和nbus之间的电压。
30.需要说明的是，图2仅示出了一种开关电路的结构，并不用于限制本控制方法应用的电路结构，本实施例提供的控制方法适用于任一种开关电路结构。
31.s102：将所述输入电压实际值折算为限流系数；且所述输入电压实际值与所述限流系数呈正相关。
32.在一个可能的实施例中，s102的具体实现流程包括：
33.根据所述开关电路的满载功率及最大承受电流，计算第一电压阈值；所述第一电压阈值为所述开关电路满载工作时需要的最小输入电压值；
34.若所述输入电压实际值小于或等于所述第一电压阈值，则基于输入电压实际值与最小电压设定值的差值，将输入电压实际值折算为大于最小负载率且小于1的限流系数，且所述输入电压实际值与所述限流系数呈正比例关系；其中，最小负载率为输入电压实际值为所述最小电压设定值时所述开关电路的负载率。
35.在本实施例中，满载功率pn为pfc电路的额定电压vn和额定电流in的乘积，因为开关电路能够承受的最大电流通常为1.6in，因此，若想要pfc电路满载运行，其最小电压值为但是为了保证电路安全运行，输入电流通常需要小于最大承受电流，因此本实施例取1.25in作为最大承受电流，因此第一电压阈值可以为176v。
36.具体的，最小电压设定值可以为120v，那么其对应的最小负载率为50％，当输入电压实际值小于或等于176v时，基于输入电压实际值与120v之间的差值将输入电压实际值折算为100％至50％之间的限流系数。
37.具体地，s102的具体实现流程进一步包括：
38.若所述输入电压实际值小于或等于所述第一电压阈值，则根据限流系数计算公式计算限流系数；
39.所述限流系数计算公式为：
[0040][0041]
其中，k表示所述限流系数，vin表示所述输入电压实际值，vm表示所述第一电压阈值，vmin表示所述最小电压设定值，a表示所述最小负载率。
[0042]
在一个可能的实施例中，s102的具体实现流程还包括：
[0043]
若所述输入电压实际值大于额定电压，则基于所述输入电压实际值与额定电压的差值，将所述输入电压实际值折算为大于1且小于最大负载率的限流系数，且所述输入电压实际值与所述限流系数呈正比例关系。
[0044]
在本实施例中，额定电压为220v，为了保证电路在过载情况下安全运行，本实施例以1.3vn作为最大电压值，其对应的最大负载率为130％，也就是说，当输入电压实际值大于220v且小于295v时，基于输入电压实际值与额定电压的差值，将输入电压实际值线性的折算为100％至130％之间的限流系数。
[0045]
进一步的，若所述输入电压实际值大于额定电压，则基于过载限流系数计算公式计算限流系数；
[0046]
过载限流系数计算公式可以为：
[0047][0048]
其中，k表示限流系数，vin表示所述输入电压实际值，vn表示额定电压，vmax表示最大电压值，b表示最大负载率。
[0049]
在一个可能的实施例中，若输入电压大于第一电压阈值且小于或等于额定电压，
则限流系数为1。
[0050]
在一个可能的实施例中，s102的具体实现流程还包括：
[0051]
若所述输入电压实际值大于所述第一电压阈值，则将所述限流系数赋值为1。
[0052]
在输入电压实际值大于或等于176v时，开关电路可满载运行，因此不对电流参考值进行限流，即限流系数为1。
[0053]
通过上述方法，本技术能够在输入电压实际值小于第一电压阈值且大于最小输入电压值时，负载率由100％线性的减小至50％，在输入电压实际值大于第一电压阈值且小于或等于额定电压值时，负载率为100％，在输入电压实际值大于额定电压但小于最大电压值时，负载率由100％线性的增加至120％，相比于现有技术，本实施例提供的方法能够在带起相同负载量的情况下扩大输入电压范围，从而提高开关电路的适应性。
[0054]
s103：将所述限流系数与电流参考值相乘，得到参考电流限值。
[0055]
具体的，在s103之前，本实施例提供的方法还包括：基于所述母线电压实际值得到电流参考值。
[0056]
在本实施例中，如图3所示，图3示出了本实施例提供的开关电路的控制方法的流程框图，其中，基于所述母线电压实际值得到电流参考值具体如下：
[0057]
将母线电压给定值与所述母线电压实际值作差，得到母线电压偏差值；
[0058]
将所述母线电压偏差值输入第一电压环pi控制器，得到电流参考值。
[0059]
在本实施例中，如图3所示，将母线电压给定值u
bus_ref
减去母线电压实际值u
bus
，得到母线电压偏差值，并将母线电压偏差值输入第一电压环pi控制器，得到电流参考值。
[0060]
如图3所示，在得到电流参考值后，将限流系数k与电流参考值相乘，得到参考电流限值i
d_set
。
[0061]
s104：根据所述参考电流限值和所述输入电流实际值，生成控制所述开关电路的pwm信号。
[0062]
在一个可能的实施例中，s104的具体实现流程包括：
[0063]
s201：基于所述参考电流限值和所述输入电流实际值，得到电压参考值。
[0064]
s202：根据所述电压参考值和所述输入电压实际值，生成控制所述开关电路的pwm信号。
[0065]
在一个可能的实施例中，所述电压参考值包括d轴电压参考值、q轴电压参考值和0轴电压参考值；如图3所示，s201的具体实现流程包括：
[0066]
将所述输入电流实际值由abc坐标系转换至dq0坐标系，得到d轴输入电流实际值id、q轴输入电流实际值iq和0轴输入电流实际值i0；
[0067]
将所述参考电流限值i
d_set
减去所述d轴输入电流实际值id，得到d轴电流偏差值，并将所述d轴电流偏差值输入第一电流环pi控制器，得到d轴电压参考值；
[0068]
将q轴电流给定值i
q_set
减去所述q轴输入电流实际值iq，得到q轴电流偏差值，并将所述q轴电流偏差值输入第二电流环pi控制器，得到q轴电压参考值；
[0069]
获取所述开关电路的正负母线电压差值δu
buspn
，并将所述正负母线电压差值输入第二pi控制器，得到0轴电流参考值i
0_set
；
[0070]
将所述0轴电流参考值i
0_set
减去所述0轴输入电流实际值i0，得到0轴电流偏差值，并将所述0轴电流偏差值输入第三电流环pi控制器，得到0轴电压参考值。
[0071]
在一个可能的实施例中，如图3所示，s202的具体实现流程包括：
[0072]
将所述输入电压实际值由abc坐标系转换至dq0坐标系，得到d轴输入电压实际值ud、q轴输入电压实际值uq和0轴输入电压实际值u0；
[0073]
将所述d轴输入电压实际值ud与所述d轴电压参考值相加，得到d轴电压偏差值；
[0074]
将所述q轴输入电压实际值uq与所述q轴电压参考值相加，得到q轴电压偏差值；
[0075]
将所述0轴输入电压实际值u0与所述0轴电压参考值相加，得到0轴电压偏差值；
[0076]
分别将d轴电压偏差值、q轴电压偏差值和0轴电压偏差值输入调制度计算公式，得到d轴调制度、q轴调制度和0轴调制度；
[0077]
将d轴调制度、q轴调制度和0轴调制度分别由dq0坐标系转换至abc坐标系，得到三相调制度(va，vb和vc)，并基于三相调制度生成所述pwm信号；
[0078]
所述调制度计算公式为：
[0079]
其中，u
δ_x
表示x轴电压偏差值，x∈{d,q,0}；u
bus
表示所述母线电压值，v
x
表示x轴调制度。
[0080]
具体的，正负母线电压差值δu
buspn
为图2中pbus和o点之间的电压值u
pbus
和nbus和o点之间的电压值u
nbus
之间的差值。
[0081]
在本实施例中，在获取到三相调制度后，基于三相调制度进行spwm调制，得到控制pwm电路中开关管的pwm信号。
[0082]
通过上述方法，本技术能够基于输入电压实际值的大小对电流参考值进行相应的限流，以使开关电路允许带起的负载在低电压情况下随着输入电压的降低线性的降低，相比于现有的控制方法，本技术能够在低电压下带动更大的负载，从而扩大不同负载下的输入电压范围。
[0083]
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
[0084]
以下为本技术的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。
[0085]
图4示出了本技术实施例提供的开关电路的控制装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本技术实施例相关的部分，详述如下：
[0086]
如图4所示，开关电路的控制装置100包括：
[0087]
电信号获取模块110，用于获取开关电路的输入电压实际值、输入电流实际值和母线电压；
[0088]
限流系数计算模块120，用于将所述输入电压实际值折算为限流系数；且所述输入电压实际值与所述限流系数呈正相关；
[0089]
限流模块130，用于将所述限流系数与电流参考值相乘，得到参考电流限值；
[0090]
pwm信号生成模块140，用于根据所述参考电流限值和所述输入电流实际值，生成控制所述开关电路的pwm信号。
[0091]
在一个可能的实施例中，限流系数计算模块120包括：
[0092]
根据所述开关电路的满载功率及最大承受电流，计算第一电压阈值；所述第一电
压阈值为所述开关电路满载工作时需要的最小输入电压值；
[0093]
若所述输入电压实际值小于或等于所述第一电压阈值，则基于输入电压实际值与最小电压设定值的差值，将输入电压实际值折算为大于最小负载率且小于1的限流系数，且所述输入电压实际值与所述限流系数呈正比例关系；其中，最小负载率为输入电压实际值为所述最小电压设定值时所述开关电路的负载率。
[0094]
在一个可能的实施例中，限流系数计算模块120进一步包括：
[0095]
若所述输入电压实际值小于或等于所述第一电压阈值，则根据限流系数计算公式计算限流系数；
[0096]
所述限流系数计算公式为：
[0097][0098]
其中，k表示所述限流系数，vin表示所述输入电压实际值，vm表示所述第一电压阈值，vmin表示所述最小电压设定值，a表示所述最小负载率。
[0099]
在一个可能的实施例中，限流系数计算模块120还包括：
[0100]
若所述输入电压实际值大于额定电压，则基于所述输入电压实际值与额定电压的差值，将所述输入电压实际值折算为大于1且小于最大负载率的限流系数，且所述输入电压实际值与所述限流系数呈正比例关系。
[0101]
在一个可能的实施例中，限流系数计算模块120还包括：
[0102]
若所述输入电压实际值大于所述第一电压阈值，则将所述限流系数赋值为1。
[0103]
在一个可能的实施例中，pwm信号生成模块140包括：
[0104]
电压参考值计算单元，用于基于所述参考电流限值和所述输入电流实际值，得到电压参考值；
[0105]
pwm信号生成单元，用于根据所述电压参考值和所述输入电压实际值，生成控制所述开关电路的pwm信号。
[0106]
本技术提供的开关电路的控制装置，首先获取开关电路的输入电压实际值、输入电流实际值和母线电压；然后将所述输入电压实际值折算为限流系数；且所述输入电压实际值与所述限流系数呈正相关；将所述限流系数与所述电流参考值相乘，得到参考电流限值；最后根据所述参考电流限值和所述输入电流实际值，生成控制所述开关电路的pwm信号。本技术能够基于输入电压实际值的大小对电流参考值进行限流，以使开关电路允许带起的负载率在低电压情况下随着输入电压的降低线性的降低，使开关电路在低电压下能够带动更大的负载，从而扩大不同负载下的输入电压范围。
[0107]
本技术实施例还提供了一种计算机程序产品，其具有程序代码，该程序代码在相应的处理器、控制器、计算装置或终端中运行时执行上述任一个开关电路的控制方法方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至步骤104。本领域技术人员应当理解，可以以硬件、软件、固件、专用处理器或其组合的各种形式来实现本技术实施例所提出的方法和所属的设备。专用处理器可以包括专用集成电路(asic)、精简指令集计算机(risc)和/或现场可编程门阵列(fpga)。所提出的方法和设备优选地被实现为硬件和软件的组合。该软件优选地作为应用程序安装在程序存储设备上。其典型地是基于具有硬件的计算机平台的机器，例如一个或多个中央处理器(cpu)、随机存取存储器(ram)和一个或多个输入/输出(i/o)接
口。操作系统典型地也安装在所述计算机平台上。这里描述的各种过程和功能可以是应用程序的一部分，或者其一部分可以通过操作系统执行。
[0108]
图5是本技术实施例提供的终端的示意图。如图5所示，该实施例的终端5包括：处理器50、存储器51以及存储在所述存储器51中并可在所述处理器50上运行的计算机程序52。所述处理器50执行所述计算机程序52时实现上述各个开关电路的控制方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至步骤104。或者，所述处理器50执行所述计算机程序52时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图4所示模块110至140的功能。
[0109]
示例性的，所述计算机程序52可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器51中，并由所述处理器50执行，以完成/实施本技术所提供的方案。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序52在所述终端5中的执行过程。例如，所述计算机程序52可以被分割成图4所示的模块110至140。
[0110]
所述终端5可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端5可包括，但不仅限于，处理器50、存储器51。本领域技术人员可以理解，图5仅仅是终端5的示例，并不构成对终端5的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
[0111]
所称处理器50可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0112]
所述存储器51可以是所述终端5的内部存储单元，例如终端5的硬盘或内存。所述存储器51也可以是所述终端5的外部存储设备，例如所述终端5上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，所述存储器51还可以既包括所述终端5的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器51用于存储所述计算机程序以及所述终端所需的其他程序和数据。所述存储器51还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0113]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0114]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0115]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单
元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0116]
在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0117]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0118]
另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0119]
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个开关电路的控制方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
[0120]
此外，本技术附图中示出的实施例或本说明书中提到的各种实施例的特征不必理解为彼此独立的实施例。而是，可以将一个实施例的其中一个示例中描述的每个特征与来自其他实施例的个或多个其他期望的特征组合，从而产生未用文字或参考附图描述的其他实施例。
[0121]
本技术实施例还提供了一种不间断电源，其包括开关电路和如上所述的终端。
[0122]
以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。