CN103236779B - 一种晶体管控制方法、装置及空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶体管控制方法，用于提高PFC电路中功率因数。所述方法包括：获得输入到所述PFC控制装置的第一输入电流值和第二输入电流值；根据所述第一输入电流值和所述第二输入电流值获得用于控制所述第一晶体管的脉宽调制波形在第一周期中高电平持续的第一时长及所述脉宽调制波形在第一周期中低电平持续的第二时长；基于所述第一时长及所述第二时长，控制所述第一晶体管处于导通状态或截止状态。本发明还公开了用于实现所述方法的装置及空调系统。

Description

一种晶体管控制方法、装置及空调系统

技术领域

本发明涉及电学及空调控制领域，特别涉及一种晶体管控制方法、装置及空调系统。

背景技术

变频空调随着频率的升高，直流母线电压会下降，同时，母线电压波动明显，电流波形畸变大，为了稳定直流母线电压，提高功率因数，常常采用PFC控制技术。

PFC的英文全称为PowerFactorCorrection，即功率因数校正，其主要目的是为了提高抗干扰能力，提高电源利用率，同时也能够有效改善电源电流波形。

传统的PFC控制方法，一般是通过硬件电路来实现，而且，有的控制电路还包括对输入电压的过零检测电路，这样需要增加额外的硬件电路，或者也可以通过算法来实现，但算法会较为复杂。如果需要增加额外的硬件电路，显然会增加成本，并且会增加额外的控制步骤。如果通过复杂算法来实现，则需要付出较多的人力，并且，如果算法过于复杂，相应的出错的几率也会增加，这样一来，得到的功率因数也不会太理想。

发明内容

本发明实施例提供一种晶体管控制方法、装置及空调系统，用于解决现有技术中PFC控制方法中得到的功率因数不够理想的技术问题，实现了提高PFC电路中功率因数的技术效果。

一种晶体管控制方法，应用于功率因数校正PFC控制装置，所述PFC控制装置中至少包括有第一晶体管，所述方法包括以下步骤：

获得输入到所述PFC控制装置的第一输入电流值和第二输入电流值；

根据所述第一输入电流值和所述第二输入电流值获得用于控制所述第一晶体管的脉宽调制波形在第一周期中高电平持续的第一时长及所述脉宽调制波形在所述第一周期中低电平持续的第二时长；其中，当所述第一输入电流值为所述PFC控制装置中的瞬时平均电流值，所述第二输入电流值为所述PFC控制装置中输入电流的平均值时，该步骤具体包括：根据公式获得所述第一时长，及根据公式获得所述第二时长；其中，T_on为所述第一时长，I_us为所述瞬时平均电流值，I_ms为所述输入电流的平均值，α为升压比系数，T_off为所述第二时长，T_s为所述脉宽调制波形的周期；

基于所述第一时长及所述第二时长，控制所述第一晶体管处于导通状态或截止状态。

较佳的，当所述第一输入电流值为所述PFC控制装置中的瞬时电流值，所述第二输入电流值为所述PFC控制装置中输入电流的均方根值时，获得所述PFC控制装置的第一输入电流值和第二输入电流值的步骤包括：通过检测获得所述瞬时电流值，及根据所述瞬时电流值获得所述输入电流的均方根值。

较佳的，根据所述瞬时电流值获得所述输入电流的均方根值的步骤包括：根据公式获得所述输入电流的均方根值；其中，I_{s_rms}为所述输入电流的均方根值，I_s为所述PFC控制装置中的所述瞬时电流值，T为所述PFC控制装置中输入电流的周期。

较佳的，当所述第一输入电流值为所述PFC控制装置中的瞬时平均电流值，所述第二输入电流值为所述PFC控制装置中输入电流的平均值时，获得所述PFC控制装置的第一输入电流值和第二输入电流值的步骤包括：根据低通滤波方法分别获得所述瞬时平均电流值和所述输入电流的平均值。

较佳的，根据低通滤波方法获得所述瞬时平均电流值的步骤包括：根据公式 $I_{\mathrm{us}\left(n\right)}=I_{\mathrm{us}(n-1)}+\frac{\mathrm{Tsample}}{T_{\mathrm{id}1}}\·(I_s-I_{\mathrm{us}(n-1)})$ 获得所述瞬时平均电流值，其中，I_us(n)为所述瞬时平均电流值，T_id1为第一滤波时间常数，I_us(n-1)为上次计算获得的所述瞬时平均电流值，I_s为所述PFC控制装置中的瞬时电流值；

根据低通滤波方法获得所述输入电流的平均值的步骤包括：根据公式 $I_{\mathrm{ms}\left(n\right)}=I_{\mathrm{ms}(n-1)}+\frac{\mathrm{Tsample}}{T_{\mathrm{id}2}}\·(I_s-I_{\mathrm{ms}(n-1)})$ 获得所述输入电流的平均值，其中，I_ms(n)为所述输入电流的平均值，T_id2为第二滤波时间常数，且T_id2大于T_id1，I_ms(n-1)为上次计算获得的所述输入电流的平均值，I_s为所述PFC控制装置中的瞬时电流值，Tsample为采样周期。

较佳的，根据所述第一输入电流值和所述第二输入电流值获得用于控制所述第一晶体管的脉宽调制波形在一个周期中高电平持续的第一时长及所述脉宽调制波形在一个周期中低电平持续的第二时长的步骤包括：根据公式获得所述第一时长，及根据公式获得所述第二时长；其中，T_on为所述第一时长，I_us为所述瞬时平均电流值，I_ms为所述输入电流的平均值，α为升压比系数，T_off为所述第二时长，T_s为所述脉宽调制波形的周期。

较佳的，通过所述PFC控制装置的输出电压值与所述PFC控制装置中输入电压的均方根值获得所述α，或通过比例积分调节方式，根据设定输出电压值和实际输出电压值获得所述α

一种晶体管控制装置，所述晶体管控制装置为PFC控制装置的组成部分，所述PFC控制装置中至少包括所述晶体管控制装置和PFC控制电路，所述PFC控制电路中至少包括有第一晶体管，所述晶体管控制装置包括：

第一获取模块，用于获得输入到所述PFC控制装置的第一输入电流值和第二输入电流值；

第二获取模块，用于根据所述第一输入电流值和所述第二输入电流值获得用于控制所述第一晶体管的脉宽调制波形在第一周期中高电平持续的第一时长及所述脉宽调制波形在所述第一周期中低电平持续的第二时长；其中，当所述第一输入电流值为所述PFC控制装置中的瞬时平均电流值，所述第二输入电流值为所述PFC控制装置中输入电流的平均值时，所述第二获取模块具体用于：根据公式获得所述第一时长，及根据公式获得所述第二时长；其中，T_on为所述第一时长，I_us为所述瞬时平均电流值，I_ms为所述输入电流的平均值，α为升压比系数，T_off为所述第二时长，T_s为所述脉宽调制波形的周期；

控制模块，用于基于所述第一时长及所述第二时长，控制所述第一晶体管处于导通状态或截止状态。

较佳的，当所述第一输入电流值为所述PFC控制装置中的瞬时电流值，所述第二输入电流值为所述PFC控制装置中输入电流的均方根值时，所述第一获取模块具体用于：通过检测获得所述瞬时电流值，及根据所述瞬时电流值获得所述输入电流的均方根值。

较佳的，所述第一获取模块具体用于：根据公式获得所述输入电流的均方根值；其中，I_{s_rms}为所述输入电流的均方根值，I_s为所述PFC控制装置中的所述瞬时电流值，T为所述PFC控制装置中输入电流的周期。

较佳的，当所述第一输入电流值为所述PFC控制装置中的瞬时平均电流值，所述第二输入电流值为所述PFC控制装置中输入电流的平均值时，所述第一获取模块具体用于：根据低通滤波方法分别获得所述瞬时平均电流值和所述输入电流的平均值。

较佳的，所述第一获取模块具体用于：根据公式 $I_{\mathrm{us}\left(n\right)}=I_{\mathrm{us}(n-1)}+\frac{\mathrm{Tsample}}{T_{\mathrm{id}1}}\·(I_s-I_{\mathrm{us}(n-1)})$ 获得所述瞬时平均电流值，其中，I_us(n)为所述瞬时平均电流值，T_id1为第一滤波时间常数，I_us(n-1)为上次计算获得的所述瞬时平均电流值，I_s为所述PFC控制装置中的瞬时电流值，Tsample为采样周期；及

根据公式 $I_{\mathrm{ms}\left(n\right)}=I_{\mathrm{ms}(n-1)}+\frac{\mathrm{Tsample}}{T_{\mathrm{id}2}}\·(I_s-I_{\mathrm{ms}(n-1)})$ 获得所述输入电流的平均值，其中，I_ms(n)为所述输入电流的平均值，T_id2为第二滤波时间常数，且T_id2大于T_id1，I_ms(n-1)为上次计算获得的所述输入电流的平均值，I_s为所述PFC控制装置中的瞬时电流值，Tsample为采样周期。

较佳的，所述第二获取模块具体还用于：通过所述PFC控制装置的输出电压值与所述PFC控制装置中输入电压的均方根值获得所述α，或通过比例积分调节方式，根据设定输出电压值和实际输出电压值获得所述α。

一种空调系统，包括PFC控制装置，其中，所述PFC控制装置中包括有所述的晶体管控制装置。

本发明实施例中的晶体管控制方法可以应用于PFC控制装置，所述PFC控制装置中可以至少包括有第一晶体管，所述方法可以包括：获得输入到所述PFC控制装置的第一输入电流值和第二输入电流值；根据所述第一输入电流值和所述第二输入电流值获得用于控制所述第一晶体管的脉宽调制波形在第一周期中高电平持续的第一时长及所述脉宽调制波形在所述第一周期中低电平持续的第二时长；基于所述第一时长及所述第二时长，控制所述第一晶体管处于导通状态或截止状态。

本发明实施例中，可以通过检测获得所述第一输入电流值和所述第二输入电流值，通过所述第一电流值和所述第二电流值可以获得所述第一时长和所述第二时长，从而可以根据所述第一时长和所述第二时长对所述第一晶体管的状态进行控制。例如，在输入电压过零点附近所述第一晶体管会截止，其通过的电流为0，电流相位和输入电压相位之间存在相位差，功率因数较低，采用本发明实施例中的方法后，在输入电压过零点附近的某个范围内，可以通过控制输出的PWM的所述第一时长和所述第二时长来控制所述第一晶体管在输入电压过零点附近处于导通状态，保证在输入电压过零点时所述第一晶体管中有电流流过，这样可以有效提高功率因数。且本发明实施例中只需通过简单计算即可获得所述第一时长和所述第二时长，既不用额外增加硬件设备，取消了输入电压的过零检测电路，节约硬件成本，也不用采取较为复杂的算法，减少了工作量，也减少了出错几率，极大地提升了整个PFC控制设备的实用性。

附图说明

图1为本发明实施例中PFC控制电路的电路图；

图2为本发明实施例中晶体管控制方法的主要流程图；

图3为本发明实施例中晶体管控制装置的主要结构图。

具体实施方式

本发明实施例中的晶体管控制方法可以应用于PFC控制装置，所述PFC控制装置中可以至少包括有第一晶体管，所述方法可以包括：获得输入到所述PFC控制装置的第一输入电流值和第二输入电流值；根据所述第一输入电流值和所述第二输入电流值获得用于控制所述第一晶体管的脉宽调制波形在第一周期中高电平持续的第一时长及所述脉宽调制波形在所述第一周期中低电平持续的第二时长；基于所述第一时长及所述第二时长，控制所述第一晶体管处于导通状态或截止状态。

本发明实施例中，可以通过检测获得所述第一输入电流值和所述第二输入电流值，通过所述第一电流值和所述第二电流值可以获得所述第一时长和所述第二时长，从而可以根据所述第一时长和所述第二时长对所述第一晶体管的状态进行控制。例如，在输入电压过零点附近所述第一晶体管会截止，其通过的电流为0，电流相位和输入电压相位之间存在相位差，功率因数较低，采用本发明实施例中的方法后，在输入电压过零点附近的某个范围内，可以通过控制输出的PWM的所述第一时长和所述第二时长来控制所述第一晶体管在输入电压过零点附近处于导通状态，保证在输入电压过零点时所述第一晶体管中有电流流过，这样可以有效提高功率因数。且本发明实施例中只需通过简单计算即可获得所述第一时长和所述第二时长，既不用额外增加硬件设备，节约硬件成本，也不用采取较为复杂的算法，减少了工作量，也减少了出错几率，极大地提升了整个PFC控制设备的实用性。

参见图1，本发明实施例中的所述PFC控制装置可以至少包括PFC控制电路和晶体管控制装置，图1为本发明实施例中的所述PFC控制电路。所述PFC控制电路中可以包括整流桥A、第一电容C1、第一电感L1、第一晶体管T1、第一电阻R1、第二电容C2、第二晶体管T2和第三电容C3。

如图1所示，整流桥A中可以包括有第三晶体管T3、第四晶体管T4、第五晶体管T5和第六晶体管T6。较佳的，第三晶体管T3、第四晶体管T4、第五晶体管T5和第六晶体管T6可以均为二极管。

第三晶体管T3的正极和第六晶体管的负极相连，且连接到所述PFC控制电路的第一输入端，所述PFC控制电路通过所述第一输入端接收输入电流，即接收所述PFC控制装置的输入电流，所述输入电流可以用Vin表示。

第四晶体管T4的正极与和第五晶体管的负极相连，且连接到所述PFC控制电路的第二输入端，所述PFC控制电路通过所述第二输入端接收输入电流，即接收所述PFC控制装置的输入电流。其中，因为所述PFC控制电路接收的是交流电，因此需要有两个输入端。

同时，第三晶体管T3的负极与第四晶体管T4的负极相连，第五晶体管T5的正极与第六晶体管T6的正极相连。

第三晶体管T3的负极与第一电感L1的第一端及第一电容C1的第一端相连，第一电容C1的第二端与第五晶体管T5的正极及第一电阻R1的第一端相连，第一电阻的第二端与第一晶体管T1的第一端、第二电容C2的第一端及第三电容C3的第一端相连，第一晶体管T1的第二端与第一电感L1的第二端、第二电容C2的第二端及第二晶体管T2的正极相连，第二晶体管T2的负极与第三电容C3的第二端相连。

本发明实施例中，第二晶体管T2的负极即为所述PFC控制装置的输出端，可以连接其他负载，可以将该输出端称为Vout，或者也可以称为Edc。其中，Edc也就是母线电压。

本发明实施例中，较佳的，第一晶体管T1可以是IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)，第一晶体管T1的第一端可以是IGBT的栅极，第一晶体管T1的第二端可以是IGBT的漏极，第一晶体管T1的第三端可以是IGBT的源极。其中第一晶体管T1的栅极可以与所述晶体管控制装置相连，所述晶体管控制装置可以向第一晶体管T1的栅极输入PWM，以控制第一晶体管T1处于导通状态或截止状态。

参见图2，本发明实施例提供一种晶体管控制方法，所述方法可以应用于所述PFC控制装置，可以参照图1对所述方法进行说明。所述方法的主要流程如下：

步骤201：获得输入到所述PFC控制装置的第一输入电流值和第二输入电流值。

本发明实施例中，所述第一输入电流值可以是所述PFC控制装置中的瞬时电流值，所述第二输入电流值可以是所述PFC装置中输入电流的均方根值。

或所述第一输入电流值可以是所述PFC控制装置中的瞬时平均电流值，所述第二输入电流值可以是所述PFC装置中输入电流的平均值。

其中，可以通过检测获得所述瞬时电流值，从而可以根据所述瞬时电流值获得所述输入电流的均方根值。

其中，可以根据低通滤波方法等不同方法获得所述瞬时平均电流值和所述输入电流的平均值。

本发明实施例中，在检测瞬时电流值时，所检测的可以是通过第一电阻R1的瞬时电流值。即，所述瞬时电流值可以是流过第一电阻R1的瞬时电流值。具体的，可以在第一电阻R1两端并联一个电流检测单元，来检测通过第一电阻R1的瞬时电流值。

步骤202：根据所述第一输入电流值和所述第二输入电流值获得用于控制所述第一晶体管的脉宽调制波形在第一周期中高电平持续的第一时长及所述脉宽调制波形在所述第一周期中低电平持续的第二时长。

本发明实施例中，可以假设第一电感L1足够大，假设流过第一电感L1的电流无变化。PWM的载波周期可以用T_s表示，T_s也相当于所述PFC控制装置的开关周期，IGBT的导通时长可以用T_on表示，IGBT的关断时长可以用T_off表示，即，所述第一时长可以用T_on表示，所述第二时长可以用T_off表示。

由能量守恒定律，可以得出：

V_in·I_l·T_s＝V_out·I_l·T_off(1)

由公式1，可以得到：

$V_{\mathrm{out}}=\frac{T_s}{T_{\mathrm{off}}}\·V_{\mathrm{in}}---\left(2\right)$

并且，由于T_s＝T_on+T_off，可知T_s＞T_off，可以看出PFC具有升压功能。

由公式1可以得到：

$\frac{T_{\mathrm{off}}}{T_s}=\frac{V_{\mathrm{in}}}{V_{\mathrm{out}}}=\frac{\left|V_s\sin \left(\mathrm{\ωt}\right)\right|}{E_{\mathrm{dc}}}=\frac{V_{o\_\mathrm{RMS}}}{E_{\mathrm{dc}}}---\left(3\right)$

其中，V_{o_RMS}为所述PFC控制装置中输入电压的均方根值，V_s为所述PFC控制装置中输入电压的振幅，ω为角速度，t为时间。其中：

$V_{o\_\mathrm{RMS}}=\sqrt{\frac{{\∫}_0^T(V_s\sin {\left(\mathrm{\ωt}\right)}^2\mathrm{dt}}{T}}---\left(4\right)$

其中T为所述PFC控制装置中输入电压的周期。

可以得到占空比系数公式：

$\frac{T_{\mathrm{on}}}{T_s}=1-\frac{\left|V_s\sin \left(\mathrm{\ωt}\right)\right|}{E_{\mathrm{dc}}}=1-\frac{1}{\frac{E_{\mathrm{dc}}}{V_{O\_\mathrm{RMS}}}}---\left(5\right)$

本发明实施例中，可以有一个升压比系数，例如本发明实施例中将所述升压比系数以α来表示。

一种获得升压比系数α的方式可以是：可以令E_dc为所述PFC控制装置的输出电压值，即E_dc＝V_out。即α可以为所述PFC控制装置的所述输出电压值与所述PFC控制装置中输入电压的均方根值之间的比值，则可以得到：

$\frac{T_{\mathrm{on}}}{T_s}=1-\frac{1}{\mathrm{\α}}---\left(6\right)$

较佳的，本发明实施例中，E_dc可以直接检测获得，但为了使E_dc更符合需求，可以对E_dc进行一定处理，例如可以根据设定输出电压值和实际输出电压值来获得应用于公式6中的所述升压比系数α。例如，检测获得的E_dc可以称为实际E_dc，即所述实际输出电压值，可以用E_dc1表示，可以预先为所述PFC控制装置预设一E_dc，该E_dc可以称为设定E_dc，即所述设定输出电压值，可以用E_dc2表示。

另一种获得升压比系数α的方式可以是：可以通过比例积分方法来获得所述升压比系数α，这样可以无需采用复杂的公式来计算得到α(即如前所述的公式和)。例如，如果是通过比例积分方法来获得所述升压比系数α，则可以将E_dc2和E_dc1之差作为比例积分调节的输入，而比例积分调节之输出作为所述升压比系数α。其中，进行比例积分调节的目的是将所述设定E_dc和所述实际E_dc之间的差值尽量调节为0，从而可以使所述PFC控制装置输出电压跟随为所述PFC控制装置设定的输出电压，且可以自动根据情况进行调节，既完成了PFC控制，由能实现电压的升降自动调节。从而可以使母线电压尽量稳定，且尽量满足需求。

其中，对公式1-6的推导，所依据的都是能量守恒定律，因此公式1-6只是一种理想状态。在实际使用中，需要对其进行修正。其中，对公式6进行修正后的结果如下：

$\frac{T_{\mathrm{on}}}{T_s}=1-\frac{1}{\mathrm{\α}}\·\frac{I_s}{I_{s\_\mathrm{rms}}}---\left(7\right)$

其中，I_s为所述PFC控制装置中的所述瞬时电流值，即通过第一电阻R1的所述瞬时电流值，I_{s_rms}为所述PFC控制装置中所述输入电流的均方根值。其中：

$I_{s\_\mathrm{rms}}=\sqrt{\frac{{\∫}_0^T{I}_s\sin {\left(\mathrm{\ωt}\right)}^2\mathrm{dt}}{T}}---\left(8\right)$

其中，T为所述PFC控制装置中输入电流的周期。较佳的，本发明实施例中，所述PFC控制装置中输入电流的周期与输入电压的周期可以相等。

本发明实施例中，可以采用公式7来计算占空比系数。但较佳的，为了计算方便，也可以采用以下公式来计算占空比系数：

$\frac{T_{\mathrm{on}}}{T_s}=1-\frac{I_s}{\mathrm{\α}\·I_{s\_\mathrm{rms}}}=1-\frac{I_{\mathrm{us}}}{\mathrm{\α}\·I_{\mathrm{ms}}}---\left(9\right)$

其中，I_us为所述PFC控制装置中的所述瞬时平均电流值，即通过第一电阻R1的所述瞬时平均电流值，I_ms为所述PFC控制装置中所述输入电流的平均值，α为升压比系数，其中α≥1。

由公式9可以得到：

$T_{\mathrm{on}}=(1-\frac{I_{\mathrm{us}}}{\mathrm{\α}\·I_{\mathrm{ms}}})\·T_s---\left(10\right)$

$T_{\mathrm{off}}=\left(\frac{I_{\mathrm{us}}}{\mathrm{\α}\·I_{\mathrm{ms}}}\right)\·T_s---\left(11\right)$

由此，可以根据公式10来计算PWM的所述第一时长，根据公式11计算PWM的所述第二时长，从而可以控制IGBT处于导通状态或截止状态。

其中，可以采用低通滤波方法来获得所述瞬时平均电流值I_us和所述输入电流的平均值I_ms，或者也可以采用其他方法来获得I_us和I_ms。其中，采用低通滤波方法来获得I_us和I_ms的具体过程可以如下：

I_us的传递函数为：离散化为如下计算公式：

$I_{\mathrm{us}\left(n\right)}=I_{\mathrm{us}(n-1)}+\frac{\mathrm{Tsample}}{T_{\mathrm{id}1}}\·(I_s-I_{\mathrm{us}(n-1)})---\left(12\right)$

T_id1为滤波时间常数，I_us(n)为本次计算的所述瞬时平均电流值，I_us(n-1)为上次计算的所述瞬时平均电流值，I_s为所述PFC控制装置中的瞬时电流值，Tsample为采样周期。

I_ms的传递函数为：离散化为如下计算公式：

$I_{\mathrm{ms}\left(n\right)}=I_{\mathrm{ms}(n-1)}+\frac{\mathrm{Tsample}}{T_{\mathrm{id}2}}\·(I_s-I_{\mathrm{ms}(n-1)})---\left(13\right)$

T_id2为滤波时间常数，I_ms(n)为本次计算的所述输入电流的平均值，I_ms(n-1)为上次计算的所述输入电流的平均值，I_s为所述PFC控制装置中的瞬时电流值，Tsample为采样周期。

本发明实施例中，Tsample与T_s通常可以不相同。

其中，T_id1可以小于T_id2。

步骤203：基于所述第一时长及所述第二时长，控制所述第一晶体管处于导通状态或截止状态。

在获得所述第一时长和所述第二时长的计算公式后，可以通过控制所述第一时长和/或所述第二时长来控制第一晶体管T1处于导通状态或截止状态。

本发明实施例中，可以计算出T_on和T_off，从而可以控制PWM的波形。在所述PFC控制装置输入电压的过零点附近，可以通过控制T_on和/或T_off来控制通过IGBT的电流不为0，保证IGBT处于导通状态，从而可以有效提高功率因数。较佳的，理想情况下，可以使输入电压和输入电流同相位，功率因数甚至可达100％。

参见图3，本发明实施例提供一种晶体管控制装置，所述晶体管控制装置可以是所述PFC控制装置的一个组成部分，其中，所述PFC控制装置中可以至少包括所述晶体管控制装置和所述PFC控制电路。所述晶体管控制装置中可以包括第一获取模块301、第二获取模块302和控制模块303。

第一获取模块301可以用于获得输入到所述PFC控制装置的第一输入电流值和第二输入电流值。

本发明实施例中，当所述第一输入电流值为所述PFC控制装置中的所述瞬时电流值，所述第二输入电流值为所述PFC装置中所述输入电流的均方根值时，第一获取模块301具体可以用于通过检测获得所述瞬时电流值，及根据所述瞬时电流值获得所述输入电流的均方根值。

本发明实施例中，第一获取模块301具体可以用于根据公式(即公式8)获得所述输入电流的均方根值；其中，I_{s_rms}为所述输入电流的均方根值，I_s为所述PFC控制装置中的所述瞬时电流值，T为所述PFC控制装置中输入电流的周期。

本发明实施例中，当所述第一输入电流值为所述PFC控制装置中的瞬时平均电流值，所述第二输入电流值为所述PFC装置中输入电流的平均值时，第一获取模块301具体可以用于根据低通滤波方法分别获得所述瞬时平均电流值和所述输入电流的平均值。

本发明实施例中，第一获取模块301具体可以用于根据公式获得所述瞬时平均电流值，其中，I_us(n)为所述瞬时平均电流值，T_id1为滤波时间常数，I_us(n-1)为上次计算获得的所述瞬时平均电流值，I_s为所述PFC控制装置中的瞬时电流值；及根据公式获得所述输入电流的平均值，其中，I_ms(n)为所述输入电流的平均值，T_id2为滤波时间常数，I_ms(n-1)为上次计算获得的所述输入电流的平均值，I_s为所述PFC控制装置中的瞬时电流值。

第二获取模块302可以用于根据所述第一输入电流值和所述第二输入电流值获得用于控制所述第一晶体管的脉宽调制波形在第一周期中高电平持续的第一时长及所述脉宽调制波形在所述第一周期中低电平持续的第二时长。

第二获取模块302具体可以用于根据公式获得所述第一时长，及根据公式获得所述第二时长；其中，T_on为所述第一时长，I_us为所述瞬时平均电流值，I_ms为所述输入电流的平均值，α为升压比系数，T_off为所述第二时长，T_s为所述脉宽调制波形的周期。

第二获取模块302具体还可以用于：通过所述PFC控制装置的输出电压值与所述PFC控制装置中输入电压的均方根值获得所述α，或通过比例积分调节方式，根据设定输出电压值和实际输出电压值获得所述α。

例如，如果是通过所述PFC控制装置的输出电压值与所述PFC控制装置中输入电压的均方根值获得所述α，则本发明实施例中，所述α可以是所述PFC控制装置的输出电压值与所述PFC控制装置中输入电压的均方根值之间的比值。

控制模块303可以用于基于所述第一时长及所述第二时长，控制所述第一晶体管处于导通状态或截止状态。

本发明实施例中，所述第一输入电流值可以是所述PFC控制装置中的瞬时电流值，所述第二输入电流值可以是所述PFC装置中输入电流的均方根值；或所述第一输入电流值可以是所述PFC控制装置中的瞬时平均电流值，所述第二输入电流值可以是所述PFC装置中输入电流的平均值。

本发明实施例还提供一种空调系统，所述空调系统中可以包括有所述PFC控制装置，所述PFC控制装置中可以包括有所述PFC控制电路和所述晶体管控制装置。

本发明实施例中的晶体管控制方法可以应用于PFC控制装置，所述PFC控制装置中可以至少包括有第一晶体管，所述方法可以包括：获得输入到所述PFC控制装置的第一输入电流值和第二输入电流值；根据所述第一输入电流值和所述第二输入电流值获得用于控制所述第一晶体管的脉宽调制波形在第一周期中高电平持续的第一时长及所述脉宽调制波形在所述第一周期中低电平持续的第二时长；基于所述第一时长及所述第二时长，控制所述第一晶体管处于导通状态或截止状态。

本发明实施例中，可以通过检测获得所述第一输入电流值和所述第二输入电流值，通过所述第一电流值和所述第二电流值可以获得所述第一时长和所述第二时长，从而可以根据所述第一时长和所述第二时长对所述第一晶体管的状态进行控制。例如，在输入电压过零点附近所述第一晶体管会截止，其通过的电流为0，电流相位和输入电压相位之间存在相位差，功率因数较低，采用本发明实施例中的方法后，在输入电压过零点附近的某个范围内，可以通过控制输出的PWM的所述第一时长和所述第二时长来控制所述第一晶体管在输入电压过零点附近处于导通状态，保证在输入电压过零点时所述第一晶体管中有电流流过，这样可以有效提高功率因数。且本发明实施例中只需通过简单计算即可获得所述第一时长和所述第二时长，既不用额外增加硬件设备，节约硬件成本，也不用采取较为复杂的算法，减少了工作量，也减少了出错几率，极大地提升了整个PFC控制设备的实用性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种晶体管控制方法，应用于功率因数校正PFC控制装置，其特征在于，所述PFC控制装置中至少包括有第一晶体管，所述方法包括以下步骤：

获得输入到所述PFC控制装置的第一输入电流值和第二输入电流值；

根据所述第一输入电流值和所述第二输入电流值获得用于控制所述第一晶体管的脉宽调制波形在第一周期中高电平持续的第一时长及所述脉宽调制波形在所述第一周期中低电平持续的第二时长；其中，当所述第一输入电流值为所述PFC控制装置中的瞬时平均电流值，所述第二输入电流值为所述PFC控制装置中输入电流的平均值时，该步骤具体包括：根据公式获得所述第一时长，及根据公式获得所述第二时长；其中，T_on为所述第一时长，I_us为所述瞬时平均电流值，I_ms为所述输入电流的平均值，α为升压比系数，T_off为所述第二时长，T_s为所述脉宽调制波形的周期；

基于所述第一时长及所述第二时长，控制所述第一晶体管处于导通状态或截止状态。

2.如权利要求1所述的晶体管控制方法，其特征在于，当所述第一输入电流值为所述PFC控制装置中的瞬时电流值，所述第二输入电流值为所述PFC控制装置中输入电流的均方根值时，获得所述PFC控制装置的第一输入电流值和第二输入电流值的步骤包括：通过检测获得所述瞬时电流值，及根据所述瞬时电流值获得所述输入电流的均方根值。

3.如权利要求2所述的晶体管控制方法，其特征在于，根据所述瞬时电流值获得所述输入电流的均方根值的步骤包括：根据公式获得所述输入电流的均方根值；其中，I_{s_rms}为所述输入电流的均方根值，I_s为所述PFC控制装置中的所述瞬时电流值，T为所述PFC控制装置中输入电流的周期。

4.如权利要求1所述的晶体管控制方法，其特征在于，当所述第一输入电流值为所述PFC控制装置中的瞬时平均电流值，所述第二输入电流值为所述PFC控制装置中输入电流的平均值时，获得所述PFC控制装置的第一输入电流值和第二输入电流值的步骤包括：根据低通滤波方法分别获得所述瞬时平均电流值和所述输入电流的平均值。

5.如权利要求4所述的晶体管控制方法，其特征在于，根据低通滤波方法获得所述瞬时平均电流值的步骤包括：根据公式 $I_{\mathrm{us}\left(n\right)}=I_{\mathrm{us}(n-1)}+\frac{\mathrm{Tsample}}{T_{\mathrm{id}1}}\·(I_s-I_{\mathrm{us}(n-1)})$ 获得所述瞬时平均电流值，其中，I_us(n)为所述瞬时平均电流值，T_id1为第一滤波时间常数，I_us(n-1)为上次计算获得的所述瞬时平均电流值，I_s为所述PFC控制装置中的瞬时电流值，Tsample为采样周期；

根据低通滤波方法获得所述输入电流的平均值的步骤包括：根据公式 $I_{\mathrm{ms}\left(n\right)}=I_{\mathrm{ms}(n-1)}+\frac{\mathrm{Tsample}}{T_{\mathrm{id}2}}\·(I_s-I_{\mathrm{ms}(n-1)})$ 获得所述输入电流的平均值，其中，I_ms(n)为所述输入电流的平均值，T_id2为第二滤波时间常数，且T_id2大于T_id1，I_ms(n-1)为上次计算获得的所述输入电流的平均值，I_s为所述PFC控制装置中的瞬时电流值，Tsample为采样周期。

6.如权利要求1所述的晶体管控制方法，其特征在于，通过所述PFC控制装置的输出电压值与所述PFC控制装置中输入电压的均方根值获得所述α，或通过比例积分调节方式，根据设定输出电压值和实际输出电压值获得所述α。

7.一种晶体管控制装置，其特征在于，所述晶体管控制装置为PFC控制装置的组成部分，所述PFC控制装置中至少包括所述晶体管控制装置和PFC控制电路，所述PFC控制电路中至少包括有第一晶体管，所述晶体管控制装置包括：

第一获取模块，用于获得输入到所述PFC控制装置的第一输入电流值和第二输入电流值；

第二获取模块，用于根据所述第一输入电流值和所述第二输入电流值获得用于控制所述第一晶体管的脉宽调制波形在第一周期中高电平持续的第一时长及所述脉宽调制波形在所述第一周期中低电平持续的第二时长；其中，当所述第一输入电流值为所述PFC控制装置中的瞬时平均电流值，所述第二输入电流值为所述PFC控制装置中输入电流的平均值时，所述第二获取模块具体用于：根据公式获得所述第一时长，及根据公式获得所述第二时长；其中，T_on为所述第一时长，I_us为所述瞬时平均电流值，I_ms为所述输入电流的平均值，α为升压比系数，T_off为所述第二时长，T_s为所述脉宽调制波形的周期；

控制模块，用于基于所述第一时长及所述第二时长，控制所述第一晶体管处于导通状态或截止状态。

8.如权利要求7所述的晶体管控制装置，其特征在于，当所述第一输入电流值为所述PFC控制装置中的瞬时电流值，所述第二输入电流值为所述PFC控制装置中输入电流的均方根值时，所述第一获取模块具体用于：通过检测获得所述瞬时电流值，及根据所述瞬时电流值获得所述输入电流的均方根值。

9.如权利要求8所述的晶体管控制装置，其特征在于，所述第一获取模块具体用于：根据公式获得所述输入电流的均方根值；其中，I_{s_rms}为所述输入电流的均方根值，I_s为所述PFC控制装置中的所述瞬时电流值，T为所述PFC控制装置中输入电流的周期。

10.如权利要求7所述的晶体管控制装置，其特征在于，当所述第一输入电流值为所述PFC控制装置中的瞬时平均电流值，所述第二输入电流值为所述PFC控制装置中输入电流的平均值时，所述第一获取模块具体用于：根据低通滤波方法分别获得所述瞬时平均电流值和所述输入电流的平均值。

11.如权利要求10所述的晶体管控制装置，其特征在于，所述第一获取模块具体用于：根据公式 $I_{\mathrm{us}\left(n\right)}=I_{\mathrm{us}(n-1)}+\frac{\mathrm{Tsample}}{T_{\mathrm{id}1}}\·(I_s-I_{\mathrm{us}(n-1)})$ 获得所述瞬时平均电流值，其中，I_us(n)为所述瞬时平均电流值，T_id1为第一滤波时间常数，I_us(n-1)为上次计算获得的所述瞬时平均电流值，I_s为所述PFC控制装置中的瞬时电流值，Tsample为采样周期；及

根据公式 $I_{\mathrm{ms}\left(n\right)}=I_{\mathrm{ms}(n-1)}+\frac{\mathrm{Tsample}}{T_{\mathrm{id}2}}\·(I_s-I_{\mathrm{ms}(n-1)})$ 获得所述输入电流的平均值，其中，I_ms(n)为所述输入电流的平均值，T_id2为第二滤波时间常数，且T_id2大于T_id1，I_ms(n-1)为上次计算获得的所述输入电流的平均值，I_s为所述PFC控制装置中的瞬时电流值，Tsample为采样周期。

12.如权利要求7所述的晶体管控制装置，其特征在于，所述第二获取模块具体还用于：通过所述PFC控制装置的输出电压值与所述PFC控制装置中输入电压的均方根值获得所述α，或通过比例积分调节方式，根据设定输出电压值和实际输出电压值获得所述α。

13.一种空调系统，其特征在于，包括PFC控制装置，其中，所述PFC控制装置中包括有如权利要求8所述的晶体管控制装置。