Boost-PFC电路的控制装置和变频设备制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出了一种Boost‑PFC电路的控制装置和变频设备，其中，Boost‑PFC电路的控制装置包括：输入电流采样模块，用于采集并输出Boost‑PFC电路的输入电流；输入电压采样模块，用于采集并输出Boost‑PFC电路的输入电压；输出电压采样模块，用于采集并输出Boost‑PFC电路的输出电压；控制模块，用于根据输入电流、输入电压和输出电压计算IGBT的开关周期的载波频率和占空比。本实用新型专利技术通过实时调整IGBT的开关周期的载波频率和占空比，降低输入电流的谐波畸变率的同时，减少功率器件开关次数，有效降低发热量，提高电路耐久性，降低产品成本。

Control device and frequency conversion device of Boost-PFC circuit

The utility model puts forward a control device and frequency conversion device for the Boost PFC circuit, in which the control device of the Boost PFC circuit consists of the input current sampling module, which is used to collect and output the input current of the Boost PFC circuit, and the input voltage sampling module is used to collect and output the input voltage of the Boost PFC circuit; The output voltage sampling module is used to collect and output the output voltage of the Boost PFC circuit, and the control module is used to calculate the carrier frequency and duty ratio of the switching period of the IGBT according to the input current, the input voltage and the output voltage. The utility model reduces the harmonic distortion rate of the input current by adjusting the carrier frequency and the duty ratio of the switching period of IGBT, reduces the switching times of the power devices, effectively reduces the calorific value, improves the durability of the circuit and reduces the cost of the product.

【技术实现步骤摘要】
Boost-PFC电路的控制装置和变频设备
本技术涉及空调器
，具体而言，涉及一种Boost-PFC电路的控制装置和变频设备。
技术介绍
随着国家对用电设备能源利用和效率的要求越来越高，基于Boost-PFC的功率因素校正电路，由于其高效、简单以及可以提升输出电压的特点被广泛应用于各种变频设备中，如变频空调、水泵、风机。图1(a)和图1(b)示出了相关技术中Boost-PFC电路的工作原理示意图，如图1(a)所示，当开关管(IGBT)RDS导通时，输入电源V1向电感L充电存储能量，如图1(b)所示，当开关管(IGBT)RDS关断时，电感L通过二极管放电，电容器C吸收能量，电压升高。目前的Boost-PFC功率因素校正电路一般采用恒定载波频率的控制方法，即通过测量系统的电流和电压，经过功率因素校正算法和实际电路模型计算得到总占空比参考值，再经过载波频率换算得到实际的IGBT(InsulatedGateBipolarTranslator，绝缘栅门极晶体管)开关时间。但由于整个工作过程都是用相同的载波频率，在系统的动态特性与功率器件的发热量之间很难取舍：一方面，提高载波频率缩短了PFC(PowerFactorCorrection)的调节周期，有利于降低输入电流的谐波畸变率，降低输入电流纹波，但载波频率越高，一个输入电源周期内IGBT和FRD(FastRecoveryDiode，快速恢复二极管)的开关次数越多，IGBT及FRD在不断高速开关过程中会产生大量热量，通常需要选用容量更大的功率器件和增加更多的散热设计，使产品成本上升，尤其是在系统工作在重负荷时，电感工作在连续电流模式下，IGBT、FRD关断过程将会变长；另一方面，降低载波频率有利于减少IGBT及FRD的发热，但在正弦波输入电压的波峰阶段，调节周期过长会导致系统动态特性变差，电感、IGBT出现尖峰电流，导致输入电流波形畸变，谐波测试不达标。因此，如何减少现有固定占空比PFC电路的开关管发热严重的现象成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。为此，本技术第一个方面在于提出一种Boost-PFC电路的控制装置。本技术的第二个方面在于提出一种变频设备。有鉴于此，根据本技术的一个方面，提出了一种Boost-PFC电路的控制装置，Boost-PFC电路包括依次连接的输入整流模块、升压模块、输出滤波模块，升压模块包括IGBT，控制装置包括：输入电流采样模块，输入电流采样模块的输入端与输入整流模块的输出端相连接，用于采集并输出Boost-PFC电路的输入电流；输入电压采样模块，输入电压采样模块的输入端与输入整流模块的输出端相连接，用于采集并输出Boost-PFC电路的输入电压；输出电压采样模块，输出电压采样模块的输入端与输出滤波模块的输出端相连接，用于采集并输出Boost-PFC电路的输出电压；控制模块，控制模块与输入整流模块、输出滤波模块相连接，用于根据输入电流、输入电压和输出电压计算IGBT的开关周期的载波频率和占空比。本技术提供的Boost-PFC电路的控制装置，输入电流采样模块采集Boost-PFC电路的输入电流、输入电压采样模块采集Boost-PFC电路的输入电压、输出电压采样模块采集Boost-PFC电路的输出电压并分别发送给控制模块，控制模块进而根据Boost-PFC电路的输入电流、输入电压和输出电压计算Boost-PFC电路中IGBT的开关周期的载波频率和占空比。本技术根据Boost-PFC电路中输入电压、输入电流以及电路的输出电压计算IGBT的开关周期的载波频率和占空比，进而控制IGBT的开关，实现IGBT的开通、关闭可以根据Boost-PFC电路的输入输出状态实时调整，优选地，交流正弦波输入电压经过全波整流后，变成单向半幅正弦输入电压，当正弦输入电压为波谷时，输入电压低，此时即使开通、关闭IGBT，电感电流上升和下降都不明显，适当降低载波频率，不会对输入电流纹波造成明显影响，因此在保证谐波畸变率的情况下，适当降低载波频率，延长IGBT开关周期；当正弦输入电压为波峰时，输入电压高，如果开通IGBT，电感电流有明显的冲击，如果关闭IGBT，电流会快速下降，降低载波频率会导致输入电流纹波的及谐波畸变度有明显的变化，因此可以提高载波频率，缩短IGBT开关周期，保证电流正弦度；在正弦输入电压一个周期内，根据不同的电压相位调整IGBT的开关周期的载波频率和占空比，解决了传统Boost-PFC电路由于整个工作过程都是用相同的载波频率导致在系统的动态特性与功率器件的发热量之间难以取舍的问题，通过实时调整IGBT的开关周期的载波频率和占空比，降低输入电流的谐波畸变率的同时，减少功率器件开关次数，有效降低发热量，提高电路耐久性，降低产品成本。根据本技术的上述Boost-PFC电路的控制装置，还可以具有以下技术特征：在上述技术方案中，优选地，控制模块包括：电压调节模块，电压调节模块的第一输入端与输出电压采样模块的输出端相连接，电压调节模块的第二输入端与基准电压设定模块相连接，电压调节模块用于根据Boost-PFC电路的输出电压和基准电压设定模块设定的基准电压确定并输出电压指令值；电流调节模块，电流调节模块的第一输入端与输入电流采样模块的输出端相连接，电流调节模块的第二输入端与输入电压采样模块的输出端相连接，电流调节模块用于根据Boost-PFC电路的输入电流和Boost-PFC电路的输入电压确定并输出电流指令值；载波频率调节模块，载波频率调节模块的第一输入端与输入电压采样模块的输出端相连接，载波频率调节模块的第二输入端与基准频率设定模块相连接，载波频率调节模块用于根据Boost-PFC电路的输入电压和基准频率设定模块设定的基准频率确定并输出载波频率；功率因数校正模块，功率因数校正模块的第一输入端与电压调节模块的输出端相连接，功率因数校正模块的第二输入端与电流调节模块的输出端相连接，功率因数校正模块的第三输入端与载波频率调节模块的输出端相连接，功率因数校正模块用于根据电压指令值、电流指令值、载波频率确定占空比。在该技术方案中，电压调节模块根据Boost-PFC电路的输出电压和基准电压的偏差确定电压指令值，并发送给控制功率因数校正电路，电流调节模块根据Boost-PFC电路的输入电流和Boost-PFC电路的输入电压的偏差确定电流指令值，并发送给控制功率因数校正电路，载波频率调节模块根据Boost-PFC电路的输入电压和设定的基准频率的偏差确定载波频率，并发送给控制功率因数校正电路，功率因数校正电路根据电压指令值、电流指令与载波频率的关系，计算IGBT占空比，进而调节Boost-PFC电路输入电流，使得Boost-PFC电路输出电压稳定在目标值，Boost-PFC电路输入电流相位跟随输出电流相位，完成功率因数调节。在上述任一技术方案中，优选地，输入整流模块包括：桥式整流器；桥式整流器的两个输入端分别与交流输入电源的两个输出端相连接，用于将交流输入电源输入Boost-PFC电路的电流、电压进行整流。在该技术方案中，交流输入电源的交流正弦波输入电压经过桥式整流器进行全波整本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Boost‑PFC电路的控制装置，其特征在于，所述Boost‑PFC电路包括依次连接的输入整流模块、升压模块、输出滤波模块，所述升压模块包括IGBT，所述控制装置包括：输入电流采样模块，所述输入电流采样模块的输入端与所述输入整流模块的输出端相连接，用于采集并输出所述Boost‑PFC电路的输入电流；输入电压采样模块，所述输入电压采样模块的输入端与所述输入整流模块的输出端相连接，用于采集并输出所述Boost‑PFC电路的输入电压；输出电压采样模块，所述输出电压采样模块的输入端与所述输出滤波模块的输出端相连接，用于采集并输出所述Boost‑PFC电路的输出电压；控制模块，所述控制模块与所述输入整流模块、所述输出滤波模块相连接，用于根据所述输入电流、所述输入电压和所述输出电压计算所述IGBT的开关周期的载波频率和占空比。

【技术特征摘要】
1.一种Boost-PFC电路的控制装置，其特征在于，所述Boost-PFC电路包括依次连接的输入整流模块、升压模块、输出滤波模块，所述升压模块包括IGBT，所述控制装置包括：输入电流采样模块，所述输入电流采样模块的输入端与所述输入整流模块的输出端相连接，用于采集并输出所述Boost-PFC电路的输入电流；输入电压采样模块，所述输入电压采样模块的输入端与所述输入整流模块的输出端相连接，用于采集并输出所述Boost-PFC电路的输入电压；输出电压采样模块，所述输出电压采样模块的输入端与所述输出滤波模块的输出端相连接，用于采集并输出所述Boost-PFC电路的输出电压；控制模块，所述控制模块与所述输入整流模块、所述输出滤波模块相连接，用于根据所述输入电流、所述输入电压和所述输出电压计算所述IGBT的开关周期的载波频率和占空比。2.根据权利要求1所述的Boost-PFC电路的控制装置，其特征在于，所述控制模块包括：电压调节模块，所述电压调节模块的第一输入端与所述输出电压采样模块的输出端相连接，所述电压调节模块的第二输入端与基准电压设定模块相连接，所述电压调节模块用于根据所述Boost-PFC电路的输出电压和所述基准电压设定模块设定的基准电压确定并输出电压指令值；电流调节模块，所述电流调节模块的第一输入端与所述输入电流采样模块的输出端相连接，所述电流调节模块的第二输入端与所述输入电压采样模块的输出端相连接，所述电流调节模块用于根据所述Boost-PFC电路的输入电流和所述Boost-PFC电路的输入电压确定并输出电流指令值；载波频率调节模块，所述载波频率调节模块的第一输入端与所述输入电压采样模块的输出端相连接，所述载波频率调节模块的第二输入端与基准频率设定模块相连接，所述载波频率调节模块用于根据所述Boost-PFC电路的输入电压和所述基准频率设定模块设定的基准频率确定并输出所述载波频率；功率因数校正模块，所述功率因数校正模块的第一输入端与所述电压调节模块的输出端相连接，所述功率因数校正模块的第二输入端与所述电流调节模块的输出端相连接，所述功率因数校正模块的第三输入端与所述载波频率调节模块的输出端相连接，所述功率因数校正模块用于根据所述电压指令值、所述电流指令值、所述载波频率确定所述占空比。3.根据权利要求2所述的Boost-PFC电路的控制装置，其特征在于，所述输入整流模块包括：桥式整流器；所述桥式整流器的两个输入端分别与交流输入电源的两个输出端相连接，用于将所述交流输入电源输入所述Boost-PFC电路的电流、电压进行整流。4.根据权利要求3所述的Boost-PFC电路的控制装置，其特征在于，所述升压模块包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓东，
申请(专利权)人：广东美的暖通设备有限公司，美的集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44