[發明專利]直流電源裝置及提高其功率因數的PWM脈沖控制方法

有效

• 申請號: 201310037184.4
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN103973134A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 辛杰文;李強;羅宇華;滕建文;劉全德;游志強
• 申請（專利權）人: 廣東美的制冷設備有限公司
• 主分類號: H02M7/04
• 分類號: H02M7/04;H02M7/217;H02M1/12;H02M1/32;H02H7/125
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明屬于電源裝置領域，尤其涉及一種直流電源裝置及提高其功率因數的PWM脈沖控制方法。

背景技術

變頻空調等家電在其內部有把交流電壓轉換成直流電壓的整流電路，以此形成直流電源，再把電力供到各電子電路中。這些整流電路大多數為電容輸入型，其輸入電流只在峰值電壓波形附近流通、并呈脈沖狀電流波形，從而產生出不同程度的諧波。諧波的出現會導致電壓波形出現畸變、進相電容異常發熱及電機或變壓器的噪音增大、受電設備的容量降低等問題。因此IEC以及世界各國都設有限度值來控制諧波。

另一方面，由于電機里永久磁鐵的存在，當電機轉動時，電機自身會感應出動生電動勢，并且有轉速越大、動生電動勢就越大。要想電機在更高的轉速上運行，就需要更高的電壓來驅動，但市電額定值220V是固定的，要想電機在更寬的頻率范圍內運行，必須人為地提高電路系統中的電壓。

再則，在交流電路中，電壓與電流之間的相位差(Φ)的余弦叫做功率因數，功率因數越高，系統利用能量的效率越好。在一般的非純電阻電路中，功率因數都小于1，原因是由于電路中電感和電容的存在，使得交流電壓與交流電流之間的相位差不等于零。

以上所述即為業界使用功率因數校正（PFC,Power Factor Correction）電路的主要原因，業界中使用的功率因數校正一般有以下幾種：無源PFC、部分有源PFC、有源PFC。

發明內容

本發明的目的首先在于提供一種直流電源裝置，以安全可靠地解決現有技術中存在的需要控制供電系統的諧波電流以及提高其工作電壓和功率因數的技術問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種直流電源裝置，用于給變頻空調室外機的功率系統供電，除了依次連接的交流電源、電抗器和交流電整流濾波單元，還包括：

分別與所述交流電源的火線、零線相接的過零信號檢測單元和與所述交流電源的火線相接的交流電流檢測單元；

第一端接所述電抗器的輸出端、第二端通過一保險絲與所述交流電源的零線相接、強制對所述電抗器進行短路通電的強制短路單元；

輸入端接所述交流電整流濾波單元的輸出端、對經整流后的直流電壓進行檢測的直流電壓檢測單元；

連接在所述直流電壓檢測單元與強制短路單元之間、當直流電壓過高時對所述強制短路單元輸出硬件保護信號的過壓檢測保護單元；以及

分別與所述過零信號檢測單元、交流電流檢測單元、直流電壓檢測單元和過壓檢測保護單元的輸出端相連，接收上述各個單元發送的信號、并發送PWM控制信號給所述強制短路單元的微處理器控制單元。

本發明的另一目的在于提供一種提高上述直流電源裝置功率因數的PWM脈沖控制方法，具體包括如下步驟：

確定系統交流電過零點與微處理器控制單元檢測到的過零信號之間的時間間隔；

將功率零點到系統運行的最大功率點劃分為兩個以上的功率區間；

在系統實際運行的不同功率區間內對應輸出預設不同的PWM脈寬。

具體地，所述系統運行的最大功率點由以下關系式確定：其中，P_m為系統運行的最大功率點，I_m為系統交流電流允許的最大值，ω為壓縮機轉動頻率的最大值。

本發明提供的適用于變頻空調室外機的直流電源裝置及有效提高其功率因數的PWM脈沖控制方法，可以有效地降低諧波和提高供電系統的電壓；并且采用本發明提供的直流電源裝置，可以減少電壓和電流之間的夾角，有效地提供直流電源裝置的功率因數。特別地，在現有直流電源裝置的強制短路單元與交流電源之間增加一個保險絲，可以在直流電源裝置的其他各個單元的保護作用失效、出現電流過大的情形時立即熔斷，防止元器件進一步毀壞或起火，強制將電抗器的強制短路單元從原直流電源裝置中剝離出來，不影響其他后續電路的正常運行，安全可靠。

附圖說明

圖1是本發明提供的直流電源裝置的結構框圖；

圖2是本發明y一優選實施例提供的直流電源裝置的示例電子元器件圖；

圖3是本發明提供的提高圖1所示直流電源裝置的功率因數的PWM脈沖控制方法的實現流程圖；

圖4是本發明一優選實施例提供的系統功率區間分配圖；

圖5是圖4所示的系統功率區間上A、B、C三點上的脈寬控制波形圖；

圖6是采用本發明提供的PWM脈沖控制方法的直流電源裝置的波形圖。

具體實施方式