[發明專利]帶補償的有源PFC的控制裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201010116734.8
• 申請日: 2010-02-23
• 公開（公告）號: CN101777828A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 王斌
• 申請（專利權）人: 廣東美的電器股份有限公司
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M1/14
• 代理公司: 佛山市粵順知識產權代理事務所 44264
• 代理人: 唐強熙

技術領域

本發明涉及一種帶補償的有源PFC的控制裝置及其控制方法。

背景技術

目前在變頻空調的控制領域內PFC被普遍使用，有源PFC也開始嶄露 頭角。但現有的有源PFC都是使用半導體廠家的專用芯片制作，由于反饋 與控制都是由硬件完成，故存在著一個較大的缺點，就是輸出電壓Vdc固 定，且針對國內的220Vac電源，其輸出電壓Vdc設置較高，一般在380Vdc 左右，這樣在變頻逆變時產生的干擾較大、損耗較大以及成本也較高，同時 沒有加入補償，使得輸出的紋波相對較大。

發明內容

本發明的目的旨在提供一種操作靈活、調整有源PFC的驅動控制信號 的占空比及輸出電壓Vdc、降低干擾，減少損耗，減低成本的帶補償的有源 PFC的控制裝置及其控制方法，以克服現有技術中的不足之處。

按此目的設計的一種帶補償的有源PFC的控制裝置，包括順序相連的 輸入整流單元電路、PFC單元電路和濾波儲能單元電路，輸入電壓采樣電 路與輸入整流單元電路的輸出并聯，負載電流采樣電路串聯于PFC單元電 路與輸入整流單元電路之間，PFC輸出電壓的電壓采樣單元電路與濾波儲 能單元電路并聯，PFC驅動電路與PFC單元電路相連，主控MCU分別與 輸入電壓采樣電路、PFC驅動電路和電壓采樣單元電路相連，其特征是主 控MCU包括電壓補償修正系數模塊、負載電流修正系數模塊和壓縮機參數 修正模塊三個模塊中的任意一個或任意二個以上的組合。

所述電壓補償修正系數模塊根據交流輸入電壓的峰值電壓值Vp修正 PFC控制脈沖信號的占空比，經過PFC驅動電路進而控制PFC單元電路， 使其輸出電壓Vdc能跟隨輸入電壓的峰值電壓值Vp變化，滿足：

Vdc＝(1+a)×Vp???????????????..................公式一，

a≥-0.4，為輸入電壓修正系數，Vp越高，a值越小；

使得功率因數可以得到保證，同時輸出電壓又比較低，有效降低PFC 控制電路及變頻逆變電路的動態損耗及電磁兼容性EMC(Electro?Magnetic? Compatibility)方面的干擾。

儲能電容上存在電壓紋波，在半周時間工頻低相位角及高相位角時，若 能人為地加大PFC的PWM占空比，可以有效提高輸出電壓Vdc的值，在 半周時間工頻中間相位角時，若能人為地減少PFC的PWM占空比，可以 有效減少輸出電壓Vdc的值，這樣反向矯正的最終效果是有效地減少了儲 能電容上的紋波，使得變頻壓縮機的控制更平穩。

根據PFC理論計算出的單個控制周期內的有效PFC驅動信號的占空比 為Δ，為修正輸出電壓，減少其輸出的紋波，加入第一修正系數β，

Δ1＝Δ+Ai×β，Δ1為實際控制占空比；

|β|≤1，第一修正系數β與濾波儲能單元電路的電解電容值相關；

i為一個工頻半波周期內的每個PFC脈沖的序列號；

Ai為對應序列的占空比的第二修正系數，其與紋波相關。

有了這種補償修正以后就可以減少儲能電容的電容量，從而降低成本。

所述負載電流修正系數模塊根據負載電流采樣電路采樣得到的負載電 流Irms值修正PFC的輸出電壓Vdc值；當負載電流較大時，表明壓縮機 的消耗功率會較大，輸出電壓Vdc值與PFC的目標值會相差越來越大，為 消除這一偏差加入修正系數Vb，加入電流補償修正系數，滿足：

Vdc＝(1+a)×Vp+Vb?????????????????..................公式二，

a≥-0.4，為輸入電壓修正系數，

Vb≥-10V，Vb為與負載電流相關的修正系數，當負載電流為小電流 時，Vb為負，當負載電流為大電流時，Vb為正。

由于壓縮機的特性差異，其線圈繞組的電阻是不一樣的，因此其反電勢 常數也是不一樣的；

所述壓縮機參數修正模塊根據壓縮機運轉頻率Fw限制PFC的輸出電壓 Vdc值，使其滿足：

Vdc＝Ve×Fw+Vd??????????????????????????..................公式三，

Ve為反電勢常數；Vd為設計裕量，Vd≥10V。

由于設計裕量Vd的存在，壓縮機在允許的運轉頻率范圍內，就不會因 電壓不足而進入弱磁運行，從而有效提高了壓縮機的運行效率。