[發明專利]功率因數改善電路的控制裝置、充電裝置

無效

• 申請號: 201310421411.3
• 申請日: 2013-09-16
• 公開（公告）號: CN103683897A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 大元靖理;幾島好廣;井戶勇作
• 申請（專利權）人: 歐姆龍汽車電子株式會社
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02J7/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;黃綸偉

技術領域

本發明涉及使輸入電流的波形接近輸入電壓的波形來改善功率因數的功率因數改善電路的控制技術。

背景技術

在電動汽車或混合動力汽車中，安裝有作為行駛用電機的驅動源的高壓電池，設置有用于對該電池充電的充電裝置（例如，參照專利文獻1、2）。在這樣的充電裝置中，通常具有功率因數改善電路（以下，記作PFC（Power?Factor?Correction）電路）。

圖18示出PFC電路的一例。PFC電路60是由電感器L3、二極管D5、電容器C1和開關元件Q3構成的公知的電路。開關元件Q3例如由MOS-FET構成，根據控制部70的脈沖信號進行導通/斷開而進行開關動作。通過該開關動作，生成與電壓波形（正弦波）為相似形狀的電流波形，通過使電流波形接近正弦波來改善功率因數。此外，此時，通過電感器L3和二極管D5，進行電壓的升壓（或降壓）和交流-直流轉換。

在上述PFC電路60中，控制部70控制開關元件Q3的導通/斷開，以輸出預定的電壓。因此，控制部70通過電壓檢測電路（省略圖示）和電流檢測電路（省略圖示）分別檢測PFC電路60的輸入電壓和輸入電流，并根據這些檢測值控制開關元件Q3。此處，PFC電路60的輸入側例如為100～200V的高電壓，與此相對，控制部70側例如為5V的低電壓。因此，為了不使高電壓側的電流錯誤地流到控制部70側，需要使檢測輸入電壓的電壓檢測電路與控制部70之間電絕緣。因此，需要絕緣放大器等部件，進而還需要確保絕緣距離，因而妨礙了小型化/低成本化。

專利文獻1：日本特開2009-247101號公報

專利文獻2：日本特開2010-88150號公報

發明內容

本發明的課題在于提供如下功率因數改善電路的控制裝置：即使不設置檢測輸入電壓的電壓檢測電路，也能夠進行期望的動作。

本發明的功率因數改善電路的控制裝置具有：功率因數改善電路，其與交流電源連接，通過開關元件的導通/斷開動作，使來自交流電源的輸入電流的波形接近正弦波來進行功率因數的改善；以及控制部，其控制功率因數改善電路的動作。功率因數改善電路具有檢測輸入電流的電流檢測電路和檢測該功率因數改善電路的輸出電壓的電壓檢測電路。控制部在功率因數改善電路啟動時，使開關元件固定為導通狀態，在該狀態下，根據電流檢測電路的輸出，分析從交流電源流過開關元件的輸入電流的波形，并根據其分析結果進行確定功率因數改善電路的輸入電壓的初始化處理。此外，在執行了初始化處理后，控制部根據所確定的輸入電壓、由電流檢測電路檢測出的輸入電流和由電壓檢測電路檢測出的輸出電壓，控制開關元件的導通/斷開動作。

在本發明中，在功率因數改善電路啟動時，控制部進行輸入電流的波形分析，根據該分析結果確定輸入電壓，并根據該輸入電壓進行功率因數改善電路的控制。因此，即使不設置檢測輸入電壓的電壓檢測電路，也能夠利用原本具有的輸入電流檢測電路來確定輸入電壓，進行期望的功率因數改善動作。因此，不需要確保以往那樣的絕緣放大器等部件和絕緣距離。

在本發明中，也可以是，控制部在進行輸入電流的波形分析時，針對輸入電壓，確定電壓電平、頻率以及與正弦波同步的基準定時。并且，除此以外，還可以確定與正弦波的正負同步的符號判定基準。

在本發明中，也可以是，控制部在確定基準定時的時候，在確定了商用頻率之后，確定正弦波的開始時刻。

在本發明中，也可以是，控制部構成為具有：電壓相位補償部，其將功率因數改善電路的當前輸出電壓與目標電壓進行比較，根據其偏差進行電壓的相位補償；乘法器，其根據該電壓相位補償部的輸出和輸入電壓，進行正弦波的成形；電流相位補償部，其將功率因數改善電路的當前輸入電流與乘法器的輸出進行比較，根據其偏差進行電流的相位補償；以及脈沖調制器，其生成具有與該電流相位補償部的輸出對應的占空比的PWM信號，并將該PWM信號輸出到開關元件。

在本發明中，控制部可以在一定條件下更新確定出的基準定時。例如，可以根據電流檢測電路的輸出，監視輸入電流的波形，在該電流波形存在相位超前或相位滯后的情況下，通過校正相位偏差來更新基準定時。

在本發明中，也可以是，替代根據輸入電流波形的分析結果來確定輸入電壓，控制部根據輸出電壓波形的分析結果來確定輸入電壓。

本發明的充電裝置由上述功率因數改善電路的控制裝置、以及對從功率因數改善電路輸出的電壓進行直流-直流轉換而生成充電用的直流電壓的直流-直流轉換器構成。