[发明专利]在三相电源中保护功率因数校正的设备及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在三相电源中保护功率因数校正(PFC)的设备(以下 称为三相PFC保护设备)及其控制方法，更为详细地讲，涉及一种用于保护 和控制由三相逆变器的异常或错误电流引起的PFC的设备。

背景技术

一般来讲，逆变器是一种将直流电压转换为三相交流电压(U、V、W) 的电源转换器(也称为功率转换器)。由于高能效和便于输出控制，逆变器通 常使用于控制使用在各种电子产品(如，洗衣机、冰箱、空调、微波炉及电 梯)中的电动机。

将商用AC电源整流为DC电压并平滑该整流的DC电压的整流电路连 接到上述的逆变器，从而向逆变器提供平滑到预定电平的DC电压。该整流 电路的功率因数非常低，即，约0.5-0.6。由于输入电压(即，AC电源的电 压)与输入电流(即，AC电源的电流)的相差，所以功率因数减小，从而产 生了无功功率引起的功耗的损失。

为了解决上述的问题，现有技术实施使用开关控制方案校正功率因数以 防止输入电压与输入电流之间出现相差的功率因数校正(PFC)操作。该开 关控制方案检测输入电压的过零点，在该检测点接通开关元件，在预定时间 段过去后断开开关元件，并保持开关元件的断开状态直到下一个输入电压的 过零点到来。

具体地讲，如果用于功率因数校正(PFC)的开关控制方案应用于使用 向功耗大的电子产品供电的三相电源(如，R相、S相、T相)的三相逆变器， 并且由于制造商的错误致使在施加到电抗器和开关元件的电源输入端出现误 连接(或未连接)，则施加到开关元件的电流变为异常电流(如，低电流或过 电流)，从而不可执行PFC控制。结果，出现谐波和功率因数的问题，并出 现过热的电路。虽然由于不良的电抗条件或误连接导致PFC不受控制，但该 错误状况不被显示，从而不可避免地在不稳定的状态下操作现有系统。

发明内容

因此，本发明的一方面提供了一种三相功率因数校正(PFC)保护设备 及其控制方法，该设备基于用于PFC操作的开关控制方案控制三相逆变器在 共电位端检测施加到开关元件的电流信号的波形，以确定是否存在误连接， 当确定存在误连接时比较电流信号的图案，并根据确定的误连接模式改变开 关元件的PFC控制信号，从而使PFC控制正常地操作。

在下面的描述中将部分地阐明本发明的另外方面和/或优点，通过描述部 分地会变得清楚，或者通过实施本发明可以了解。

通过提供一种在三相电源上操作的三相功率因数校正(PFC)保护装置 来实现本发明的前述和/或其它方面，该PFC装置包括：整流器，对三相电源 进行整流；开关元件，执行(PFC)开关操作以校正整流器的功率因数；电 流检测器，检测从开关元件产生的电流波形；和控制器，根据检测的电流波 形确定是否存在开关元件与电源之间的误连接，如果确定存在误连接，则搜 索与电源的电流图案相应的误连接模式，并根据搜索改变施加到开关元件的 信号。

开关元件可以是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)开关，并且多个开关元件 连接到整流器输出端的各相，从而所述开关元件开关控制各相的输出信号以 允许各相的输出信号具有相同的电流相位与电压相位。

电流检测器可连接到开关元件的输出共电位端，从而所述电流检测器在 PFC期间检测载入到共电位端的异常电流。

异常电流可以是载入到共电位端的电流值具有比参考值高的峰值的过电 流。

如果出现异常电流，则所述控制器可确定存在误连接。

所述设备还可包括：存储单元，存储三相电源的连接引起的电流图案； 和控制器，将检测的电流图案与存储在存储单元内的电流图案进行比较，搜 索三相误连接模式，并根据搜索的误连接模式改变施加到开关元件的PFC控 制信号。

控制器可在存储单元中存储通过误连接模式改变的PFC控制信号，并控 制PFC控制连续正常操作。

通过提供一种三相功率因数校正(PFC)保护控制方法来实现本发明的 前述和/或其它方面，该方法包括：对三相电源进行整流；对开关元件执行 (PFC)开关控制以校正整流的电源的功率因数；检测从开关元件产生的电 流波形；和根据检测的电流波形确定是否存在开关元件与电源之间的误连接， 如果确定存在误连接，则搜索与电流图案相应的电源的误连接模式，并根据 搜索改变施加到开关元件的PFC控制输出信号。