PFC电路、PFC电路控制方法及空调器技术

本发明专利技术提出一种PFC电路、PFC电路控制方法及空调器。PFC电路，包括电源、整流单元、电抗单元和开关单元，整流单元的交流端与电源连接，电抗单元的两端分别连接整流单元的一个直流端和开关单元，开关单元进一步连接至整流单元的另一直流端，形成PFC回路，所电抗单元包括至少两个并联连接的电抗器。电抗单元采用并联的电路结构，便于电抗器的使用通用化，避免单个大单抗器温升过高带来的安全隐患。该PFC电路可用于空调器。PFC电路控制方法，短路保护：当PFC回路电流增大时，切断PFC电路向负载的输出；断路保护：当PFC回路电感值减小时，降低PFC电路向负载的输出功率。

PFC circuit, PFC circuit control method and air conditioner

The invention provides a PFC circuit, a PFC circuit control method and an air conditioner. The PFC circuit consists of a power supply, a rectifier unit, a reactance unit and a switching unit. The AC end of the rectifier unit is connected to the power supply. The two ends of the reactance unit are connected to one DC end and the switching unit respectively. The switching unit is further connected to the other DC end of the rectifier unit to form a PFC circuit. At least two parallel connected reactors. The reactor unit adopts the circuit structure of parallel connection, which is convenient for the generalization of the reactor and avoids the hidden danger caused by the high temperature rise of single large reactor. The PFC circuit can be used in air conditioners. PFC circuit control method, short circuit protection: when the PFC circuit current increases, cut off the output of PFC circuit to the load; open circuit protection: when the PFC circuit inductance value decreases, reduce the output power of PFC circuit to the load.

【技术实现步骤摘要】
PFC电路、PFC电路控制方法及空调器
本专利技术涉及PFC控制领域，尤其涉及一种PFC电路、PFC电路控制方法及空调器。
技术介绍
变频空调采用交流电转换为直流电，以驱动压缩机运转。PFC电路为用于变频空调的功率调节电路。现有技术中，单相电变频空调PFC电路结构如图1所示。包括电源1、整流单元2、电抗单元3和开关单元，其中电抗单元3一般采用一个电抗器，随着空调能力的做大，整机电流变大，单个电抗器载流量及体积也需要变大，造成电抗器本体发热会比较大，使用通用性不好，安全系数低。当多个电抗器并联时，即便每个电抗器的电抗量是相同的，但每个电抗器本体还会存在一定的感量误差，会造成有以下隐患：并联的电抗器某一个短路，会造成功率器件损害；并联的电抗器某一个断路，整机电流会全部通过另一个电抗器，会有温升、磁饱和的危险，安全隐患增加，给用户带来很大的不安全性。综上，需要研究一种适用于大功率变频空调、安全系数高的PFC电路及其控制方法。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种PFC电路、PFC电路的控制方法以及空调器。该专利技术解决了大功率空调器采用单个电抗器会造成的电抗器体积大、安全系数低的问题，通过改进PFC电路电抗单元的结构，以及PFC电路的控制方法，提高PFC电路输出的安全性能。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种PFC电路，包括电源、整流单元、电抗单元和开关单元，整流单元的交流端与电源连接，电抗单元的两端分别连接整流单元的一个直流端和开关单元，开关单元进一步连接至整流单元的另一直流端，形成PFC回路，所述电抗单元包括至少两个并联连接的电抗器。作为本专利技术的进一步优化，PFC电路进一步包括用于采集PFC回路电流的电流采样单元，用于采集电源供电电压的电压采样单元，以及主控器，所述主控器连接负载，包括：采样模块：用于采集电流采样单元、电压采样单元采集的数据；PFC电路保护模块：用以根据采样模块获取的数据生成PFC电路保护策略，以控制主控器对负载的输出。作为本专利技术的进一步优化，PFC电路保护模块包括短路保护模块和/或断路保护模块，开关控制模块，以及，输出功率调节模块；所述短路保护模块包括用于存储短路电流阈值的阈值存储单元，用于将采样电流与短路阈值进行比较的电流比较单元，以及，用于根据电流比较单元的输出结果生成短路控制信号的短路控制信号生成单元；所述开关控制模块根据短路控制信号生成用以控制开关单元状态的开关控制信号；所述断路保护模块包括用于比较不同时刻相同电压相位条件下PFC回路电抗的电感比较单元，以及，用于根据电感比较单元的比较结果生成断路控制信号的断路控制信号生成单元；输出功率调节模块获取断路控制信号生成单元的信号，以生成输出功率调节信号。作为本专利技术的进一步优化，主控器进一步包括用以根据采样单元采集的数据计算不同电压相位下电压值与PFC回路电抗值的电感计算单元，以及，用以记载不同电压相位下电压值与PFC回路电抗值对应关系的标准数据记录模块；所述电感计算单元计算的电压值与电抗之的对应关系数据存储在标准数据记录模块中。本专利技术进一步提供一种PFC电路的控制方法，包括以下步骤：短路保护：当PFC回路电流增大时，切断PFC电路向负载的输出；和/或，断路保护：当PFC回路电抗增大时，降低PFC电路向负载的输出功率。作为本专利技术的进一步优化，短路保护进一步包括以下步骤：检测PFC回路电流，当回路电流超过电流阈值时，判断发生短路，PFC电路停止工作。作为本专利技术的进一步优化，进一步设定过流时间阈值，当回路电流超过电流阈值，且过流时间超过过流时间阈值，PFC电路停止工作。作为本专利技术的进一步优化，所述断路保护进一步包括以下步骤：当PFC回路的电感值与相同电压相位下的标准电感值相比，超过电感差阈值时，则判断发生断路。作为本专利技术的进一步优化，不同电压相位下标准电感值的计算方法为：在PFC电路正常工作时，为开关单元施加PWM信号，按下式计算电感：L＝E×dt/dI(1)其中，E＝E1-E2,E1为电抗器与整流单元相接端的电压，E2为电抗器与开关单元相接端的电压，E为电抗器两端的电压；dt为开关单元导通的时间；dI为dt时间内流经电抗器的电流变化；按电压相位与计算电感对应的关系，存储。本专利技术进一步提供一种空调器，包括上述的PFC电路。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：(1)本专利技术设计了一种PFC电路电抗器并联的电路结构，便于电抗器的使用通用化，避免单个大单抗器温升过高带来的安全隐患。(2)针对电抗器并联的电路形式，本专利技术同时采用一种新的PFC电路的控制方法，防止由于其中某个电抗器短路或断路造成电路故障，负载受损。实时监控PFC电路的电流和电抗，若有电抗器短路的情况，进行过流保护；若其中一个电抗器断路，处在整机进入降能力运转，使产品不会因故障停机，认可正常运转。附图说明图1为现有技术中PFC电路结构示意；图2本专利技术PFC电路结构示意图；图3为本专利技术标准电感值计算原理图；图4标准电感值计算过程中电流变化波形图。其中：1-电源，2-整流单元，3-电抗单元,301-电抗器，4-开关单元，5-主控MCU,6-空压机，7-电流采样电路，8-电压采样电路，9-电流采样电阻。具体实施方式以下，结合附图对本专利技术的具体实施方式进行进一步的描述。本专利技术首先提供了一种PFC电路，该电路通过改进电抗单元的结构，满足大功率输出对电抗单元的需求，同时可提高PFC电路输出的安全性。一种PFC电路，结构参考图2，包括电源1、整流单元2、电抗单元3和开关单元4，整流单元2的交流端与电源1连接，电抗单元3的两端分别连接整流单元2的一个直流端和开关单元4，开关单元4进一步连接至整流单元4的另一直流端，形成PFC回路。电抗单元3包括至少两个并联连接的电抗器301。本实施例中，整流单元2采用桥式二极管整流单元，开关单元4采用的为IGBT，电抗单元3采用两个电抗器301并联的，这种方式可以增大电抗量的同时，减小电抗单元本身的体积，进而在提高PFC电路大功率负载适用性的同时，减小电路体积。作为本专利技术的进一步优化，为了保证PFC电路的正常工作，PFC电路进一步包括用于采集PFC回路电流的电流采样单元(对应本实施例中的电流采样电路7)，用于采集电源供电电压的电压采样单元(对应本实施例中的电压采样电路8)，以及主控器5(对应本实施例中的主控MCU)，主控器的输出端连接负载，主控器5包括：采样模块：用于采集电流采样单元、电压采样单元采集的数据；即电流采样单元和电压采样单元采集的电流和电压数据将传递至主控器，以作为其进行PFC电路故障判断的依据；PFC电路保护模块：用以根据采样模块获取的数据生成PFC电路保护策略，以控制主控器5对负载的输出。PFC电路的保护策略主要是针对电抗单元的故障来采取保护措施。电抗单元的主要故障包括短路和断路，基于此，PFC电路保护模块包括短路保护模块和/或断路保护模块，用于控制开关单元开闭状态的开关控制模块，以及，用于控制负载输出功率输出功率调节模块。需要说明的是，可以根据设计需求选择设置短路保护模块或断路保护模块，本实施例中，为了提高PFC电路的安全性能，PFC电路保护模块包括短路保护模块和断路保护模块。短路保护模块包括用于存储短路电流阈值的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PFC电路，包括电源、整流单元、电抗单元和开关单元，整流单元的交流端与电源连接，其特征在于，电抗单元的两端分别连接整流单元的一个直流端和开关单元，开关单元进一步连接至整流单元的另一直流端，形成PFC回路，所述电抗单元包括至少两个并联连接的电抗器。

【技术特征摘要】
1.一种PFC电路，包括电源、整流单元、电抗单元和开关单元，整流单元的交流端与电源连接，其特征在于，电抗单元的两端分别连接整流单元的一个直流端和开关单元，开关单元进一步连接至整流单元的另一直流端，形成PFC回路，所述电抗单元包括至少两个并联连接的电抗器。2.如权利要求1所述的PFC电路，其特征在于，PFC电路进一步包括用于采集PFC回路电流的电流采样单元，用于采集电源供电电压的电压采样单元，以及主控器，所述主控器连接负载，包括：采样模块：用于采集电流采样单元、电压采样单元采集的数据；PFC电路保护模块：用以根据采样模块获取的数据生成PFC电路保护策略，以控制主控器对负载的输出。3.如权利要求2所述的PFC电路，其特征在于，PFC电路保护模块包括短路保护模块和/或断路保护模块，用于控制开关单元开闭状态的开关控制模块，以及，用于控制负载输出功率输出功率调节模块；所述短路保护模块包括用于存储短路电流阈值的阈值存储单元，用于将采样电流与短路阈值进行比较的电流比较单元，以及，用于根据电流比较单元的输出结果生成短路控制信号的短路控制信号生成单元；所述开关控制模块根据短路控制信号生成用以控制开关单元状态的开关控制信号；所述断路保护模块包括用于比较不同时刻相同电压相位条件下PFC回路电抗的电感比较单元，以及，用于根据电感比较单元的比较结果生成断路控制信号的断路控制信号生成单元；输出功率调节模块获取断路控制信号生成单元的信号，以生成输出功率调节信号。4.如权利要求3所述的PFC电路，其特征在于，所述主控器进一步包括用以根据采样单元采集的数据计算不同电压相位下电压值与PF...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建兵，牟宗娥，牛建勇，张新建，
申请(专利权)人：海信山东空调有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37