[发明专利]带补偿的有源PFC的控制装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种带补偿的有源PFC的控制装置及其控制方法。

背景技术

目前在变频空调的控制领域内PFC被普遍使用，有源PFC也开始崭露 头角。但现有的有源PFC都是使用半导体厂家的专用芯片制作，由于反馈 与控制都是由硬件完成，故存在着一个较大的缺点，就是输出电压Vdc固 定，且针对国内的220Vac电源，其输出电压Vdc设置较高，一般在380Vdc 左右，这样在变频逆变时产生的干扰较大、损耗较大以及成本也较高，同时 没有加入补偿，使得输出的纹波相对较大。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种操作灵活、调整有源PFC的驱动控制信号 的占空比及输出电压Vdc、降低干扰，减少损耗，减低成本的带补偿的有源 PFC的控制装置及其控制方法，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种带补偿的有源PFC的控制装置，包括顺序相连的 输入整流单元电路、PFC单元电路和滤波储能单元电路，输入电压采样电 路与输入整流单元电路的输出并联，负载电流采样电路串联于PFC单元电 路与输入整流单元电路之间，PFC输出电压的电压采样单元电路与滤波储 能单元电路并联，PFC驱动电路与PFC单元电路相连，主控MCU分别与 输入电压采样电路、PFC驱动电路和电压采样单元电路相连，其特征是主 控MCU包括电压补偿修正系数模块、负载电流修正系数模块和压缩机参数 修正模块三个模块中的任意一个或任意二个以上的组合。

所述电压补偿修正系数模块根据交流输入电压的峰值电压值Vp修正 PFC控制脉冲信号的占空比，经过PFC驱动电路进而控制PFC单元电路， 使其输出电压Vdc能跟随输入电压的峰值电压值Vp变化，满足：

Vdc＝(1+a)×Vp               ..................公式一，

a≥-0.4，为输入电压修正系数，Vp越高，a值越小；

使得功率因数可以得到保证，同时输出电压又比较低，有效降低PFC 控制电路及变频逆变电路的动态损耗及电磁兼容性EMC(Electro Magnetic  Compatibility)方面的干扰。

储能电容上存在电压纹波，在半周时间工频低相位角及高相位角时，若 能人为地加大PFC的PWM占空比，可以有效提高输出电压Vdc的值，在 半周时间工频中间相位角时，若能人为地减少PFC的PWM占空比，可以 有效减少输出电压Vdc的值，这样反向矫正的最终效果是有效地减少了储 能电容上的纹波，使得变频压缩机的控制更平稳。

根据PFC理论计算出的单个控制周期内的有效PFC驱动信号的占空比 为Δ，为修正输出电压，减少其输出的纹波，加入第一修正系数β，

Δ1＝Δ+Ai×β，Δ1为实际控制占空比；

|β|≤1，第一修正系数β与滤波储能单元电路的电解电容值相关；

i为一个工频半波周期内的每个PFC脉冲的序列号；

Ai为对应序列的占空比的第二修正系数，其与纹波相关。

有了这种补偿修正以后就可以减少储能电容的电容量，从而降低成本。

所述负载电流修正系数模块根据负载电流采样电路采样得到的负载电 流Irms值修正PFC的输出电压Vdc值；当负载电流较大时，表明压缩机 的消耗功率会较大，输出电压Vdc值与PFC的目标值会相差越来越大，为 消除这一偏差加入修正系数Vb，加入电流补偿修正系数，满足：

Vdc＝(1+a)×Vp+Vb                 ..................公式二，

a≥-0.4，为输入电压修正系数，

Vb≥-10V，Vb为与负载电流相关的修正系数，当负载电流为小电流 时，Vb为负，当负载电流为大电流时，Vb为正。

由于压缩机的特性差异，其线圈绕组的电阻是不一样的，因此其反电势 常数也是不一样的；

所述压缩机参数修正模块根据压缩机运转频率Fw限制PFC的输出电压 Vdc值，使其满足：

Vdc＝Ve×Fw+Vd                          ..................公式三，

Ve为反电势常数；Vd为设计裕量，Vd≥10V。

由于设计裕量Vd的存在，压缩机在允许的运转频率范围内，就不会因 电压不足而进入弱磁运行，从而有效提高了压缩机的运行效率。