CN101777829A - 一种变频空调在低频模型下的apfc控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变频空调在低频模型下的APFC控制方法，其步骤：(1)检测变频空调输入电压过零点；(2)通过分压采样电阻R3、R4对输入电压U_in、电流采样电阻R_S对直流母线电流I_o、分压采样电阻R5、R6对直流母线电压E_d采样；(3)以检测出的U_in、I_o、E_d，计算输入电流I_on；(4)计算触发信号占空比D，控制PWM输出，其计算式为；(5)利用PWM的输出控制功率管T通断，控制变频空调的谐波补偿；(6)循环上述步骤，完成变频空调功率因数校正。该方法不带乘法器，一个信号波周期内只需要检测一次，速度快，算法简单，所需外围检测器件数少，精度要求不高，控制电路简单，能有效降低变频空调的成本。

Description

一种变频空调在低频模型下的APFC控制方法

技术领域

本发明涉及一种变频空调功率因数校正方法，具体地说是涉及一种变频空调在低频模型下的APFC控制方法。

背景技术

现有的APFC(有源功率因数校正)电路不仅能自动跟踪补偿变化着的谐波，还能抑制闪变、补偿无功。APFC电路能够提高电能质量，减少电力公害，提高变频空调的效率，经济效益显著。

已有的变频空调有源功率因数校正(APFC)技术通常为基于乘法器的APFC技术。乘法器的APFC：采用电流控制环和电压控制环，其中电流控制环使输入电流更接近正弦波，电压控制环使输出的电压更稳定；基准电流由输入整流电压与输出电压误差放大信号的乘积组成，其中从输入整流电压取样的目的是使基准电流与整流后的电压波形同相。但是，基于乘法器的控制方法，外围检测器件多，控制电路复杂且成本高，且需要将采样结果进行相乘计算，增加了控制器的运算时间。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种变频空调在低频模型下的APFC控制方法，该方法信号检测速度快、控制电路简单，不带乘法器，能有效降低变频空调的成本。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种变频空调在低频模型下的APFC控制方法，首先以输入电压U_in，直流母线电流I_o和直流母线电压E_d通过控制算法 $D=1-\frac{\sqrt{2}\sqrt{{U_{\mathrm{in}}}^2+{\left(\mathrm{\ω}{\mathrm{LI}}_{\mathrm{in}}\right)}^2}}{E_d-\frac{I_0}{2\mathrm{\ωC}}\sin 2\mathrm{\ωt}}\sin (\mathrm{\ωt}-\mathrm{arctg}\frac{\mathrm{\ω}{\mathrm{LI}}_{\mathrm{in}}}{U_{\mathrm{in}}})$ 计算触发信号占空比，然后利用PWM的输出控制功率管T通断，控制PWM输出控制谐波补偿，该方法具体步骤如下：

(1)检测变频空调输入电压过零点：接通变频空调电源，控制器5运行，由检测电压过零电路51中的光电耦合器GD检测出输入电压的过零点；

(2)利用检测输入电压电路52、检测直流母线电压电路53、直流母线电流检测电路54分别通过分压采样电阻R3、R4对输入电压U_in、电流采样电阻R_S对直流母线电流I_o、分压采样电阻R5、R6对直流母线电压E_d采样；

(3)根据功率平衡U_in*I_in＝E_d*I_o以检测出的U_in、I_o、E_d，计算输入电流I_in；

(4)计算触发信号占空比D，控制PWM的输出：

控制占空比的计算式为： $D=1-\frac{\sqrt{2}\sqrt{{U_{\mathrm{in}}}^2+{\left(\mathrm{\ω}{\mathrm{LI}}_{\mathrm{in}}\right)}^2}}{E_d-\frac{I_0}{2\mathrm{\ωC}}\sin 2\mathrm{\ωt}}\sin (\mathrm{\ωt}-\mathrm{arctg}\frac{\mathrm{\ω}{\mathrm{LI}}_{\mathrm{in}}}{U_{\mathrm{in}}});$

(5)利用PWM的输出控制功率管T通断，控制变频空调的谐波补偿；

(6)循环上述步骤，完成变频空调功率因数校正。

本发明的一种变频空调在低频模型下的APFC控制方法与现有技术相比较具有的有益效果是：该方法以出输入电压U_in，直流母线电流I_o和直流母线电压E_d通过控制算法： $D=1-\frac{\sqrt{2}\sqrt{{U_{\mathrm{in}}}^2+{\left(\mathrm{\ω}{\mathrm{LI}}_{\mathrm{in}}\right)}^2}}{E_d-\frac{I_0}{2\mathrm{\ωC}}\sin 2\mathrm{\ωt}}\sin (\mathrm{\ωt}-\mathrm{arctg}\frac{\mathrm{\ω}{\mathrm{LI}}_{\mathrm{in}}}{U_{\mathrm{in}}})$ 计算出触发信号占空比D，从而控制PWM信号触发功率管T的通断达到控制谐波补偿；不带乘法器，一个信号波周期内只需要检测一次，速度快，算法简单，所需外围检测器件数少，精度要求不高，控制电路简单，能有效降低变频空调的成本。

附图说明

图1是本发明的一种变频空调在低频模型下的APFC控制装置的电路原理图；

图2是本发明的一种变频空调在低频模型下的APFC控制方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步的详细说明。如图1所示，本发明的一种变频空调在低频模型下的APFC控制装置，它包括：不可控整流桥1：用于电源输入，通过BOOST型APFC电路，把电源整流成直流电，升高电压，控制谐波；与不可控整流桥1连接的DC/DC变换器2：用于能量变换，通过控制DC/DC变换器2功率开关管的占空比，将上述整流后的电压升高，控制补偿谐波，使得输入电流接近正弦波；与DC/DC变换器2连接的逆变器3：用于将上述DC/DC变换器2升压后的直流电逆变成三相交流电给空调压缩机供电；与逆变器3连接的旋转式压缩机4：用于驱动变频空调负载，上述DC/DC变换器2接有控制器5：用于变频空调功率因数校正，该控制器5包括：检测输入电压过零点电路51：其光电耦合器GD对输入电压过零点进行采样检测；检测输入电压电路52：用分压电阻R3、R4对输入电压进行采样检测；检测直流母线电压电路53：用分压电阻R5、R6对直流母线电压E_d进行采样检测；直流母线电流检测电路54：采用电流电阻R_S对直流母线电流采样检测。

本发明的一种变频空调在低频模型下的APFC控制方法，首先以输入电压U_in，直流母线电流I_o和直流母线电压E_d通过控制算法 $D=1-\frac{\sqrt{2}\sqrt{{U_{\mathrm{in}}}^2+{\left(\mathrm{\ω}{\mathrm{LI}}_{\mathrm{in}}\right)}^2}}{E_d-\frac{I_0}{2\mathrm{\ωC}}\sin 2\mathrm{\ωt}}\sin (\mathrm{\ωt}-\mathrm{arctg}\frac{\mathrm{\ω}{\mathrm{LI}}_{\mathrm{in}}}{U_{\mathrm{in}}})$ 计算触发信号占空比，

然后利用PWM的输出控制功率管T通断，控制变频空调的谐波补偿，如图2所示，该方法具体步骤如下：

(1)检测变频空调输入电压过零点：接通变频空调电源，控制器5运行，由检测电压过零电路51中的光电耦合器GD检测出输入电压的过零点；

(2)利用检测输入电压电路52、检测直流母线电压电路53、直流母线电流检测电路54分别通过分压采样电阻R3、R4对输入电压U_in、电流采样电阻R_S对直流母线电流I_o、分压采样电阻R5、R6对直流母线电压E_d采样；

(3)根据功率平衡U_in*I_in＝E_d*I_o以检测出的U_in、I_o、E_d，计算输入电流I_in；

(4)计算触发信号占空比D，控制PWM的输出：

控制占空比的计算式为： $D=1-\frac{\sqrt{2}\sqrt{{U_{\mathrm{in}}}^2+{\left(\mathrm{\ω}{\mathrm{LI}}_{\mathrm{in}}\right)}^2}}{E_d-\frac{I_0}{2\mathrm{\ωC}}\sin 2\mathrm{\ωt}}\sin (\mathrm{\ωt}-\mathrm{arctg}\frac{\mathrm{\ω}{\mathrm{LI}}_{\mathrm{in}}}{U_{\mathrm{in}}});$

(5)利用PWM的输出控制功率管T通断，控制变频空调的谐波补偿；

(6)循环上述步骤，完成变频空调功率因数校正。

Claims (1)

1.一种变频空调在低频模型下的APFC控制方法，其特征在于，首先以输入电压U_in，直流母线电流I_o和直流母线电压E_d通过控制算法 $D=1-\frac{\sqrt{2}\sqrt{{U_{\mathrm{in}}}^2+{\left(\mathrm{\ω}{\mathrm{LI}}_{\mathrm{in}}\right)}^2}}{E_d-\frac{I_0}{2\mathrm{\ωC}}\sin 2\mathrm{\ωt}}\sin (\mathrm{\ωt}-\mathrm{arctg}\frac{\mathrm{\ω}{\mathrm{LI}}_{\mathrm{in}}}{U_{\mathrm{in}}})$ 计算触发信号占空比，然后利用PWM的输出控制功率管T通断，控制PWM输出控制谐波补偿，该方法具体步骤如下：

(1)检测变频空调输入电压过零点：接通变频空调电源，控制器5运行，由检测电压过零电路51中的光电耦合器GD检测出输入电压的过零点；

(2)利用检测输入电压电路52、检测直流母线电压电路53、直流母线电流检测电路54分别通过分压采样电阻R3、R4对输入电压U_in、电流采样电阻R_S对直流母线电流I_o、分压采样电阻R5、R6对直流母线电压E_d采样；

(3)根据功率平衡U_in*I_in＝E_d*I_o以检测出的U_in、I_o、E_d，计算输入电流I_in；

(4)计算触发信号占空比D，控制PWM的输出：

控制占空比的计算式为： $D=1-\frac{\sqrt{2}\sqrt{{U_{\mathrm{in}}}^2+{\left(\mathrm{\ω}{\mathrm{LI}}_{\mathrm{in}}\right)}^2}}{E_d-\frac{I_0}{2\mathrm{\ωC}}\sin 2\mathrm{\ωt}}\sin (\mathrm{\ωt}-\mathrm{arctg}\frac{\mathrm{\ω}{\mathrm{LI}}_{\mathrm{in}}}{U_{\mathrm{in}}});$

(5)利用PWM的输出控制功率管T通断，控制变频空调的谐波补偿；

(6)循环上述步骤，完成变频空调功率因数校正。

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