[发明专利]一种有源功率因数校正系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种有源功率因数校正系统。

背景技术

随着工业生产水平和人民生活水平的提供，大量使用的非线性用电设备在电网中产生了越来越多的谐波，不仅增加了电网供电的损耗，影响电网保护装置的正常运行，而且降低了用电设备的功率因数。

变频空调器就属于非线性用电设备，因此，为了抑制谐波的产生以及提供功率因数，在变频空调器中引入了功率因数校正（PFC，Power Factor Correction）技术。

PFC的基本思路就是输入电流波形尽量趋于正弦波并且与输入电压相位差减小。

目前，PFC技术可以分为无源功率因数校正（PPFC）和有源功率因数校正（APFC）。

PPFC主要是使用电感和电容等组成滤波装置，该滤波装置调整输入电流的波形和相位偏移。PPFC的优点是电路比较简单、成本低、电磁干扰少、工作稳定。

APFC主要是控制功率开关元件的通断时间来调整输入电流波形及其相位偏移。APFC的优点是提高了功率因数和减小了电流的谐波成分。

目前世界均在倡导节约能源，因此变频空调中也成为节约能源的研究重点。为了达到国家“3C”强制认证的要求，电流谐波抑制成为变频空调厂家必须解决的问题；由于传统的无源PFC抑制谐波方式无法解决国家所倡导的高能效变频空调产品，所以有源PFC日渐成为变频空调行业内的主流方案。

由于变频空调所使用的环境复杂多样、恶劣状态较多（如雷击、电源瞬停、电源急变、电源异常等）；同时还具有运行功率宽、频率高、负载波动大等特点。因此，对有源PFC的可靠性设计提出了很高的要求，其中过电流的保护更是研究的重点和难点。如何提供一种更为安全可靠的过电流保护电路是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有源功率因数校正系统，能够安全可靠地实现对功率因数校正电路中的各种问题进行及时地保护，从而提高功率因数。

本发明提供一种有源功率因数校正系统，包括：MCU和第一电流采样模块；

所述第一电流采样模块，用于采集直流电源回路中的第一电流信号，将所述第一电流信号进行转换为对应的第一电压信号发送给所述MCU的A/D口；

所述MCU，用于判断所述直流侧的电流超过第一电流阈值时，启动第一重电流保护；所述直流侧的电流超过第二电流阈值时，启动第二重电流保护；所述第二电流阈值大于所述第一电流阈值；所述第一重电流保护是指MCU停止输出驱动功率器件的PWM脉冲信号，直到下次电源电压正常过零时，恢复所述PWM脉冲信号的输出；所述第二重电流保护是指MCU停止输出驱动功率器件的PWM脉冲信号，直到功率因数校正电路恢复正常状态后输出调整后的PWM脉冲信号。

优选地，还包括：定时器，用于计时；

所述MCU检测到电源电压过零时，定时器清零开始计时；

当所述MCU检测到下一次所述电源电压过零时，如果判断定时器的计时值与设定时间的差在预定误差范围外，则MCU判断此次检测的电源电压过零为异常过零，定时器继续计时；如果判断定时器的计时值与所述设定时间的差在所述预定误差范围内，则MCU判断此次检测的电源电压过零为正常过零，定时器清零重新计时。

优选地，所述MCU还用于：

将相邻的两次所述电源电压正常过零为一个控制周期；在所述控制周期内根据交流侧或者直流侧的输入电流值分为三个控制阶段；

所述第一阶段是指从交流电源电压的过零点开始到所述输入电流值上升至峰值电流的a%；所述第三阶段是指从所述输入电流值下降到所述峰值电流的b%到下次交流电源电压过零点；所述第二阶段是指一个控制周期中除了第一阶段和第三阶段后的中间阶段；

第一控制阶段内，以第一种PWM脉冲信号驱动功率器件的导通或关断；所述第一种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递减；

第二控制阶段内，停止输出PWM脉冲信号，所述功率器件关断；

第三控制阶段内，以第二种PWM脉冲信号驱动功率器件的导通或关断；所述第二种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递增。

优选地，所述MCU还用于：每个控制阶段内，第一个PWM脉冲的高电平宽度是由直流侧电压和设定参考电压决定的，所述直流侧电压为每个控制周期内检测的直流侧电压；具体为：

当直流侧电压小于所述设定参考电压时，将控制阶段内的第一个PWM脉冲的高电平宽度增加；反之减小。

优选地，所述第一种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递减；具体按照以下公式：