PFC电路、电机控制系统及变频空调器技术方案

本发明专利技术提供一种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、交流输入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。本发明专利技术实施例的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。

【技术实现步骤摘要】
PFC电路、电机控制系统及变频空调器
本专利技术涉及变频空调
，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专利技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
技术实现思路
本专利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，本专利技术提供的一种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；所述电抗器和所述电流检测部连接交流电源的输入端，所述电抗器、电流检测部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交流输入电流，并获得对应的交流输入电流值；所述滤波电路用于对所述整流模块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、所述交流输入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PFC运算控制部根据所述交流输入电压值获取所述交流输入电压极性标示信号，并根据所述交流输入电压极性标示信号控制所述第一整流单元的第三开关管和第四开关管开关工作。优选的，所述电流检测部检测所述交流输入电流时，在所述第一开关管或者所述第二开关管开启或者关闭的中间时刻进行电流采样。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电机运算控制部；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D轴给定电流值计算模块包括：弱磁控制器，用于对所述逆变器的最大输出电压与所述逆变器的输出电压幅值进行计算以获得D轴给定电流值初始值；限幅单元，用于对所述D轴给定电流值初始值进行限幅处理以获得所述D轴给定电流值。优选的，所述电流控制模块还包括：Q轴电流值和D轴电流值计算模块，用于根据所述相电流值和所述角度估计值进行计算得到所述Q轴电流值和所述D轴电流值。优选的，所述电流控制模块还用于：获取电机运行的所述相电流值，并调取预存的第一相电流值和第二相电流值分别对应的第一Q轴电感、第二Q轴电感值以及第一D轴电感、第二D轴电感值，根据所述相电流值以及所述第一相电流值和所述第二相电流值、所述第一Q轴电感、所述第二Q轴电感值以及所述第一D轴电感、所述第二D轴电感值计算Q轴电感和D轴电感值。优选的，所述PFC运算控制部包括弱磁临界电压计算模块、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，用于根据所述交流输入电流值和交流输入电压极性标示信号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，本专利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，本专利技术还提供一种变频空调器，包括所述的电机控制系统。本专利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、交流输入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。本专利技术实施例的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为本专利技术PFC电路第一实施例的电路结构示意图；图2为本专利技术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为本专利技术PF本文档来自技高网...

【技术保护点】
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；所述电抗器和所述电流检测部连接交流电源的输入端，所述电抗器、电流检测部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交流输入电流，并获得对应的交流输入电流值；所述滤波电路用于对所述整流模块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、所述交流输入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；所述电抗器和所述电流检测部连接交流电源的输入端，所述电抗器、电流检测部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交流输入电流，并获得对应的交流输入电流值；所述滤波电路用于对所述整流模块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、所述交流输入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PFC运算控制部根据所述交流输入电压值获取所述交流输入电压极性标示信号，并根据所述交流输入电压极性标示信号控制所述第一整流单元的第三开关管和第四开关管开关工作。3.如权利要求1所述的PFC电路，其特征在于，所述电流检测部检测所述交流输入电流时，在所述第一开关管或者所述第二开关管开启或者关闭的中间时刻进行电流采样。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电机运算控制部；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。5.如权利要求4所述的PFC电路，其特征在于，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...

【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：发明
国别省市：广东,44