專利名稱：變頻空調(diào)電源功率因數(shù)校正裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變頻空調(diào)和電源技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說涉及變頻空調(diào)電源功率因數(shù)校正裝置。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代電力裝置和家用電器的廣泛應(yīng)用，電源對電網(wǎng)供電質(zhì)量的影響不可小視。眾所周知，從交流電網(wǎng)整流后供給直流是電力電子技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的一種基本變流方式。但是，可控或不可控整流濾波電路產(chǎn)生的低功率因數(shù)、高諧波含量電網(wǎng)電流導(dǎo)致了電網(wǎng)電壓的畸變，增加了配電系統(tǒng)導(dǎo)線與變壓器的損耗，增大了中線諧波電流，造成了電網(wǎng)上其它用電裝置嚴重的電磁干擾。同時低功率因數(shù)也降低了電源系統(tǒng)的負載能力和可靠性。
隨著空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，變頻空調(diào)器由于其舒適性能和節(jié)能特點，越來越受到廣大用戶的喜愛?？墒悄壳笆袌錾箱N售的交流、直流變頻空調(diào)中，其功率前級一般都采用二極管全橋整流方式，造成電網(wǎng)諧波污染，功率因數(shù)下降。諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線性負載所致。當(dāng)電流流經(jīng)負載時，與所加的電壓不成線性關(guān)系，就形成非正弦電流，從而產(chǎn)生諧波。
在只含線性元件，如電阻、電感及電容的簡單電路里，流過的電流與施加電壓成正比。所以如果所加電源電壓是正弦的話，流過的電流就是正弦的。應(yīng)當(dāng)指出在有電感、電容等無功元件的場合，在電壓與電流波形間有一相位移，功率因數(shù)低了，但線路仍然是線性的。
但是，在空調(diào)變頻控制系統(tǒng)中，220V AC的交流電源經(jīng)過整流橋整流、大功率晶體管逆變，結(jié)果是在輸入輸出回路產(chǎn)生電流高次諧波。電流諧波可造成電網(wǎng)電壓的嚴重畸變；電纜電線過熱，絕緣老化加速、損壞并導(dǎo)致線間短路和接地故障并引起電器火災(zāi)和人身電擊事故；整流后的平波電容器過熱，易損壞，壽命短；系統(tǒng)的功率因數(shù)降低等危害，對電網(wǎng)和其他用電設(shè)備的安全運行造成潛在危害。由于變頻空調(diào)的使用量大面廣，其危害更加嚴重。
我國對家電產(chǎn)品強制執(zhí)行“CCC認證”標準，根據(jù)我國CCC認證的要求，空調(diào)器需通過CCC認證。對變頻空調(diào)器而言，EMC(電磁兼容性)中的連續(xù)干擾電壓、斷續(xù)干擾電壓、干擾功率、諧波四項試驗被認定為家用空調(diào)器必須通過的項目。要通過電流諧波項目(依據(jù)標準GB17625、1-1998)，就需要增加功率因素校正電路(即PFC電路)。需要研發(fā)可產(chǎn)品化的諧波抑制和功率因數(shù)校正方案，應(yīng)用于變頻空調(diào)中去實現(xiàn)其功率因數(shù)校正。也就是采用功率因素的校正技術(shù)，來提高變頻空調(diào)的功率因素，使各次諧波電流含量均滿足“CCC認證”的EMC標準。
通過近年來的研究，已有多種方法用于提高變頻空調(diào)功率因數(shù)和減小輸入電流諧波，主要有以下兩種無源功率因數(shù)校正器和有源全程功率因數(shù)校正器。
請參閱圖1，是現(xiàn)有技術(shù)中無源功率因數(shù)校正器的電路原理圖。
其中，在交流側(cè)接入諧振濾波器來進行功率因數(shù)的校正。校正后的電壓、電流波形如圖2所示。
所述無源功率因數(shù)校正器的主要優(yōu)點是簡單、成本低、可靠性高、維護方便、EMI(電磁干擾)小。但是，其具有一些缺點首先，無源濾波裝置有效材料消耗多、體積大；其次，只能做成對某幾次諧波有濾波效果，且濾波效果易受元件或系統(tǒng)參數(shù)、以及電網(wǎng)頻率等變化的影響；再次，在某些條件下可能和系統(tǒng)發(fā)生諧振，引發(fā)事故；另外，當(dāng)諧波源增大時，濾波器負擔(dān)隨之加重，以致可能因諧波過載不能運行等。高次諧波也和基波一樣，總是選擇低阻抗路徑通過，但與基波不同的是，高次諧波優(yōu)先選擇容性電路，因為電容具有通高頻阻低頻的特性，可用數(shù)學(xué)表達式XC＝1/2fC來分析，諧波電路中容抗XC的大小與諧波頻率f、電容容量C的乘積成反比，因此諧波頻率越高，容抗XC越小，諧波電流就越大。此外其校正效果還不是十分理想，而且影響空調(diào)的能效比。
請參閱圖3，是現(xiàn)有技術(shù)中有源全程功率因數(shù)校正器的電路原理圖。
在整流器810和負載820之間接入一個AC/DC開關(guān)變換器800，應(yīng)用電流反饋技術(shù)，通過PFC專用邏輯芯片(圖未示)控制，使輸入端電流Ii波形在整個電周期內(nèi)跟蹤交流輸入正弦電壓波形(參見圖4)，可使Ii接近正弦，從而使輸入端THD(總諧波畸變量)小于5％，而功率因數(shù)可提高到0.99甚至更高，這就是有源功率因數(shù)校正。
所述有源功率因數(shù)校正的主要優(yōu)點是可得到較高的功率因數(shù)，如0.99以上；THD值小，可在較寬的輸入電壓范圍(如90～264V AC)和寬頻帶下工作；體積、重量小，輸出電壓也能保持穩(wěn)定。但是，其缺點在于由于內(nèi)部的開關(guān)管IGBT的開關(guān)頻率非常高(一般在20K以上)，因此工作時會產(chǎn)生相當(dāng)大的電磁干擾，使系統(tǒng)的干擾電壓和干擾功率超標，為了抑制功率因數(shù)校正自身所帶來的干擾一般要采取多級濾波，這樣一來勢必大大增加了變頻控制系統(tǒng)的成本。另外，由于其工作頻率很高，需要非晶態(tài)磁性材料作磁芯的高頻電感L1與其配合，而這種電感價格很高，進一步增加了系統(tǒng)的成本，不利于市場競爭。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種變頻空調(diào)電源功率因數(shù)校正裝置，在改善電源功率因數(shù)的同時，具有良好的EMI性能和較低的成本。
為此，本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是提供一種變頻空調(diào)電源功率因數(shù)校正裝置，該變頻空調(diào)包括用于將電源輸入端輸入的交流電源變成直流電源的變換器、用于將變換器輸出的直流電源改變成所需工作頻率的三相交流電源的變頻器；該裝置包括過零檢測電路，連接電源輸入端，用于檢測輸入電壓的過零點；控制部件，連接過零檢測電路，用于以所述檢測為基準來確定電源的電度角，并根據(jù)電度角輸出對應(yīng)的控制信號；電流調(diào)節(jié)電路，連接控制部件和變換器，根據(jù)前述控制信號調(diào)節(jié)交流電源的電流波形，從而改善電源中的電流諧波。
優(yōu)選地，該裝置還包括輸出電流檢測電路，用于檢測輸出電流并輸入至所述控制部件，以實現(xiàn)起調(diào)和止調(diào)的時間的選擇。
優(yōu)選地，所述輸出電流檢測電路是設(shè)置在變換器的采樣電阻，所述控制部件根據(jù)采樣電阻兩端的電壓來確定輸出電流。
優(yōu)選地，所述控制部件輸出的控制信號用于在每180電角度內(nèi)，分別在電源峰值電流前和峰值電流后對電源進行分段校正。
優(yōu)選地，所述變換器包括用于將輸入的交流電源整流成預(yù)定直流電壓的橋式整流器，以及用于對整流過的直流電壓的脈動進行濾波、同時對整流過的直流電壓進行充電的平波電容。
優(yōu)選地，所述電流調(diào)節(jié)電路包括儲能電感、二極管和斷路器；其中，所述儲能電感的一端連接于變換器的橋式整流器的輸出端；二極管連接于儲能電感的另一端和平波電容的一端之間；斷路器的集電極與儲能電感和二極管的節(jié)點連通，基極連接于控制部件，發(fā)射極連接于平波電容的負極；所述控制部件輸出的控制信號用于控制斷路器的開通的占空比和工作頻率。
優(yōu)選地，還包括采樣電阻，連接于橋式整流器的負輸出和斷路器的發(fā)射極之間。
優(yōu)選地，所述儲能電感是工頻電感；所述控制部件是單片機。
優(yōu)選地，所述過零檢測電路包括分別連接交流電源兩端的第一電阻和第二電阻。
本發(fā)明還提供一種電源功率因數(shù)校正裝置，應(yīng)用于包括變換器和變頻器的電子產(chǎn)品中，所述變換器用于將電源輸入端輸入的交流電源變成直流電源，所述變頻器用于將變換器輸出的直流電源改變成所需工作頻率的三相交流電源；該裝置包括過零檢測電路，連接電源輸入端，用于檢測輸入電壓的過零點；控制部件，連接過零檢測電路，用于以所述檢測為基準來確定電源的電度角，并根據(jù)電度角輸出對應(yīng)的控制信號；電流調(diào)節(jié)電路，連接控制部件和變換器，根據(jù)前述控制信號調(diào)節(jié)交流電源的電流波形，從而改善電源中的電流諧波。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用過零檢測電路來檢測輸入電壓的過零點，控制部件以所述檢測為基準來確定電源的電度角，并根據(jù)電度角輸出對應(yīng)的控制信號來控制電流調(diào)節(jié)電路，調(diào)節(jié)交流電源的電流波形，從而改善電源中的電流諧波。因此，本發(fā)明的有益效果是首先，可以降低斷路器的功耗，提高效率。因為本發(fā)明不是在整個電流周期內(nèi)都對電源進行校正，而是在每180電角度內(nèi)對電源進行分段校正，這樣不但減少了斷路器的開關(guān)次數(shù)，而且避免了斷路器的大電流區(qū)段。其次，改善了EMI特性?，F(xiàn)有技術(shù)的全程PFC的一個缺點是EMI特性差，需要幾級濾波才能通過CCC認證的標準(主要是干擾電壓和干擾功率)，這就使變頻空調(diào)的電控成本增加，本方案在降低開關(guān)頻率的同時又避免了對EMI影響最壞的峰值電流段的開關(guān)，從而改善了PFC的EMI特性，降低變頻空調(diào)的電控成本。再次，雖然本發(fā)明方案的校正電角度比全程PFC的校正電角度少了約20％-30％，可是功率因數(shù)卻僅僅降低了2％-10％。
此外，由于本發(fā)明里斷路器的工作頻率遠低于全程有源PFC里的工作頻率，這樣就可以用工頻電感代替全程有源PFC方案里的高頻電感。這樣雖然會使儲能電感的電感量增加，不過由于儲能電感的磁芯可以因此由非晶態(tài)材料換成普通的磁性材料，儲能電感的成本得到了降低。
總之，本發(fā)明可以克服上述現(xiàn)有技術(shù)中兩種方案的缺點和不足，提供一種性能優(yōu)于無源PFC方案，成本又低于有源全程PFC，又有良好的EMI性能的全新PFC方案，以滿足變頻空調(diào)對PFC性能和成本的要求，使變頻空調(diào)在性能和成本上更有競爭力。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中無源功率因數(shù)校正器的電路原理圖；圖2是圖1所示校正器校正后的電壓和電流波形圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)中有源全程功率因數(shù)校正器的電路原理圖；圖4是圖3所示校正器校正后的電壓和電流波形圖；圖5是本發(fā)明變頻空調(diào)電源功率因數(shù)校正裝置的框圖；圖6是本發(fā)明變頻空調(diào)電源功率因數(shù)校正裝置的電路原理圖；圖7是未校正的輸入電流波形圖；圖8是本發(fā)明校正后的輸入電流波形圖；圖9是本發(fā)明方法的實際應(yīng)用的測試結(jié)果示意圖；圖10是本發(fā)明方法的實際應(yīng)用的測試結(jié)果示意圖。
具體實施例方式
請參閱圖5，本發(fā)明變頻空調(diào)電源功率因數(shù)校正裝置應(yīng)用于變頻空調(diào)器，所述變頻空調(diào)器包括變換器100、變頻器200；所述變換器100利用整流和平滑方法將來自電源輸入端1的交流電源變成直流電源；變頻器200用于將變換器100輸出的直流電源改變成可變頻率的三相(u、v、w相)交流電源，由此將該交流電源供應(yīng)給變頻空調(diào)器的壓縮機(圖未示)。
所述電源功率因數(shù)校正裝置300用于校正功率因數(shù)，在每180電角度內(nèi)對電源進行兩段校正，分別在電源峰值電流前和峰值電流后，而不在峰值電流部分進行校正。
請參閱圖6，是本發(fā)明電源功率因數(shù)校正裝置的一個具體實施例。
其中，所述變換器100包括一個用于將輸入的交流電源整流成預(yù)定直流電壓的橋式整流器110，以及一個與橋式整流器110的輸出端連接用于對整流過的直流電壓的脈動進行濾波、同時對整流過的直流電壓進行充電的平波電容C。
所述變頻器200通常由六個開關(guān)器件，如功率晶體管(圖中僅示其一)構(gòu)成，通過交替接通和切斷開關(guān)器件將變換器100輸出的直流電源改變成可變頻的三相交流電源，使壓縮機(圖未示)按照所需的運行頻率運行。
所述電源功率因數(shù)校正裝置300設(shè)置在變頻空調(diào)器的電源系統(tǒng)中，變頻空調(diào)器的交流電源經(jīng)過交流側(cè)的濾波后作為本電源功率因數(shù)校正裝置300的輸入電源，輸出側(cè)接變頻空調(diào)器的平波電容C后到空調(diào)器的變頻器200給壓縮機供電，應(yīng)用效果完全滿足CCC認證對空調(diào)諧波電流的要求。
電源功率因數(shù)校正裝置300包括儲能電感L、二極管D、斷路器IGBT、采樣電阻R3、控制部件310和過零檢測電路320。
其中，儲能電感L的一端連接于變換器100的橋式整流器110的輸出端；二極管D連接于儲能電感L的另一端和平波電容C的一端之間；斷路器IGBT的集電極與儲能電感L和二極管D的節(jié)點連通，發(fā)射極連接于平波電容C的負極，基極連接于控制部件310；采樣電阻R3連接于橋式整流器110的負輸出端和斷路器IGBT的發(fā)射極之間。
過零檢測電路320檢測交流電源的過零點，控制部件310的控制就是以此為基準來確定電源的電角度。過零點的檢測通過電阻R1和R2來進行，其中，R1和R2分別連接于交流電源的兩端。
控制部件310可以采用單片機，內(nèi)部包含8位微處理器(MCU)以及相應(yīng)的外圍電路，用于靈活地調(diào)節(jié)斷路器IGBT的開通的占空比和工作頻率，還可以選擇功率因數(shù)校正的起調(diào)和止調(diào)的時間。
控制部件310連接過零檢測電路320，根據(jù)檢測結(jié)果來確定電源的電度角?？刂撇考?10連接斷路器IGBT的基極，輸出開關(guān)信號來控制斷路器IGBT的接通/斷開，從而改善電源中的電流諧波和功率因數(shù)。
控制部件310連接采樣電阻R3，通過測量采樣電阻R3的分壓來計算該電阻的電流。檢測該電流的作用有兩個一是判斷是否達到了功率因數(shù)校正裝置工作的電流，因為如果負載電流很小的話，對系統(tǒng)進行功率因數(shù)校正是沒有意義的；二是進行系統(tǒng)電流保護，如果檢測到的電流超過該功率因數(shù)校正裝置的限制電流，就停止該功率因數(shù)校正裝置的工作。
當(dāng)然，該采樣電阻R3也可以采用其他的輸出電流檢測電路來替代，此不贅述。
下面介紹本發(fā)明功率因數(shù)校正裝置應(yīng)用于上述變頻空調(diào)器的運行原理。
當(dāng)由電源輸入端1輸入交流電源時，變換器100的橋式整流器110將該交流電源整流成預(yù)定的直流電源，平波電容C對該直流電源的脈動進行濾波，形成濾波后的直流電源。
如背景技術(shù)部分所述，在變頻空調(diào)器的電源系統(tǒng)中如果沒有進行電源的校正，只有當(dāng)二極管前的電壓高于二極管后的電壓時，交流側(cè)才有電流，由于平波電容C的儲能效果，只有在交流電源處于波峰或波谷時才能達到這個條件，使得電流波形圖如圖7所示，從而降低系統(tǒng)的功率因數(shù)。
本發(fā)明通過電感器L和斷路器IGBT的連接，以及控制部件310控制斷路器IGBT的通斷，在每180電角度內(nèi)對電源進行兩段校正，從而可以控制電流相位，改善電源中的電流諧波，提高功率因數(shù)。
當(dāng)然，電感器L和斷路器IGBT也可以采用其他的電流調(diào)節(jié)電路來替代，此不贅述。
首先，在與變換器100的橋式整流器110的輸出端相連的儲能電感L中流動的電流確定輸入電源電流，用儲能電感L兩端的電壓控制儲能電感L中流過的電流。
在二極管D的正向電壓還不足以使二極管D導(dǎo)通時，通過控制部分310進行PWM(脈寬調(diào)制信號)控制，將斷路器IGBT導(dǎo)通，這樣次回路上(電源在斷路器IGBT導(dǎo)通時通過斷路器IGBT構(gòu)成電流次回路)將產(chǎn)生電流，該電流在儲能電感L上儲存能量，當(dāng)電流達到一定數(shù)值后關(guān)斷斷路器IGBT，由于儲能電感L上的電流不能突變，所以就通過二極管D輸送到平波電容C端，通過多次導(dǎo)通和關(guān)閉將有效的將交流電源的電流波形提前(如圖8所示)，從而改善電源中的電流諧波。
在該實施例中，在交流電源高于平波電壓時是不對電源進行校正的(此時電流較大)，并且斷路器IGBT的導(dǎo)通占空比是隨著所校正電源的電角度不同而實時調(diào)節(jié)的(電流越大斷路器IGBT的導(dǎo)通占空比越小)，以避免在斷路器IGBT導(dǎo)通的時間里造成儲能電感L飽和。
如果在斷路器IGBT導(dǎo)通的時間里電流過大或者斷路器IGBT的導(dǎo)通時間過長，就會造成儲能電感飽和，在斷路器IGBT導(dǎo)通的時間里儲能電感L是不允許飽和的，不然就會形成短路。
經(jīng)實驗證實，本發(fā)明的輸出功率可以達到4.5KW，校正后的功率因數(shù)可以達到98％，EMI特性完全符合CCC認證對變頻空調(diào)的相關(guān)要求。
請參閱圖9，PFC(功率因數(shù)校正)的工作效率是輸出有用功率和輸入總功率的比率，總功率和有用功率的差主要消耗到PFC的開關(guān)損耗和電感上。由于本發(fā)明方案相比現(xiàn)有技術(shù)的全程PFC方案開關(guān)頻率低，開關(guān)次數(shù)少，而且避開了峰值電流段的開關(guān)，所以其工作效率要比全程PFC的工作效率高。
請參閱圖10，本曲線是本發(fā)明PFC方案和全程PFC方案同在海爾空調(diào)KFR-35GW/V(DBPZXF)上的測試結(jié)果。從測試結(jié)果可以看出，當(dāng)輸入電流大于8A時，本發(fā)明方案的功率因數(shù)就可以達到并穩(wěn)定在0.98左右。這雖然沒有全程PFC的功率因數(shù)高(可以達到0.99以上)，不過已經(jīng)可以滿足變頻空調(diào)的要求。
此外，本發(fā)明的輸出功率主要取決于所采用的電力器件(IGBT和功率二極管)的允許電流值的大小，以及配套的儲能電感的電感容量。本實施例采用的IGBT和功率二極管的容許電流值分別是35A和30A，奈壓均為600V；儲能電感根據(jù)所用機型可以相應(yīng)調(diào)整。所以本實施例的設(shè)計容量可以達到4.5KW，并且已經(jīng)在海爾的變頻柜式空調(diào)(KFR-68LW/BPF)上做了初步驗證，使用的儲能電感的參數(shù)為20mH/30A，測試證明可以達到設(shè)計要求。
綜上所述，本發(fā)明屬于有源PFC的范疇。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)的全程有源PFC的一個重要區(qū)別是全程有源PFC是在整個電流周期內(nèi)都對電源進行校正。本發(fā)明不是在整個電流周期內(nèi)都對電源進行校正，而是在每180電角度內(nèi)對電源進行兩段校正，分別在電源峰值電流前和峰值電流后，而不對峰值電流部分進行校正。這樣的設(shè)計思路有以下幾方面的考慮首先，這樣設(shè)計可以降低IGBT的功耗，提高PFC的效率。因為本方案是在峰值電流的前后兩段進行校正的，而在峰值電流段沒有進行校正，這樣不但減少了IGBT的開關(guān)次數(shù)，而是避免了IGBT的大電流區(qū)段，從而大大降低了IGBT的開關(guān)損耗，提高了PFC的效率。
其次，改善了PFC的EMI特性。原來的全程PFC的一個缺點是EMI特性很差，需要幾級濾波才能通過CCC認證的標準(主要是干擾電壓和干擾功率)，這就使變頻空調(diào)的電控成本增加。本方案在降低開關(guān)頻率的同時又避免了對EMI影響最壞的峰值電流段的開關(guān)，從而大大改善了PFC的EMI特性，降低變頻空調(diào)的電控成本。原來的全程PFC要通過EMI標準一般需要加2-3級濾波電路，而本發(fā)明方案只需要1-2級就可以了。
最后，峰值電流區(qū)段本來就不需要太多的校正。測試結(jié)果也證明了這個結(jié)論，由圖10可以看出，雖然本發(fā)明方案的校正電角度比全程PFC的校正電角度少了約20％-30％，可是功率因數(shù)卻僅僅降低了2％-10％。
總之，本發(fā)明里斷路器IGBT的工作頻率遠低于全程有源PFC里的工作頻率，這樣就可以用工頻電感代替全程有源PFC方案里的高頻電感。這樣雖然會使儲能電感的電感量增加，不過由于儲能電感的磁芯可以因此由非晶態(tài)材料換成普通的磁性材料，儲能電感的成本還是得到了大幅降低。本發(fā)明PFC方案和原有的全程PFC方案的一大區(qū)別就是用工頻電感代替了全程PFC中的高頻電感，從而降低了方案成本，而又沒有因此而降低效率。全程PFC之所以不能用工頻電感是因為其開關(guān)頻率太高，如果用工頻電感的話損耗太大，特別是在電流峰值時。本方案就從設(shè)計上避免了全程PFC的這些缺點，首先是避開了損耗比較大的峰值電流損耗，在電流峰值時不做調(diào)整，其次是降低了開關(guān)頻率，從而降低了電感損耗。同時這些措施也降低了電力器件(IGBT和功率二極管)的開關(guān)損耗，從而提高了PFC的效率。另外，由于開關(guān)頻率的大幅降低，全程有源PFC方案的干擾電壓、干擾功率問題在本發(fā)明里也不再那么棘手。另外，本發(fā)明方案還有軟啟動功能。
本發(fā)明可以采用單片機來代替全程有源PFC中的專用邏輯芯片作為開關(guān)控制部件，靈活地調(diào)節(jié)IGBT的開通的占空比和工作頻率，以及選擇PFC起調(diào)和止調(diào)的時間。
當(dāng)然，本發(fā)明領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知，此方案還可以適用于其它包括變換器和變頻器的電子產(chǎn)品中，并不限于上述實施例描述的變頻空調(diào)器，此不贅述。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種變頻空調(diào)電源功率因數(shù)校正裝置，該變頻空調(diào)包括用于將電源輸入端輸入的交流電源變成直流電源的變換器、用于將變換器輸出的直流電源改變成所需工作頻率的三相交流電源的變頻器；其特征在于，該裝置包括過零檢測電路，連接電源輸入端，用于檢測輸入電壓的過零點；控制部件，連接過零檢測電路，用于以所述檢測為基準來確定電源的電度角，并根據(jù)電度角輸出對應(yīng)的控制信號；電流調(diào)節(jié)電路，連接控制部件和變換器，根據(jù)前述控制信號調(diào)節(jié)交流電源的電流波形，從而改善電源中的電流諧波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻空調(diào)電源功率因數(shù)校正裝置，其特征在于還包括輸出電流檢測電路，用于檢測輸出電流并輸入至所述控制部件，以實現(xiàn)起調(diào)和止調(diào)的時間的選擇。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變頻空調(diào)電源功率因數(shù)校正裝置，其特征在于所述輸出電流檢測電路是設(shè)置在變換器的采樣電阻，所述控制部件根據(jù)采樣電阻兩端的電壓來確定輸出電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的變頻空調(diào)電源功率因數(shù)校正裝置，其特征在于所述控制部件輸出的控制信號用于在每180電角度內(nèi)，分別在電源峰值電流前和峰值電流后對電源進行分段校正。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻空調(diào)電源功率因數(shù)校正裝置，其特征在于所述變換器包括用于將輸入的交流電源整流成預(yù)定直流電壓的橋式整流器，以及用于對整流過的直流電壓的脈動進行濾波、同時對整流過的直流電壓進行充電的平波電容。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變頻空調(diào)電源功率因數(shù)校正裝置，其特征在于所述電流調(diào)節(jié)電路包括儲能電感、二極管和斷路器；其中，所述儲能電感的一端連接于變換器的橋式整流器的輸出端；二極管連接于儲能電感的另一端和平波電容的一端之間；斷路器的集電極與儲能電感和二極管的節(jié)點連通，基極連接于控制部件，發(fā)射極連接于平波電容的負極；所述控制部件輸出的控制信號用于控制斷路器的開通的占空比和工作頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變頻空調(diào)電源功率因數(shù)校正裝置，其特征在于還包括采樣電阻，連接于橋式整流器的負輸出和斷路器的發(fā)射極之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的變頻空調(diào)電源功率因數(shù)校正裝置，其特征在于所述儲能電感是工頻電感；所述控制部件是單片機。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻空調(diào)電源功率因數(shù)校正裝置，其特征在于所述過零檢測電路包括分別連接交流電源兩端的第一電阻和第二電阻。
10.一種電源功率因數(shù)校正裝置，應(yīng)用于包括變換器和變頻器的電子產(chǎn)品中，所述變換器用于將電源輸入端輸入的交流電源變成直流電源，所述變頻器用于將變換器輸出的直流電源改變成所需工作頻率的三相交流電源；其特征在于，該裝置包括過零檢測電路，連接電源輸入端，用于檢測輸入電壓的過零點；控制部件，連接過零檢測電路，用于以所述檢測為基準來確定電源的電度角，并根據(jù)電度角輸出對應(yīng)的控制信號；電流調(diào)節(jié)電路，連接控制部件和變換器，根據(jù)前述控制信號調(diào)節(jié)交流電源的電流波形，從而改善電源中的電流諧波。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種變頻空調(diào)電源功率因數(shù)校正裝置，該變頻空調(diào)包括用于將電源輸入端輸入的交流電源變成直流電源的變換器、用于將變換器輸出的直流電源改變成所需工作頻率的三相交流電源的變頻器；該裝置包括過零檢測電路，連接電源輸入端，用于檢測輸入電壓的過零點；控制部件，連接過零檢測電路，用于以所述檢測為基準來確定電源的電度角，并根據(jù)電度角輸出對應(yīng)的控制信號；電流調(diào)節(jié)電路，連接控制部件和變換器，根據(jù)前述控制信號調(diào)節(jié)交流電源的電流波形，從而改善電源中的電流諧波。
文檔編號H02M1/12GK1801588SQ20041010313
公開日2006年7月12日 申請日期2004年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月31日
發(fā)明者谷東照, 程永甫, 林凡卿, 劉俊杰 申請人:海爾集團公司, 青島海爾空調(diào)器有限總公司