[發(fā)明專利]一種功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210342275.4
• 申請日: 2012-09-17
• 公開（公告）號: CN102857087A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹發(fā)展
• 申請（專利權(quán)）人: 海信（山東）空調(diào)有限公司
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M1/12
• 代理公司: 青島聯(lián)智專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 37101
• 代理人: 邵新華

1.一種功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于：在對交流輸入電源進(jìn)行整流變換的整流橋的直流側(cè)連接斬波器，通過處理器產(chǎn)生脈沖信號控制所述斬波器通斷，以生成平滑的直流母線電壓Vdc；所述脈沖信號的產(chǎn)生過程為：

獲取所述交流輸入電源的電壓正弦波形，從所述電壓正弦波形中選取N個采樣點，并對每個采樣點的正弦值取絕對值，形成第一電壓參考值Vs；

將所述直流母線電壓Vdc與設(shè)定的目標(biāo)電壓Vdc-ref進(jìn)行比較，并進(jìn)行電壓誤差補償處理后，生成第二電壓參考值Vpi；

在一個交流周期內(nèi)對所述交流輸入電源的交流電壓Vac進(jìn)行N次采樣，對每個采樣點的電壓值取絕對值后，計算N個電壓值的平均值，對所述平均值進(jìn)行平方運算后取倒數(shù)，形成第三電壓參考值Vcomp；

將三個電壓參考值相乘后，作為電流參考值Iac-ref與整流橋整流輸出的直流母線電流Iac進(jìn)行比較，并進(jìn)行電流誤差補償處理后，輸出計算結(jié)果Ipi；

利用所述計算結(jié)果Ipi確定脈沖信號的占空比，形成所述的脈沖信號。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于：在所述形成第一電壓參考值Vs的過程中，根據(jù)所述交流輸入電源的交流電壓峰值，利用正弦值查表法形成所述交流輸入電源的電壓正弦波形。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于：在所述形成第一電壓參考值Vs和形成第三電壓參考值Vcomp的過程中，還包括確定采樣點個數(shù)N的步驟：

處理器以固定的AD采樣頻率采集交流電壓Vac的瞬時值，當(dāng)采集到的交流電壓瞬時值Vac（n）為正數(shù)，而Vac（n-1）為負(fù)數(shù)時，判定Vac（n）是過零點，記錄兩個過零點之間的采集個數(shù)，即為一個交流周期的采樣點個數(shù)N。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于：對所述采樣點個數(shù)N進(jìn)行容錯處理，步驟如下：

設(shè)定交流輸入電源的頻率范圍為H1~H2，則交流輸入電源的周期范圍為t1~t2，其中，t1=1/H2，t2=1/H1；

計算N的有效范圍為N1~N2，其中，N1=t1/T，N2=t2/T，T為處理器的AD采樣周期；

從上一個過零點到本次過零點，如果N的記錄個數(shù)在所述的有效范圍內(nèi)，則本次過零點是有效過零點；否則將本次過零點作為無效過零點，繼續(xù)累加記錄采集個數(shù)，直到下一個過零點，然后重復(fù)執(zhí)行本步驟的有效過零點判斷過程，直到生成在有效范圍內(nèi)的采樣點個數(shù)N。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于：所述交流輸入電源的頻率范圍設(shè)定在45Hz~65Hz之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于：在所述形成第一電壓參考值Vs的過程中，以過零點為起始點，將交流電壓Vac的一個周期0~2π用0~2^P-1表示，其中P為處理器的數(shù)據(jù)處理位數(shù)，則每一個數(shù)值對應(yīng)的弧度值為2π/2^P-1，計算每一個所述的弧度值所對應(yīng)的正弦值，由此形成一個正弦值表；

設(shè)定查表步長為2^P-1/N，按照查表步長對所述正弦值表進(jìn)行查表；將所述交流輸入電源的交流電壓峰值與每一次查表所得到的正弦值相乘，相乘的積取絕對值，形成所述的第一電壓參考值Vs。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于：在所述形成第三電壓參考值Vcomp的過程中，以過零點為起始點，在交流輸入電源的一個交流周期內(nèi)，對所述交流電壓Vac進(jìn)行N次采樣，對采集到的N個交流電壓瞬時值取絕對值后求取平均值，并對所述平均值進(jìn)行平方運算后取倒數(shù)，形成所述的第三電壓參考值Vcomp。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于：所述電壓誤差補償處理過程為：求取所述目標(biāo)電壓Vdc-ref與直流母線電壓Vdc之間的差值，代入PID運算公式計算生成所述的第二電壓參考值Vpi；

所述電流誤差補償處理過程為：求取所述電流參考值Iac-ref與直流母線電流Iac之間的差值，代入PID運算公式計算生成結(jié)果Ipi。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于：將所述三個電壓參考值相乘后，乘以系數(shù)KM，形成所述的電流參考值Iac-ref；其中，所述系數(shù)KM在2-10的范圍內(nèi)取值。

10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于：所述脈沖信號的頻率F1等于處理器的AD采樣頻率，利用所述計算結(jié)果Ipi確定脈沖信號的占空比的過程為：

a、根據(jù)脈沖信號的頻率F1、處理器的主頻FCY以及處理器中比較器工作頻率的預(yù)分頻值P1，計算載波頻率寄存器的值OC1TMR，即

；

b、將計算結(jié)果Ipi寫入占空比寄存器；

c、比較器在其工作的每一個時鐘周期計數(shù)一次，并將計數(shù)值與占空比寄存器的值進(jìn)行一次比較，如果計數(shù)值與占空比寄存器的值相等，則產(chǎn)生匹配中斷；

d、所述處理器在匹配中斷產(chǎn)生前，輸出控制斬波器導(dǎo)通的高電平，在匹配中斷產(chǎn)生時反轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖剑钡奖容^器的計數(shù)值等于OC1TMR時復(fù)位成高電平，并對比較器的計數(shù)值清零；重復(fù)執(zhí)行b~d，形成所述的脈沖信號。