[發(fā)明專(zhuān)利]一種有源功率因數(shù)校正系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310214113.7
• 申請(qǐng)日: 2013-05-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104218785B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙鳴;徐錦清
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 杭州先途電子有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M1/42
• 分類(lèi)號(hào): H02M1/42;H02M1/32;H02H7/125;H02H3/06
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 王寶筠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種有源功率因數(shù)校正系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)生產(chǎn)水平和人民生活水平的提供，大量使用的非線性用電設(shè)備在電網(wǎng)中產(chǎn)生了越來(lái)越多的諧波，不僅增加了電網(wǎng)供電的損耗，影響電網(wǎng)保護(hù)裝置的正常運(yùn)行，而且降低了用電設(shè)備的功率因數(shù)。

變頻空調(diào)器就屬于非線性用電設(shè)備，因此，為了抑制諧波的產(chǎn)生以及提供功率因數(shù)，在變頻空調(diào)器中引入了功率因數(shù)校正（PFC，Power Factor Correction）技術(shù)。

PFC的基本思路就是輸入電流波形盡量趨于正弦波并且與輸入電壓相位差減小。

目前，PFC技術(shù)可以分為無(wú)源功率因數(shù)校正（PPFC）和有源功率因數(shù)校正（APFC）。

PPFC主要是使用電感和電容等組成濾波裝置，該濾波裝置調(diào)整輸入電流的波形和相位偏移。PPFC的優(yōu)點(diǎn)是電路比較簡(jiǎn)單、成本低、電磁干擾少、工作穩(wěn)定。

APFC主要是控制功率開(kāi)關(guān)元件的通斷時(shí)間來(lái)調(diào)整輸入電流波形及其相位偏移。APFC的優(yōu)點(diǎn)是提高了功率因數(shù)和減小了電流的諧波成分。

目前世界均在倡導(dǎo)節(jié)約能源，因此變頻空調(diào)中也成為節(jié)約能源的研究重點(diǎn)。為了達(dá)到國(guó)家“3C”強(qiáng)制認(rèn)證的要求，電流諧波抑制成為變頻空調(diào)廠家必須解決的問(wèn)題；由于傳統(tǒng)的無(wú)源PFC抑制諧波方式無(wú)法解決國(guó)家所倡導(dǎo)的高能效變頻空調(diào)產(chǎn)品，所以有源PFC日漸成為變頻空調(diào)行業(yè)內(nèi)的主流方案。

由于變頻空調(diào)所使用的環(huán)境復(fù)雜多樣、惡劣狀態(tài)較多（如雷擊、電源瞬停、電源急變、電源異常等）；同時(shí)還具有運(yùn)行功率寬、頻率高、負(fù)載波動(dòng)大等特點(diǎn)。因此，對(duì)有源PFC的可靠性設(shè)計(jì)提出了很高的要求，其中過(guò)電流的保護(hù)更是研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。如何提供一種更為安全可靠的過(guò)電流保護(hù)電路是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種有源功率因數(shù)校正系統(tǒng)，能夠安全可靠地實(shí)現(xiàn)對(duì)功率因數(shù)校正電路中的各種問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)地保護(hù)，從而提高功率因數(shù)。

本發(fā)明提供一種有源功率因數(shù)校正系統(tǒng)，包括：MCU和第一電流采樣模塊；

所述第一電流采樣模塊，用于采集直流電源回路中的第一電流信號(hào)，將所述第一電流信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的第一電壓信號(hào)發(fā)送給所述MCU的A/D口；

所述MCU，用于判斷所述直流側(cè)的電流超過(guò)第一電流閾值時(shí)，啟動(dòng)第一重電流保護(hù)；所述直流側(cè)的電流超過(guò)第二電流閾值時(shí)，啟動(dòng)第二重電流保護(hù)；所述第二電流閾值大于所述第一電流閾值；所述第一重電流保護(hù)是指MCU停止輸出驅(qū)動(dòng)功率器件的PWM脈沖信號(hào)，直到下次電源電壓正常過(guò)零時(shí)，恢復(fù)所述PWM脈沖信號(hào)的輸出；所述第二重電流保護(hù)是指MCU停止輸出驅(qū)動(dòng)功率器件的PWM脈沖信號(hào)，直到功率因數(shù)校正電路恢復(fù)正常狀態(tài)后輸出調(diào)整后的PWM脈沖信號(hào)。

優(yōu)選地，還包括：定時(shí)器，用于計(jì)時(shí)；

所述MCU檢測(cè)到電源電壓過(guò)零時(shí)，定時(shí)器清零開(kāi)始計(jì)時(shí)；

當(dāng)所述MCU檢測(cè)到下一次所述電源電壓過(guò)零時(shí)，如果判斷定時(shí)器的計(jì)時(shí)值與設(shè)定時(shí)間的差在預(yù)定誤差范圍外，則MCU判斷此次檢測(cè)的電源電壓過(guò)零為異常過(guò)零，定時(shí)器繼續(xù)計(jì)時(shí)；如果判斷定時(shí)器的計(jì)時(shí)值與所述設(shè)定時(shí)間的差在所述預(yù)定誤差范圍內(nèi)，則MCU判斷此次檢測(cè)的電源電壓過(guò)零為正常過(guò)零，定時(shí)器清零重新計(jì)時(shí)。

優(yōu)選地，所述MCU還用于：

將相鄰的兩次所述電源電壓正常過(guò)零為一個(gè)控制周期；在所述控制周期內(nèi)根據(jù)交流側(cè)或者直流側(cè)的輸入電流值分為三個(gè)控制階段；

所述第一階段是指從交流電源電壓的過(guò)零點(diǎn)開(kāi)始到所述輸入電流值上升至峰值電流的a%；所述第三階段是指從所述輸入電流值下降到所述峰值電流的b%到下次交流電源電壓過(guò)零點(diǎn)；所述第二階段是指一個(gè)控制周期中除了第一階段和第三階段后的中間階段；

第一控制階段內(nèi)，以第一種PWM脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)功率器件的導(dǎo)通或關(guān)斷；所述第一種PWM脈沖信號(hào)的高電平寬度依次遞減；

第二控制階段內(nèi)，停止輸出PWM脈沖信號(hào)，所述功率器件關(guān)斷；

第三控制階段內(nèi)，以第二種PWM脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)功率器件的導(dǎo)通或關(guān)斷；所述第二種PWM脈沖信號(hào)的高電平寬度依次遞增。

優(yōu)選地，所述MCU還用于：每個(gè)控制階段內(nèi)，第一個(gè)PWM脈沖的高電平寬度是由直流側(cè)電壓和設(shè)定參考電壓決定的，所述直流側(cè)電壓為每個(gè)控制周期內(nèi)檢測(cè)的直流側(cè)電壓；具體為：

當(dāng)直流側(cè)電壓小于所述設(shè)定參考電壓時(shí)，將控制階段內(nèi)的第一個(gè)PWM脈沖的高電平寬度增加；反之減小。

優(yōu)選地，所述第一種PWM脈沖信號(hào)的高電平寬度依次遞減；具體按照以下公式：