[发明专利]功率变换装置及其功率变换方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种功率变换装置，更特别地，涉及一种具有升压(boost)功率因数校正(PFC)功能和控制涌流的功率变换装置及其功率变换方法。

背景技术

功率变换装置具有用于功率因数补偿的升压PFC功能。在这里，功率因数由有功功率与视在功率的比率所表示，即，由实际流到负载的功率与视在功率的比率所表示。

在具有升压PFC功能的功率变换装置中，需要控制在初始时刻为升压PFC输出端上的电容器充电的涌流。

换句话说，当电源被初始提供至电路时，为了保护该电路以及优化设计该电路，需要控制涌流。

图1是图示出根据相关技术的功率变换装置的图。

参考图1(A)，功率变换装置包括用于控制初始的涌流的热敏电阻10。

在低温时，热敏电阻10具有高阻抗，但是当其自热或外部温度升高时，热敏电阻10具有低阻抗。

通过利用这些特征，当初始提供电源时，由于热敏电阻10的相对高阻抗而限制了初始的涌流，并且当温度变高时，随着热敏电阻10的阻值减小导致闭合回路的形成，初始的涌流被限制。

虽然利用热敏电阻10的功率变换装置很简单，如图1(A)所示，但是该功率变换装置不能应用到大容量部件，因为热敏电阻10不适用于大容量部件。

进一步地，由于由热敏电阻10的阻抗引起的损耗而降低了利用热敏电阻10的功率变换装置的效率。而且，当功率变换装置被非正常操作时，热敏电阻10的温度可能不会降低。在这种状态下，电路不能从电网中被分离，因此电路不能在保险丝断开前受到保护。

参考图1(B)，功率变换装置包括电阻器20和继电器30，用于控制初始的涌流。

功率变换装置通过使用电阻器20对电容器CB充电，并且当电容器CB的充电完成时使继电器30短路，从而使电流流经继电器30而不是电阻器20，由此控制初始的涌流。

虽然使用图1(B)所示的电阻器20和继电器30的功率变换装置适用于大容量部件，但是该功率变换装置具有有限的寿命，因为继电器30形成了机械触点。

进一步地，当由于非正常操作而需要从电网中分离时，由于继电器30的响应速度慢而导致很难快速地执行分离。

而且，即使继电器30被分离，从电网中完全分离也是很难的，因为电流依然流经电阻器20。因此，继电器电路需要另外串联到电阻器，因此增大了系统的成本和体积。

发明内容

实施例提供了一种功率变换装置及其功率变换方法，所述功率变换装置能有效地控制初始连接电源时产生的涌流。

实施例还提供一种功率变换装置及其功率变换方法，通过采用SCR和控制SCR的栅极，所述功率变换装置能有效地控制涌流。

在一个实施例中，功率变换装置包括：整流单元，其包括可控硅整流器晶闸管(SCR)，并且用于对外部输入的单相电源进行整流；功率因数校正单元，其配置成校正由整流单元整流的电源的功率因数；以及控制信号发生单元，其配置成基于输入的单相电源来检测过零点并且基于所检测到的过零点来产生脉冲信号，所述脉冲信号的宽度随时间的变化而增大，其中，整流单元通过使用输入到SCR的栅极端的脉冲信号来对单相电源进行整流。

控制信号发生单元可以包括：信号检测器，其配置成检测单相电源；单相PLL，其配置成基于由信号检测器检测到的单相电源来检测过零点，并且基于所检测到的过零点来产生载波信号；以及PWM发生器，其配置成比较参考信号与所产生的载波信号并且产生脉冲信号，所述脉冲信号的宽度随时间的变化而增大。

单相PLL可以检测第一过零点和第二过零点，并且可以基于所检测到的第一过零点和第二过零点来产生随时间的变化而增大的载波信号。

第一过零点可以表示单相电源从正变为负的过零点，并且第二过零点可以表示单相电源从负变为正的过零点。

载波信号可以包括第一载波信号和第二载波信号，其中，当检测到第一过零点时可以产生第一载波信号并且当检测到第二过零点时可以重置第一载波信号，而当检测到第二过零点时可以产生第二载波信号并且当检测到第一过零点时可以重置第二载波信号。

PWM发生器可以在载波信号大于参考信号时产生脉冲信号。

PWM发生器可以比较第一载波信号与参考信号以便在第一载波信号大于参考信号时产生第一脉冲信号，并且PWM发生器可以比较第二载波信号与参考信号以便在第二载波信号大于参考信号时产生第二脉冲信号。

SCR可以包括：第一SCR，其栅极端连接到由PWM发生器输出的第一脉冲信号；以及第二SCR，其栅极端连接到由PWM发生器输出的第二脉冲信号。