[发明专利]一种功率因数矫正控制方法

说明书

本申请涉及一种功率因数矫正控制方法，包括以下步骤：步骤A:对输入的交流电压瞬时值进行采样；步骤B：计算输入平均电压参考值；步骤C：将输入的交流电压瞬时值与平均电压参考值进行比较，确定IGBT开关占空比，进行PI调节。本发明在不增加额外硬件的情况下实现了PFC的可靠控制。

技术领域

本申请属于家用电器技术领域，尤其涉及一种PFC(功率因数矫正)控制方法。

背景技术

目前变频电器如变频空调和冰箱，其变频压缩机一般采用永磁同步电机并且转速可调节。通常采用交-直-交变频方法进行控制。因此，当变频频率和负载增大时，直流母线电压会出现下降，电流畸变会增大，导致功率因数下降，电流波形如图1所示。

为了稳定直流电压，提高功率因数，降低电磁干扰，通常要采用PFC(功率因数矫正)控制技术。功率因数矫正的方法主要有软件PFC和硬件PFC。

一、软件PFC

软件PFC只需要在电路上增加一个电感和IGBT(绝缘珊双极型晶体管)，如图3所示，通过软件控制IGBT的开通和关断实现PFC控制。

在没有PFC控制的情况下，由于交流电压是周期变化的，当电源交流电压瞬时值低于直流电压的时候，电源不会有电流流向稳压电容，当电源交流电压瞬时值高于直流电压的时候，电源就会有电流流向稳压电容，电流如图3中虚线箭头的方向流动。所以会出现如图1所示的电流波形，有一段电流为0的波形。

在加入PFC控制以后，IGBT会不停的导通和关断，在电源交流电压瞬时值低于直流电压的时候，由于IGBT会有一定时间的导通，所以在IGBT在导通时，会形成一个回路，电流如图3中实线箭头的方向流动，电源提供的电能会聚集在电感上；当IGBT关断时如虚线箭头方向流动，电感上聚集的电能会释放到稳压电容上。这样就避免了电流为0的情况。使得电流波形接近正弦波，如图2所示。相当于每时每刻电源都在向稳压电容提供电能，在负载功率不变的情况下，稳压电容上的直流电压相对于没有PFC时会上升。IGBT导通的占比越大，电压提升越高。

通常的软件控制方法一般都是基于输入电流实现，在电流较大、电感较小的系统中，容易出现电流波动，电流波动又会导致控制信号的波动，控制信号波动又可能会加剧电流波动，导致恶性循环致使整个控制系统崩溃。

中国发明专利申请CN104953854A根据输入到PFC电路的电压、直流母线的电压Udc和PFC电路工作电流iPFC，生成控制信号对PFC电路进行控制，通过对直流母线的电压进行闭环控制以减少电解电容组所承担的纹波电压。由此，利用N个电解电容分摊中的波纹电流，降低每个电解电容承担的波纹电流，降低每个电解电容的发热量，提高电解电容的可靠性及使用寿命。

中国发明专利申请CN105091252A根据PFC电路的输入电流的有效值、输入电压的峰值和压缩机的弱磁临界电压控制PFC电路开启和关断。但没有详细介绍控制的方法。

这两篇专利文献采用了电压外环和电流内环的双闭环控制，控制PFC电路开启和关断。由于电流信号波动大，仍然存在控制信号波动的问题。

二、硬件PFC

硬件PFC需要在软件PFC的电路基础上增加额外的硬件电路，使得电路变得非常复杂，且提高了成本。

因此需要一种简单可靠的PFC控制方法。

发明内容

为解决上述问题，本申请提供一种功率因数矫正控制方法，在不增加额外硬件的情况下实现了PFC的可靠控制。

本申请对输入的交流电压进行采样，得到交流电压的瞬时值称作输入电压。根据瞬时值计算输入电压的平均值。将直流电压给定值与稳压电容上的直流母线电压进行比较，进行PI调节。