PFC电路、电机控制系统及变频空调器技术方案

技术编号:18984818 阅读:28 留言:0更新日期:2018-09-20 20:29
本实用新型专利技术提供一种PFC电路、电机控制系统及变频空调器,电机控制系统由包括电抗器、整流部、电流检测部、滤波电路、交流电压采样部、直流电压采样部和运算控制部组成,且整流部由包括两个开关管串联的整流单元和两个开关管串联的开关单元并联而成,以此构成全波整流电路,运算控制部包括PFC运算控制部,通过获取电机运行的直流母线电压给定值,并根据交流输入电压值、直流母线电压值、直流母线电流值以及直流母线电压给定值生成PFC开关占空比信号驱动整流部的开关管工作,以对输入的交流电进行功率因素校正。本实用新型专利技术实施例的PFC电路相对现有的PFC电路能有效的降低损耗,提高效率、减少共模噪音,以此提高整个电机控制系统的可靠性。

PFC circuit, motor control system and variable frequency air conditioner.

The utility model provides a PFC circuit, a motor control system and a frequency converter air conditioner. The motor control system is composed of a reactor, a rectifier, a current detection unit, a filter circuit, an alternating current voltage sampling unit, a direct current voltage sampling unit and an operation control unit, and the rectifier is composed of a rectifier unit and two rectifiers connected in series with two switching tubes. A full-wave rectifier circuit is composed of a series of switching units connected in parallel. The operation control unit consists of a PFC operation control unit, which generates PF from the DC bus voltage given value of the motor operation and from the AC input voltage, the DC bus voltage, the DC bus current and the DC bus voltage given value. The duty cycle signal of the C switch drives the switching tube of the rectifier to correct the power factor of the input alternating current. Compared with the existing PFC circuit, the PFC circuit of the embodiment of the utility model can effectively reduce loss, improve efficiency and reduce common mode noise, thereby improving the reliability of the whole motor control system.

【技术实现步骤摘要】
PFC电路、电机控制系统及变频空调器
本技术涉及变频空调
,尤其涉及PFC电路、电机控制系统及变频空调器。
技术介绍
为了应对家电产品节能要求,变频空调得到了快速发展,有源功率因数校正已经广泛应用于变频空调电控部分。目前大部分变频空调电控的功率因数校正部分采用Boost(升压)类型电路,电流流经整流桥后,经过电感和二极管后供给电机逆变器,此种类型的电控缺点是AC-DC(交流-直流)转换效率较低;或者出现一种无桥方式的PFC(功率因素校正)电路,但这种无桥方式的PFC电路虽然一定程度上提高了AC-DC转换效率,但存在共模噪声大的问题。上述内容仅用于辅助理解本技术的技术方案,并不代表承认上述内容是现有技术。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种PFC电路、电机控制系统及变频空调器,目的在于解决现有PFC电路中存在转换效率较低或者共模噪声大的问题。为实现上述目的,本技术提供的一种PFC电路,所述PFC电路包括电抗器、整流部、电流检测部、滤波电路、交流电压采样部、直流电压采样部和运算控制部;;所述电抗器连接交流电源的输入端,所述电抗器和整流部串联在交流电源回路中;所述整流部输出端连接直流母线,所述滤波电路通过所述直流母线与所述整流部连接;所述电流检测部串联在所述直流母线上;所述整流部包括自带续流二极管的第一开关管和第二开关管、以及自带续流二极管的第三开关管和第四开关管,所述第三开关管和第四开关管串联后的公共连接点与交流电源的L线连接;所述第一开关管和第二开关管串联后的公共连接点与交流电源的N线连接;所述第一开关管和第二开关管串联后的一端连接所述第三开关管源级,所述第一开关管和第二开关管串联后的另一端连接所述第四开关管漏极,所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管的控制端分别连接所述运算控制部;其中,所述电流检测部用于检测所述直流母线电流,并获得对应的直流母线电流值;所述滤波电路用于对所述整流部输出的直流电进行平滑滤波以输出直流母线电压;所述交流电压采样部用于检测交流输入电压,并获得对应的交流输入电压值;所述直流电压采样部用于检测所述直流母线电压,并获得对应的直流母线电压值;所述运算控制部包括PFC运算控制部,所述PFC运算控制部用于获取电机运行的直流母线电压给定值,并根据所述交流输入电压值、所述直流母线电压值、所述直流母线电流值以及所述直流母线电压给定值生成PFC开关占空比信号驱动所述整流部的开关管工作,以对所述输入的交流电进行功率因素校正。优选的,所述电流检测部串联在所述直流母线的正极线上。优选的,所述电流检测部串联在所述直流母线的负极线上。优选的,所述电机控制系统包括相电流采样部和逆变器;所述相电流采样部用于采样所述电机的相电流信号并输入到所述运算控制部;所述逆变器输入端连接所述直流母线,所述逆变器输出端连接电机;所述运算控制部还包括电机运算控制部,所述电机运算控制部用于根据所述直流母线电压值、所述电机的相电流信号以及所述电机的目标转速值计算生成脉冲宽度信号,所述运算控制部还生成三角载波信号,并根据所述三角载波信号和所述脉冲宽度信号生成PWM控制信号到所述逆变器,以驱动所述电机运行。优选的,所述电机运算控制部包括:位置/速度估计模块,用于对电机的转子位置进行估计以获得电机的转子角度估计值和电机速度估计值;Q轴给定电流值计算模块,用于根据电机目标转速值、电机速度估计值计算Q轴给定电流值;D轴给定电流值计算模块,用于根据逆变器的最大输出电压和逆变器的输出电压幅值计算D轴给定电流值;电流控制模块,用于根据所述Q轴给定电流值、所述D轴给定电流值、所述电机速度估计值、所述直流母线电压值以及对电机采样的相电流值进行计算生成所述脉冲宽度信号,并根据所述三角载波信号和所述脉冲宽度信号生成所述PWM控制信号到所述逆变器,以驱动所述电机运行。优选的,所述PFC运算控制部包括弱磁临界电压值计算模块、交流电压参数确定模块、弱磁临界电压值限幅模块、电感电流给定值计算模块、电感电流值计算模块、PFC开关信号占空比计算模块以及开关信号生成模块;其中所述弱磁临界电压值计算模块,用于根据所述Q轴给定电压值、所述D轴给定电压值以及调制系数Kmax计算得到电机运行时的所述弱磁临界电压值;所述交流电压参数确定模块,用于根据交流电压采样部采集的交流输入电压值,进行计算分别得到交流输入电压极性标识信号、交流输入电压有效值、交流输入电压绝对值和过零检测信号;所述弱磁临界电压值限幅模块,用于对所述弱磁临界电压值进行限幅得到所述直流母线电压给定值;所述电感电流给定值计算模块,用于根据所述直流母线电压给定值和所述直流母线电压值进行计算得到所述电感电流给定值;所述电感电流值计算模块用于根据所述直流母线电流值计算得到所述电感电流值;所述PFC开关信号占空比计算模块,用于根据所述电感电流给定值和所述电感电流值计算得到所述PFC开关信号占空比信号;所述开关信号生成模块,用于根据所述PFC开关信号占空比信号、交流输入电压极性标示信号以及交流电压过零信号计算得到开关信号以控制所述第一开关管或者所述第二开关管开关工作。为实现上述目的,本技术还提供一种电机控制系统,包括所述的PFC电路。为实现上述目的,本技术还提供一种变频空调器,包括所述的电机控制系统。本技术提供的应用于电机控制系统的PFC电路,由包括电抗器、整流部、电流检测部、滤波电路、交流电压采样部、直流电压采样部和运算控制部组成,且整流部由包括两个开关管串联的整流单元和两个开关管串联的开关单元并联而成,以此构成全波整流电路,运算控制部包括PFC运算控制部,通过获取电机运行的直流母线电压给定值,并根据交流输入电压值、直流母线电压值、直流母线电流值以及直流母线电压给定值生成PFC开关占空比信号驱动整流部的开关管工作,以对输入的交流电进行功率因素校正。本技术实施例的PFC电路相对现有的PFC电路能有效降低损耗,提高效率、减少共模噪音,以此提高整个电机控制系统的可靠性。附图说明图1为本技术PFC电路第一实施例的电路结构示意图;图2为本技术PFC电路第一实施例的第三开关管和第四开关管根据交流电压的极性变化工作波形示意图;图3为本技术PFC电路第一实施例的另一电路结构示意图;图4为第一实施例中电流从L线出发的电抗器在储能时的电流回路示意图;图5为第一实施例中电流从L线出发的对电解电容充电的电流回路示意图;图6为第一实施例中电流从N线出发的电抗器在储能时的电流回路示意图;图7为第一实施例中电流从N线出发的对电解电容充电的电流回路示意图;图8为第一实施例中的控制逆变器的PWM信号的正弦波调制波形示意图;图9为第一实施例中的控制逆变器的PWM信号与等腰三角形载波信号的对应关系示意图;图10为本技术PFC电路第二实施例的PFC运算控制部51输出PWM信号波形和交流电流波形示意图;图11为本技术PFC电路第三实施例的电机运算控制部功能模块示意图;图12为电机的D轴电感和Q轴电感随电流的变化曲线图;图13为本技术PFC电路第四实施例的PFC运算控制部功能模块示意图。具体实施方式下面详细描述本技术的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PFC电路,所述PFC电路应用于电机控制系统,其特征在于,所述PFC电路包括电抗器、整流部、电流检测部、滤波电路、交流电压采样部、直流电压采样部和运算控制部;所述电抗器连接交流电源的输入端,所述电抗器和整流部串联在交流电源回路中;所述整流部输出端连接直流母线,所述滤波电路通过所述直流母线与所述整流部连接;所述电流检测部串联在所述直流母线上;所述整流部包括自带续流二极管的第一开关管和第二开关管、以及自带续流二极管的第三开关管和第四开关管,所述第三开关管和第四开关管串联后的公共连接点与交流电源的L线连接;所述第一开关管和第二开关管串联后的公共连接点与交流电源的N线连接;所述第一开关管和第二开关管串联后的一端连接所述第三开关管源级,所述第一开关管和第二开关管串联后的另一端连接所述第四开关管漏极,所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管的控制端分别连接所述运算控制部;其中,所述电流检测部用于检测所述直流母线电流,并获得对应的直流母线电流值;所述滤波电路用于对所述整流部输出的直流电进行平滑滤波以输出直流母线电压;所述交流电压采样部用于检测交流输入电压,并获得对应的交流输入电压值;所述直流电压采样部用于检测所述直流母线电压,并获得对应的直流母线电压值;所述运算控制部包括PFC运算控制部,所述PFC运算控制部用于获取电机运行的直流母线电压给定值,并根据所述交流输入电压值、所述直流母线电压值、所述直流母线电流值以及所述直流母线电压给定值生成PFC开关占空比信号驱动所述整流部的开关管工作,以对所述输入的交流电进行功率因素校正。...

【技术特征摘要】
1.一种PFC电路,所述PFC电路应用于电机控制系统,其特征在于,所述PFC电路包括电抗器、整流部、电流检测部、滤波电路、交流电压采样部、直流电压采样部和运算控制部;所述电抗器连接交流电源的输入端,所述电抗器和整流部串联在交流电源回路中;所述整流部输出端连接直流母线,所述滤波电路通过所述直流母线与所述整流部连接;所述电流检测部串联在所述直流母线上;所述整流部包括自带续流二极管的第一开关管和第二开关管、以及自带续流二极管的第三开关管和第四开关管,所述第三开关管和第四开关管串联后的公共连接点与交流电源的L线连接;所述第一开关管和第二开关管串联后的公共连接点与交流电源的N线连接;所述第一开关管和第二开关管串联后的一端连接所述第三开关管源级,所述第一开关管和第二开关管串联后的另一端连接所述第四开关管漏极,所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管的控制端分别连接所述运算控制部;其中,所述电流检测部用于检测所述直流母线电流,并获得对应的直流母线电流值;所述滤波电路用于对所述整流部输出的直流电进行平滑滤波以输出直流母线电压;所述交流电压采样部用于检测交流输入电压,并获得对应的交流输入电压值;所述直流电压采样部用于检测所述直流母线电压,并获得对应的直流母线电压值;所述运算控制部包括PFC运算控制部,所述PFC运算控制部用于获取电机运行的直流母线电压给定值,并根据所述交流输入电压值、所述直流母线电压值、所述直流母线电流值以及所述直流母线电压给定值生成PFC开关占空比信号驱动所述整流部的开关管工作,以对所述输入的交流电进行功率因素校正。2.如权利要求1所述的PFC电路,其特征在于,所述电流检测部串联在所述直流母线的正极线上。3.如权利要求1所述的PFC电路,其特征在于,所述电流检测部串联在所述直流母线的负极线上。4.如权利要求1所述的PFC电路,其特征在于,所述电机控制系统包括相电流采样部和逆变器;所述相电流采样部用于采样所述电机的相电流信号并输入到所述运算控制部;所述逆变器输入端连接所述直流母线,所述逆变器输出端连接电机;所述运算控制部还包括电机运算控制部,所述电机运算控制部用于根据所述直流母线电压值、所述电机的相电流信号以及所述电机的目标转速值计算生成脉冲宽度信号,所述运算控制部还生成三角载波信...

【专利技术属性】
技术研发人员:霍军亚
申请(专利权)人:广东美的制冷设备有限公司
类型:新型
国别省市:广东,44

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