[發明專利]電機驅動逆變器系統的功率因數補償裝置

無效

• 申請號: 00102789.1
• 申請日: 2000-01-08
• 公開（公告）號: CN1264215A
• 公開（公告）日: 2000-08-23
• 發明（設計）人: 韓京海;金政皓;沈健;李炯尚;李東赫
• 申請（專利權）人: LG電子株式會社
• 主分類號: H02P7/63
• 分類號: H02P7/63
• 代理公司: 柳沈知識產權律師事務所
• 代理人: 黃敏

本明涉及控制輸入到驅動電機的逆變器的電壓和電流的技術，特別是涉及電機驅動逆變器的一種功率因數補償裝置，它可以補償輸入到電機驅動逆變器的電壓和電流的功率因數。

逆變器在家用設備中越來越多地被用于控制電動機，因為它能夠節能并且便于輸出控制。包括洗衣機和電冰箱在內的各種家用設備已經采用了用來驅動電動機的逆變器。

圖1是普通的電機驅動逆變器系統的一個結構示意圖。如圖所示，輸入的交流電源100經過全波整流后變成直流電壓。一個扼流線圈112和一個平滑電容器113來平滑整流的電壓，并且將其提供給逆變器120。這一平滑的直流電壓大于交流電源電壓的峰值。逆變器120將平滑的直流電壓轉換成三相交流電源，并且將其提供給電機130。用轉換而來的三相交流電源驅動電機130。

圖2是現有技術中各個裝置的波形圖。第一波形和第二波形分別是交流電源的電壓和電流波形。時間(t)是由扼流線圈112和平滑電容器113的時間常數來確定的，并且通常被設置為交流電源周期的大約1/5。另一方面，在時間(t)期間迅速產生電流的峰值。結果，這種峰值會產生噪聲，并且由于無用的功率而造成損失。上述的缺點是由于電壓與電流之間的相位差產生的功率因數造成的。圖2的第三波形表示交流電源的理想電流圖形。如圖所示，當提供給逆變器的電流與交流電源電壓相位具有相同的相位時，由無用功率造成的損失就消失了。

為了產生具有這種波形的電流，在圖3中表示了一種能夠改善功率因數的裝置。

圖3是一個結構示意圖，表示用于逆變器系統的一種慣用的功率因數補償裝置。此處的功率因數補償單元200進一步包括圖1的結構。功率因數補償單元200包括：扼流線圈112，模擬集成電路210，多個電阻R1-R13，多個電容C1-C3和多個二極管D1，D2。圖4是模擬集成電路210的具體電路圖。圖中所示的模擬集成電路210包括各種邏輯電路。

橋式二極管111的直流電壓輸出被功率因數補償單元200的電阻R1，R2分壓后通過端子③VM1輸入到集成電路210。提供給扼流線圈112的電壓通過電阻R5輸入到端子⑤Idet。扼流線圈112的電壓通過電阻R4和二極管D1，而橋式二極管111的電壓通過電阻R3變成集成電路210的內部電源VCC。另外，通過扼流線圈112和二極管D2提供給逆變器120的直流電壓被電阻R11，R12和R13分壓后通過端子①INV輸入到集成電路210。在時間常數受到電阻R7，R8和電容C2的控制之后，這一電壓被輸入到端子②COMP。另外，對應著提供給逆變器120的電流的一個電壓也就是電容C3上的電壓被輸入到端子④CS。

集成電路210內部的各種邏輯電路接收到這些電壓，通過端子⑦Vout輸出一個具有預定占空度的電壓，這些邏輯電路有比較器211，216，218，219，多路分解器217，反相器11，NAND門電路213，214，一個自起動器和一個NOR門電路215。

圖5表示由集成電路210處理后的電壓波形。標號‘MO’表示從多路分解器217輸入到比較器216的電壓波形，‘CS’表示通過端子④輸入到比較器216的電壓波形。如圖5所示，將MO和CS加以比較，電壓Vout在正弦波小的部分(在圖中的右側和左側)具有大占空度，而在中間部分具有小占空度。

電壓Vout被提供給一個開關晶體管Q1的柵極，使開關晶體管Q1反復執行開關動作，從而消除輸入到逆變器120的電壓和電流之間的相位差。因此，慣用的功率因數補償裝置是通過進一步采用功率因數補償單元來補償功率因數從而消除損失的。然而它具有以下的缺點。

首先，功率因數補償單元必須不斷地接收交流電壓。其次，由于采用了模擬的功率因數補償電路，電路的面積增大了，由此也會造成費用上升。

本發明的首要目的是補償系統的功率因數，預先存儲與有效交流電源的電壓值相對應的正弦波形式的電壓值，并且按照有效交流電源的相位來切換提供給逆變器的電壓，使其對應存儲的正弦波形式的電壓值。

本發明的另一目的是防止由提供給逆變器的電源產生噪聲。

為實現本發明的上述目的而提供了一種用于電機驅動逆變器系統的功率因數補償裝置，該裝置包括：連接到電機上的逆變器；用來檢測有效交流電源過零點的微處理器，并且，在內部存儲了對應著有效交流電源的電壓的多個正弦波形式電壓值和頻率的狀態下按照上述檢測結果順序輸出一個對應著多種正弦波形式電壓值的驅動信號；以及一個與逆變器并聯連接的開關晶體管，它按照驅動信號進行切換，驅動信號的占空度隨著多個正弦波形式電壓值的每一個改變而發生變化。