CN104167716A - 功率因数校正电路的保护控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功率因数校正电路的保护控制方法和系统，其中方法包括如下步骤：当功率因数校正电路的过电流保护信号触发时，控制功率因数校正电路中的功率开关器件断开；当过电流保护信号恢复正常时，计算功率因数校正电路的累计保护时间；根据累计保护时间，及预设的功率因数校正电路停止工作时仍可维持输出负载正常运行的最大时间，控制功率开关器件闭合或控制输出负载停止运行。其通过有选择地控制功率开关器件闭合或控制输出负载停止运行，有效地解决了电器产品工作在谐波干扰较大的环境时因频繁触发功率因数校正电路过电流保护功能，而影响电器产品的应用稳定性和用户体验的问题。

Description

功率因数校正电路的保护控制方法和系统

技术领域

本发明涉及电子领域，特别是涉及一种功率因数校正电路的保护控制方法和系统。

背景技术

随着各种电子装置在电力系统、交通、工业、家用等各领域的广泛应用，由此产生的电流谐波干扰污染电网问题日益突出。电流谐波干扰给电子装置及电网使用环境带来的一系列的危害引起了人们的重视。

目前，电器产品抑制谐波方法是在整流环节中使用升压型PFC(Power FactorCorrection，功率因素校正)电路同时实现谐波抑制和整流升压。升压型PFC电路主要由整流器、电感、功率开关器件、输出二极管和稳压电容组成。通过MCU(Micro Control Unit，微控制单元)控制功率开关器件的通断，使得电源输入电流IIN的波形逼近正弦波或电源输入电压波形，且使得电源输入电流的相位与电源输入电压的相位保持一致，从而减少电流谐波，提高功率因数。同时，使得直流输出电压高于输入电压，便于后级的直流电机等负载控制。

但是，在实际应用过程中，不可避免会因为电源环境异常(如谐波干扰大)或产品的控制系统本身设计不完善导致PFC电路的功率开关器件存在过电流的情况。因此，为了保护PFC电路中的功率开关器件不因过电流而损坏，通常采用电流采样模块采集功率开关器件的开关电流并输出过电流保护信号给MCU。MCU接收到过电流保护信号后，立即控制PFC电路中的功率开关器件断开，以及控制PFC输出负载(如直流电机)停止运转。

通过上述保护控制方法虽然能够最大限度保护PFC电路中的器件不被损坏。但是，当电器产品在谐波干扰较大的环境(如电源极不稳定地区或大型功率设备集中的工厂区域)中应用时，因谐波干扰表现为在每个电源周期Tpower(如50Hz电源整流后为10ms)内会产生不规律的电压尖峰。而电压尖峰又会间接导致PFC电路中的功率开关器件的开关电流突变。当突变的开关电流达到功率开关器件的保护限值时，则会出发PFC电路的过电流保护功能，从而控制电器产品停止运行。最终影响了电器产品的应用稳定性和用户体验。

发明内容

基于此，有必要针对电器产品工作在谐波干扰较大的环境时触发PFC电路过电流保护功能，影响电器产品的应用稳定性和用户体验的问题，提供一种功率因数校正电路的保护控制方法和系统。

为实现本发明目的提供的一种功率因数校正电路的保护控制方法，包括如下步骤：

当所述功率因数校正电路的过电流保护信号触发时，控制所述功率因数校正电路中的功率开关器件断开；

当所述过电流保护信号恢复正常时，计算所述功率因数校正电路的累计保护时间；

根据所述累计保护时间，及预设的所述功率因数校正电路停止工作时仍可维持输出负载正常运行的最大时间，控制所述功率开关器件闭合或控制所述输出负载停止运行。

在其中一个实施例中，所述根据所述累计保护时间，及预设的所述功率因数校正电路停止工作时仍可维持输出负载正常运行的最大时间，控制所述功率开关器件闭合或控制所述输出负载停止运行，包括如下步骤：

判断所述累计保护时间是否大于或等于所述最大时间；

当所述累计保护时间大于或等于所述最大时间时，控制所述输出负载停止运行；

当所述累计保护时间小于所述最大时间时，控制所述功率开关器件闭合。

在其中一个实施例中，所述当所述过电流保护信号恢复正常时，计算所述功率因数校正电路的累计保护时间，包括如下步骤：

计算所述过电流保护信号由触发到恢复正常时的间隔时间，作为所述功率因数校正电路的当前保护时间；

根据所述当前保护时间，及所述功率因数校正电路的上次保护时间，计算所述累计保护时间。

在其中一个实施例中，所述当所述累计保护时间小于所述最大时间时，控制所述功率开关器件闭合，包括如下步骤：

当所述累计保护时间小于所述最大时间时，存储所述累计保护时间，作为所述功率因数校正电路的上次保护时间；

将所述累计保护时间清零，并控制所述功率开关器件闭合。

在其中一个实施例中，还包括如下步骤：

监测所述功率因数校正电路的所述过电流保护信号；

判断所述过电流保护信号是否触发；

当所述过电流保护信号触发时，控制所述功率开关器件断开；

当所述过电流保护信号未触发时，重复监测所述功率因数校正电路的所述过电流保护信号。

在其中一个实施例中，所述监测所述功率因数校正电路的所述过电流保护信号，包括如下步骤：

采集所述功率因数校正电路中的所述功率开关器件的开关电流；

比较所述开关电流与所述功率开关器件的预设过电流保护值的大小关系；

根据所述开关电流与所述预设过电流保护值的大小关系，输出高电平信号或低电平信号，作为所述过电流保护信号。

在其中一个实施例中，所述最大时间小于所述过电流保护信号由触发至恢复正常时，所述功率因数校正电路中的硬件拖延时间。

相应的，为实现上述任一种功率因数校正电路的保护控制方法，本发明还提供了一种功率因数校正电路的保护控制系统，包括控制器；

所述控制器的输入端与所述功率因数校正电路的过电流保护信号的输出端连接；

所述控制器的第一输出端与所述功率因数校正电路中的功率开关器件的输入端连接，第二输出端与所述功率因数校正电路的输出负载连接；

所述控制器包括第一控制模块、计算模块和第二控制模块；

所述第一控制模块，用于当所述过电流保护信号触发时，控制所述功率开关器件断开；

所述计算模块，用于当所述过电流保护信号恢复正常时，计算所述功率因数校正电路的累计保护时间；

所述第二控制模块，用于根据所述累计保护时间，及预设的所述功率因数校正电路停止工作时仍可维持所述输出负载正常运行的最大时间，控制所述输出负载停止运行；

所述第一控制模块，还用于根据所述累计保护时间及所述最大时间，控制所述功率开关器件闭合。

在其中一个实施例中，所述控制器还包括第一判断模块；

所述第一判断模块，用于判断所述累计保护时间是否大于或等于所述最大时间；

当所述累计保护时间大于或等于所述最大时间时，所述第二控制模块控制所述输出负载停止运行；

当所述累计保护时间小于所述最大时间时，所述第一控制模块控制所述功率开关器件闭合。

在其中一个实施例中，所述计算模块包括第一计算单元和第二计算单元；

所述第一计算单元，用于计算所述过电流保护信号由触发至恢复正常时的间隔时间，作为所述功率因数校正电路的当前保护时间；

所述第二计算单元，用于根据所述当前保护时间，及所述功率因数校正电路的上次保护时间，计算所述累计保护时间。

在其中一个实施例中，所述第一控制模块包括记录单元、清零单元和控制单元；

当所述累计保护时间小于所述最大时间时，所述存储单元存储所述累计保护时间，作为所述功率因数校正电路的上次保护时间；

所述清零单元，用于将所述累计保护时间清零；

所述控制单元，用于控制所述功率开关器件闭合。

在其中一个实施例中，还包括电流检测模块；所述控制器还包括第二判断模块和第三控制模块；

所述电流检测模块的输入端与所述功率因数校正电路中的所述功率开关器件的第一输出端连接，用于监测所述功率因数校正电路的所述过电流保护信号；

所述电流检测模块的输出端，作为所述功率因数校正电路的所述过电流保护信号的输出端，与所述第二判断模块连接；

所述第二判断模块，用于判断所述过电流保护信号是否触发；

当所述过电流保护信号触发时，所述第一控制模块控制所述功率开关器件断开；

所述过电流保护信号未触发时，所述第三控制模块控制所述监测模块重复监测所述功率因数校正电路的所述过电流保护信号。

在其中一个实施例中，所述电流检测模块包括电流采样单元和比较单元；

所述电流采样单元，与所述功率因数校正电路中的所述功率开关器件的第一输出端连接，用于采集所述功率因数校正电路中的所述功率开关器件的开关电流；

所述比较单元，用于比较所述开关电流与所述功率开关器件的所述预设过电流保护值的大小关系；

所述比较单元，还用于根据所述开关电流与所述预设过电流保护值的大小关系，输出高电平信号或低电平信号，作为所述过电流保护信号。

在其中一个实施例中，所述电流采样单元为采样电阻或互感器；所述比较单元为比较器。

在其中一个实施例中，所述功率因数校正电路为升压型单机主动式功率因数校正电路，或升压型两相或多相交错式功率因数校正电路。

上述功率因数校正电路的保护控制方法和系统的有益效果：其中保护控制方法通过当功率因数校正电路的过电流保护信号触发时，控制功率因数校正电路中的功率开关器件断开。同时，当过电流保护信号恢复正常时，计算功率因数校正电路的累计保护时间；并根据计算得到的功率因数校正电路的累计保护时间与功率因数校正电路停止工作时仍可维持输出负载正常运行的最大时间，有选择地控制功率开关器件闭合或控制输出负载停止运行，避免了当过电流保护信号触发时立即控制输出负载停止运行的现象。

在保证输出负载安全稳定运行的前提下，既能够及时有效地保护功率因数校正电路中的功率开关器件不因过电流而损坏，又可以维持输出负载的正常运行。有效地解决了电器产品工作在谐波干扰较大的环境时触发功率因数校正电路过电流保护功能，影响电器产品的应用稳定性和用户体验的问题。

附图说明

图1为功率因数校正电路的保护控制方法一具体实施例流程图；

图2为功率因数校正电路的保护控制方法另一具体实施例流程图；

图3为功率因数校正电路的保护控制方法一具体实施例控制框图；

图4为功率因数校正电路的保护控制系统一具体实施例的电路拓扑图；

图5为功率因数校正电路的保护控制系统另一具体实施例的电路拓扑图；

图6为采用功率因数校正电路的保护控制系统一具体实施例进行保护控制时的时序说明图。

具体实施方式

为使本发明技术方案更加清楚，以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。

参见图1，作为一具体实施例的功率因数校正电路的保护控制方法，包括如下步骤：

步骤S100，当功率因数校正电路的过电流保护信号触发时，控制功率因数校正电路中的功率开关器件断开。

步骤S200，当过电流保护信号恢复正常时，计算功率因数校正电路的累计保护时间。

步骤S300，根据累计保护时间，及预设的功率因数校正电路停止工作时仍可维持输出负载正常运行的最大时间，控制功率开关器件闭合或控制输出负载停止运行。

参见图3，作为一具体实施例的功率因数校正电路的保护控制方法，当功率因数校正电路的过电流保护信号触发时，及时控制功率因数校正电路中的功率开关器件断开(即控制功率因数校正电路停止工作)，实时保护功率因数校正电路中的元器件不因过电流而损坏。

同时，当过电流保护信号恢复正常时，计算功率因数校正电路的累计保护时间T_p。并根据计算得到的功率因数校正电路的累计保护时间T_p，及预设的功率因数校正电路停止工作时仍可维持输出负载正常运行的最大时间T_hold，有选择地控制功率开关器件闭合(控制功率因数校正电路恢复工作)或控制输出负载停止运行。避免了当功率因数校正电路的过电流保护信号触发时，直接控制输出负载停止运行导致输出负载运行不稳定的现象。

通过有选择地控制功率开关器件闭合或控制输出负载停止运行，在保证输出负载安全运行的前提下，既实现了实时保护功率因数校正电路中各元器件不因过电流而损坏，同时还维持了输出负载能够正常运行而不会停机，从而不会影响用户对输出负载的使用体验。因此，有效地解决了电器产品工作在谐波干扰较大的环境时触发PFC电路过电流保护功能，影响电器产品的应用稳定性和用户体验的问题。

其中，需要说明的是，预设的功率因数校正电路维持输出负载正常运行的最大时间T_hold应小于过电流保护信号由触发至恢复正常时，功率因数校正电路中的硬件拖延时间。并且该最大时间T_hold可通过计算或测试来确定。

参见图2，具体的，步骤S300，根据累计保护时间T_p，及预设的功率因数校正电路停止工作时仍可维持输出负载正常运行的最大时间T_hold，控制功率开关器件闭合或控制输出负载停止运行，可通过如下步骤实现：

步骤S310，判断累计保护时间T_p是否大于或等于最大时间T_hold，若是，则执行步骤S320；若否，则执行步骤S330。

参见图2，当累计保护时间T_p大于或等于最大时间T_hold时，表明此时功率因数校正电路的累计保护时间T_p已经超过了功率因数校正电路停止工作时仍可维持输出负载正常运行的最大时间T_hold。如果此时仍不控制输出负载停止运行，则很有可能导致输出负载损坏。因此，执行步骤S320，控制输出负载停止运行，以保证输出负载的安全性和可靠性。同时，执行步骤S321，将累计保护时间T_p清零。并执行步骤S322，显示故障提醒用户，以保证输出负载的安全。

当累计保护时间T_p小于最大时间T_hold时，表明此时功率因数校正电路的累计保护时间T_p还在功率因数校正电路停止工作时仍可维持输出负载正常运行的最大时间T_hold之内，功率因数校正电路还能够控制输出负载正常运行。因此，为了不影响用户对输出负载的使用体验，保持输出负载的稳定运行，可执行步骤S330，控制功率开关器件闭合(即控制功率因数校正电路恢复工作)，以保证输出负载的安全稳定运行，从而提升用户对输出负载的使用体验。

当通过根据功率因数校正电路的累计保护时间T_p，与功率因数校正电路停止工作时仍可维持输出负载正常运行的最大时间T_hold之间的关系，有选择地控制输出负载停止运行或控制功率因数校正电路中的功率开关器件闭合时，需要计算功率因数校正电路的累计保护时间T_p。

其中，功率因数校正电路的累计保护时间T_p可根据功率因数校正电路的过电流保护信号的触发和恢复正常两种状态进行计算。具体的：

当过电流保护信号由触发转换为恢复正常时，中间间隔一段时间。当过电流保护信号触发时，功率因数校正电路由工作状态立即切换为保护状态(即停止工作状态)；当过电流保护信号恢复正常后，功率因数校正电路则由保护状态(即停止工作状态)切换为工作状态。

其中，过电流保护信号由触发转换为恢复正常时的间隔时间，可作为功率因数校正电路的当前保护时间T_p1。因此，首先通过执行步骤S210，计算过电流保护信号由触发到恢复正常时的间隔时间，作为功率因数校正电路的当前保护时间T_p1。

而功率因数校正电路的累计保护时间T_p包括了功率因数校正电路的当前保护时间T_p1，同时还涵盖了功率因数校正电路的上次保护时间T_p2。因此，再通过执行步骤S220，根据功率因数校正电路的当前保护时间T_p1以及功率因数校正电路的上次保护时间T_p2，计算得到功率因数校正电路的累计保护时间T_p。

具体的，可对功率因数校正电路的当前保护时间T_p1，及功率因数校正电路的上次保护时间T_p2进行求和计算，即可得到功率因数校正电路的累计保护时间T_p。

当通过计算得到功率因数校正电路的累计保护时间T_p之后，通过判断功率因数校正电路的累计保护时间T_p是否大于或等于预设的功率因数校正电路停止工作时仍可维持输出负载正常运行的最大时间T_hold，来控制输出负载停止运行或控制功率因数校正电路中的功率开关器件闭合。

当判断出功率因数校正电路的累计保护时间T_p小于最大时间T_hold时，在执行步骤S330，控制功率开关器件闭合时，首先执行步骤S331，存储此次计算得到的功率因数校正电路的累计保护时间T_p，作为功率因数校正电路的上次保护时间T_p2。同时，将此次计算得到的功率因数校正电路的累计保护时间T_p清零，以便于当功率因数校正电路的过电流保护信号再次触发时，再次计算功率因数校正电路的累计保护时间T_p时将之前的功率因数校正电路的保护时间全部统计上，保证了计算得到的累计保护时间T_p的准确性。进而保证了功率因数校正电路的保护控制的可靠性。

需要说明的是，通过上述任一种功率因数校正电路的保护控制方法实现功率因数校正电路的保护控制时，需要根据功率因数校正电路的过电流保护信号来进行控制。因此，当执行步骤S000，功率因数校正电路开启和输出负载启动运行后，在功率因数校正电路的过电流保护信号触发之前，需要执行步骤S001，监测功率因数校正电路的过电流保护信号。并通过步骤S002，判断功率因数校正电路的过电流保护信号是否触发。当判断出功率因数校正电路的过电流保护信号触发时，执行步骤S100，控制功率因数校正电路中的功率开关器件断开，以保护功率因数校正电路中的各元器件不因过电流而损坏。当判断出功率因数校正电路的过电流保护信号未触发时，则可通过执行步骤S003，将功率因数校正电路的上次保护时间T_p2清零后，重复执行步骤S001，监测功率因数校正电路的过电流保护信号，达到实时检测功率因数校正电路的过电流保护信号的目的，从而达到实时保护功率因数校正电路中各元器件不因过电流而损坏的目的。

需要说明的是，步骤S001，监测功率因数校正电路的过电流保护信号可通过采集功率因数校正电路中的功率开关器件的开关电流来实现。具体的：

首先，通过步骤S010，采集功率因数校正电路中的功率开关器件的开关电流。当采集到功率开关器件的开关电流后，通过步骤S020，比较采集到的开关电流与功率开关器件的预设过电流保护值的大小关系。从而实现步骤S030，根据开关电流与预设过电流保护值的大小关系，输出高电平信号或低电平信号，作为功率因数校正电路的过电流保护信号。如：

通过对采集到的开关电流与功率开关器件的预设过电流保护值进行比较。当开关电流大于或等于功率开关器件的预设过电流保护值时，表明此时功率开关器件的开关电流可能受到电流谐波的干扰突然增大。因此，此时输出高电平信号或低电平信号，作为功率因数校正电路的过电流保护信号，实现功率因数校正电路的过电流保护信号的触发，从而及时输出控制功率开关器件断开的脉冲信号，以保护功率开关器件及功率因数校正电路中其他元器件不因过电流而损坏。

当开关电流小于功率开关器件的预设过电流保护值时，表明此时功率开关器件的开关电流处于正常状态，没有收到电流谐波的干扰而突然增大。因此，此时输出相应的低电平信号或高电平信号，以表明功率因数校正电路处于正常的工作状态，不需要对功率因数校正电路进行过电流保护。保证了输出负载的正常运行，从而不会影响用户对输出负载的使用体验。

相应的，为实现上述任一种功率因数校正电路的保护控制方法，本发明还提供了一种功率因数校正电路的保护控制系统。由于本发明提供的功率因数校正电路的保护控制系统的工作原理与本发明提供的功率因数校正电路的保护控制方法原理相同或相似，因此重复之处不再赘述。

需要提前说明的是，功率因数校正电路可为升压型单相主动式功率因数校正电路，也可为升压型两相或多相交错式功率因数校正电路。

功率因数校正电路采用升压型单相主动式(参见图4)或两相交错主动式(参见图5)，此种控制方案的输出电压Vo比电源输入电压Vin高。所以当功率因数校正电路停止工作时，输出电压Vo会突然下降，且输出电压Vo下降到一定幅值的时间即为功率因数校正电路停止工作时仍可维持输出负载正常运行的最大时间T_hold。

其中，T_hold由功率因数校正停止工作的时间(即累计保护时间)T_P、输出电容C的容量大小、以及此时输出负载的大小三个因素决定。故可先通过计算或者测试，以确定在功率因数校正电路停止工作时输出电压Vo跌落至仍可维持输出负载稳定运行的电压值的最大时间T_hold。

参见图4，为以升压型单相主动式功率因数校正电路为一具体实施例的功率因数校正电路的保护控制系统。

参见图5，为以升压型两相交错式功率因数校正电路为另一具体实施的功率因数校正电路的保护控制系统。

不论功率因数校正电路为升压型单相主动式功率因数校正电路，还是为升压型两相或多相交错式功率因数校正电路，该功率校正电路的保护控制系统均包括控制器。该控制器可为具有中断检测功能的I/O口的微控制单元(MicroControl Unit，MCU)。

其中，控制器的输入端与功率因数校正电路的过电流保护信号的输出端连接，可通过其I/O口检测功率因数校正电路的过电流保护信号。

控制器的第一输出端与功率因数校正电路中的功率开关器件Q(Q1、Q2)的输入端连接。功率因数校正电路中的功率开关器件Q(Q1、Q2)可为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。IGBT的栅极则为功率开关器件Q(Q1、Q2)的输入端。

控制器的第二输出端与功率因数校正电路的输出负载连接，用于向输出负载输出控制信号，从而控制输出负载的运行或停止运行。具体的：

控制器包括第一控制模块、计算模块和第二控制模块(图中未示出)。

第一控制模块，用于当功率因数校正电路的过电流保护信号触发时，控制功率因数校正电路中的功率开关器件Q(Q1、Q2)断开。具体为：

当过电流保护信号触发时，第一控制模块产生用于控制IGBT的源极和漏极断开的脉冲调制信号，由控制器的第一输出端输出该脉宽调制信号。控制器的第一输出端可直接将该脉宽调制信号输入至IGBT的栅极，控制IGBT断开。也可将该脉宽调制信号输入至驱动模块，由驱动模块控制IGBT断开。

计算模块，用于当过电流保护信号恢复正常时，计算功率因数校正电路的累计保护时间T_p。

第二控制模块，用于根据过电流保护信号计算得到的累计保护时间T_p，及预设的功率因数校正电路停止工作时仍可维持输出负载正常运行的最大时间T_hold，控制控制器的第二输出端输出控制输出负载动作的控制信号，从而控制输出负载停止运行。

第一控制模块，还用于根据累计保护时间T_p及最大时间T_hold，控制功率开关器件Q(Q1、Q2)闭合。

其中，控制器根据累计保护时间T_p，及预设的功率因数校正电路停止工作时仍可维持输出负载正常运行的最大时间T_hold，分别控制功率开关器件Q(Q1、Q2)闭合或控制输出负载停止运行时，作为一种可实施方式，可通过在控制器中设置第一判断模块(图中未示出)，用于判断累计保护时间T_p是否大于或等于最大时间T_hold。

当第一判断模块判断出累计保护时间T_p大于或等于最大时间T_hold时，第二控制模块控制输出负载停止运行。

当第一判断模块判断出累计保护时间T_p小于最大时间T_hold时，第一控制模块控制功率开关器件Q(Q1、Q2)闭合。

当过电流保护信号恢复正常时，计算模块计算功率校正电路的累计保护时间T_p。其中，功率因数校正电路的累计保护时间T_p包括了功率因数校正电路的当前保护时间T_p1，同时还涵盖了功率因数校正电路的上次保护时间T_p2。因此，可通过在计算模块中设置第一计算单元和第二计算单元。

第一计算单元，用于计算过电流保护信号由触发至恢复正常时的间隔时间，作为功率因数校正电路的当前保护时间T_p1。

第二计算单元，用于根据当前保护时间T_p1，及功率因数校正电路的上次保护时间T_p2，计算累计保护时间T_p。具体的，可对功率因数校正电路的当前保护时间T_p1，及功率因数校正电路的上次保护时间T_p2进行求和计算，即可得到功率因数校正电路的累计保护时间T_p。

计算模块计算得到功率因数校正电路的累计保护时间T_p之后，通过第一判断模块判断功率因数校正电路的累计保护时间T_p是否大于或等于预设的功率因数校正电路停止工作时仍可维持输出负载正常运行的最大时间T_hold，进而由第一控制模块控制功率开关器件Q(Q1、Q2)闭合过程中，第一控制模块包括记录单元、清零单元和控制单元(图中未示出)。

当第一判断模块判断出累计保护时间T_p小于最大时间T_hold时，存储单元存储累计保护时间T_p，作为功率因数校正电路的上次保护时间T_p2。同时，清零单元将累计保护时间T_p清零。

控制单元控制控制器的第一输出端输出用于控制功率开关器件Q(Q1、Q2)闭合的脉宽调制信号，从而控制功率开关器件Q(Q1、Q2)闭合。

需要说明的是，功率因数校正电路的保护控制系统还包括电流检测模块。控制器还包括第二判断模块和第三控制模块(图中未示出)。

电流检测模块的输入端与功率因数校正电路中的功率开关器件Q(Q1、Q2)的第一输出端连接，用于监测功率因数校正电路的过电流保护信号。

电流检测模块的输出端，作为功率因数校正电路的过电流保护信号的输出端，与第二判断模块连接。

第二判断模块，用于判断过电流保护信号是否触发。

当过电流保护信号触发时，第一控制模块控制功率开关器件Q(Q1、Q2)断开。

当过电流保护信号未触发时，第三控制模块控制电流检测模块重复监测功率因数校正电路的过电流保护信号。

其中，电流检测模块包括电流采样单元和比较单元(图中未示出)。

电流采样单元，与功率因数校正电路中的功率开关器件Q(Q1、Q2)的第一输出端连接，用于采集功率因数校正电路中的功率开关器件Q(Q1、Q2)的开关电流.

其中，电流采样单元可为采样电阻或互感器。

比较单元，用于比较开关电流与功率开关器件Q(Q1、Q2)的预设过电流保护值的大小关系。并根据开关电流与预设过电流保护值的大小关系，输出高电平信号或低电平信号，作为过电流保护信号。

其中，比较单元可为比较器。

具体的，电流检测模块可使用比较器直接检测采样电阻的分流或互感器感应电流，并与预设过电流保护值比较后输出高电平信号或低电平信号。也可先通过运放检测采样电阻的分流或互感器感应电流，再放大输出给比较器，比较器再通过与预设过电流保护值比较后，输出高电平信号或低电平信号。

参见图6，以T_hold＝5ms为例，采用任一功率因数校正电路(升压型单相主动式、升压型两相交错主动式、或升压型多相交错主动式)的保护控制系统，对功率因数校正电路进行保护控制进行详细说明。

作为过电流保护信号只触发一次的情况，功率因数校正电路在正常工作时，此时同一电网中其它某大功率设备开启或关闭瞬间使得电网产生一个较大的谐波干扰，导致该功率因数校正电路同时产生一个较大的开关电流I_Q，且超过功率因数校正电路中的功率开关器件Q(Q1、Q2)的预设过电流保护值I_P。即功率开关器件Q(Q1、Q2)的保护电流限值。

控制器通过电流检测模块检测到过电流保护信号触发，则控制器中的第一控制模块控制控制器的第一输出端输出脉冲宽度调制信号(即PWM控制信号)，立即控制功率因数校正电路停止工作(即控制功率开关器件Q(Q1、Q2)断开)。T_P1(T_P1＝1ms)时间后，控制器检测到电流检测模块的过电流保护信号恢复正常。同时，控制器的第一判断模块判断出T_P＝T_P2+T_P1＝0ms+1ms＝1ms＜T_hold＝5ms，故控制器中的第一控制模块立即控制功率因数校正电路恢复工作(即控制功率开关器件Q(Q1、Q2)闭合)。同时保存本次功率因数校正电路的累计保护时间T_P2＝T_P＝1ms，作为下次过电流保护信号触发时，功率因数校正电路的上次保护时间T_P2。并且T_P清零。在功率因数校正电路恢复工作后瞬间，控制器并未再检测到过电流保护信号。因此，控制器将此前记录的累计保护时间T_P清零并继续正常运行。

作为过电流保护信号触发多次的情况，功率因数校正电路在正常工作时，此时同一电网电源突然异常并连续产生几个较大的谐波干扰，导致该功率因数校正电路连续出现几次过电流保护。则控制器先通过电流检测模块检测到过电流保护信号触发，则控制器的第一控制模块立即控制功率因数校正电路停止工作(即控制功率开关器件Q(Q1、Q2)断开)。

T_P1(此处T_P1＝2ms)时间后，控制器检测到电流检测模块的过电流保护信号恢复正常。同时，控制器的第一判断模块判断出T_P＝T_P2+T_P1＝0ms+2ms＝2ms＜T_hold＝5ms，故控制器的第一控制模块立即控制功率因数校正电路恢复工作(即控制功率开关器件Q(Q1、Q2)闭合)。同时，保存本次功率因数校正电路的累计保护时间T_P2＝T_P＝2ms作为下次过电流保护信号触发时，功率因数校正电路的上次保护时间T_P2。同时，T_P清零。

在功率因数校正电路恢复工作后瞬间，控制器再次检测到过电流保护信号触发，则控制器的第一控制模块又立即控制功率因数校正电路停止工作，2ms后控制器检测到电流检测模块的过电流保护信号恢复正常。此时，控制器的第一判断模块判断出T_P＝T_P2+T_P1＝2ms+2ms＝4ms＜T_hold＝5ms，故控制器的第一控制模块立即控制功率因数校正电路恢复工作。同时，保存本次功率因数校正电路的累计保护时间T_P2＝T_P＝4ms作为功率因数校正电路的下次保护时间。并且，T_P清零。如此连续几次后，控制器的第一判断模块判断出T_P≥T_hold＝5ms，则控制器的第二控制模块立即控制功率因数校正电路的输出负载停止运行，然后转入关机状态，并提示用户故障。

其通过当功率因数校正电路的过电流保护信号触发时，由功率因数校正电路的保护控制系统中的控制器的第一控制模块控制功率因数校正电路中的功率开关器件断开。同时，当过电流保护信号恢复正常时，由控制器中的计算模块计算功率因数校正电路的累计保护时间；并由第一控制模块和第二控制模块根据计算得到的功率因数校正电路的累计保护时间与功率因数校正电路停止工作时仍可维持输出负载正常运行的最大时间，有选择地控制功率开关器件闭合或控制输出负载停止运行，避免了当过电流保护信号触发时立即控制输出负载停止运行的现象。

在保证输出负载安全稳定运行的前提下，既能够及时有效地保护功率因数校正电路中的功率开关器件不因过电流而损坏，又可以维持输出负载的正常运行。有效地解决了电器产品工作在谐波干扰较大的环境时触发PFC电路过电流保护功能，影响电器产品的应用稳定性和用户体验的问题。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种功率因数校正电路的保护控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

当所述功率因数校正电路的过电流保护信号触发时，控制所述功率因数校正电路中的功率开关器件断开；

当所述过电流保护信号恢复正常时，计算所述功率因数校正电路的累计保护时间；

根据所述累计保护时间，及预设的所述功率因数校正电路停止工作时仍可维持输出负载正常运行的最大时间，控制所述功率开关器件闭合或控制所述输出负载停止运行。

2.根据权利要求1所述的功率因数校正电路的保护控制方法，其特征在于，所述根据所述累计保护时间，及预设的所述功率因数校正电路停止工作时仍可维持输出负载正常运行的最大时间，控制所述功率开关器件闭合或控制所述输出负载停止运行，包括如下步骤：

判断所述累计保护时间是否大于或等于所述最大时间；

当所述累计保护时间大于或等于所述最大时间时，控制所述输出负载停止运行；

当所述累计保护时间小于所述最大时间时，控制所述功率开关器件闭合。

3.根据权利要求1所述的功率因数校正电路的保护控制方法，其特征在于，所述当所述过电流保护信号恢复正常时，计算所述功率因数校正电路的累计保护时间，包括如下步骤：

计算所述过电流保护信号由触发到恢复正常时的间隔时间，作为所述功率因数校正电路的当前保护时间；

根据所述当前保护时间，及所述功率因数校正电路的上次保护时间，计算所述累计保护时间。

4.根据权利要求2所述的功率因数校正电路的保护控制方法，其特征在于，所述当所述累计保护时间小于所述最大时间时，控制所述功率开关器件闭合，包括如下步骤：

当所述累计保护时间小于所述最大时间时，存储所述累计保护时间，作为所述功率因数校正电路的上次保护时间；

将所述累计保护时间清零，并控制所述功率开关器件闭合。

5.根据权利要求1至4任一项所述的功率因数校正电路的保护控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：

监测所述功率因数校正电路的所述过电流保护信号；

判断所述过电流保护信号是否触发；

当所述过电流保护信号触发时，控制所述功率开关器件断开；

当所述过电流保护信号未触发时，重复监测所述功率因数校正电路的所述过电流保护信号。

6.根据权利要求5所述的功率因数校正电路的保护控制方法，其特征在于，所述监测所述功率因数校正电路的所述过电流保护信号，包括如下步骤：

采集所述功率因数校正电路中的所述功率开关器件的开关电流；

比较所述开关电流与所述功率开关器件的预设过电流保护值的大小关系；

根据所述开关电流与所述预设过电流保护值的大小关系，输出高电平信号或低电平信号，作为所述过电流保护信号。

7.根据权利要求1所述的功率因数校正电路的保护控制方法，其特征在于，所述最大时间小于所述过电流保护信号由触发至恢复正常时，所述功率因数校正电路中的硬件拖延时间。

8.一种功率因数校正电路的保护控制系统，其特征在于，包括控制器；

所述控制器的输入端与所述功率因数校正电路的过电流保护信号的输出端连接；

所述控制器的第一输出端与所述功率因数校正电路中的功率开关器件的输入端连接，第二输出端与所述功率因数校正电路的输出负载连接；

所述控制器包括第一控制模块、计算模块和第二控制模块；

所述第一控制模块，用于当所述过电流保护信号触发时，控制所述功率开关器件断开；

所述计算模块，用于当所述过电流保护信号恢复正常时，计算所述功率因数校正电路的累计保护时间；

所述第二控制模块，用于根据所述累计保护时间，及预设的所述功率因数校正电路停止工作时仍可维持所述输出负载正常运行的最大时间，控制所述输出负载停止运行；

所述第一控制模块，还用于根据所述累计保护时间及所述最大时间，控制所述功率开关器件闭合。

9.根据权利要求8所述的功率因数校正电路的保护控制系统，其特征在于，所述控制器还包括第一判断模块；

所述第一判断模块，用于判断所述累计保护时间是否大于或等于所述最大时间；

当所述累计保护时间大于或等于所述最大时间时，所述第二控制模块控制所述输出负载停止运行；

当所述累计保护时间小于所述最大时间时，所述第一控制模块控制所述功率开关器件闭合。

10.根据权利要求8所述的功率因数校正电路的保护控制系统，其特征在于，所述计算模块包括第一计算单元和第二计算单元；

所述第一计算单元，用于计算所述过电流保护信号由触发至恢复正常时的间隔时间，作为所述功率因数校正电路的当前保护时间；

所述第二计算单元，用于根据所述当前保护时间，及所述功率因数校正电路的上次保护时间，计算所述累计保护时间。

11.根据权利要求9所述的功率因数校正电路的保护控制系统，其特征在于，所述第一控制模块包括记录单元、清零单元和控制单元；

当所述累计保护时间小于所述最大时间时，所述存储单元存储所述累计保护时间，作为所述功率因数校正电路的上次保护时间；

所述清零单元，用于将所述累计保护时间清零；

所述控制单元，用于控制所述功率开关器件闭合。

12.根据权利要求8至11任一项所述的功率因数校正电路的保护控制系统，其特征在于，还包括电流检测模块；所述控制器还包括第二判断模块和第三控制模块；

所述电流检测模块的输入端与所述功率因数校正电路中的所述功率开关器件的第一输出端连接，用于监测所述功率因数校正电路的所述过电流保护信号；

所述电流检测模块的输出端，作为所述功率因数校正电路的所述过电流保护信号的输出端，与所述第二判断模块连接；

所述第二判断模块，用于判断所述过电流保护信号是否触发；

当所述过电流保护信号触发时，所述第一控制模块控制所述功率开关器件断开；

所述过电流保护信号未触发时，所述第三控制模块控制所述监测模块重复监测所述功率因数校正电路的所述过电流保护信号。

13.根据权利要求12所述的功率因数校正电路的保护控制系统，其特征在于，所述电流检测模块包括电流采样单元和比较单元；

所述电流采样单元，与所述功率因数校正电路中的所述功率开关器件的第一输出端连接，用于采集所述功率因数校正电路中的所述功率开关器件的开关电流；

所述比较单元，用于比较所述开关电流与所述功率开关器件的所述预设过电流保护值的大小关系；

所述比较单元，还用于根据所述开关电流与所述预设过电流保护值的大小关系，输出高电平信号或低电平信号，作为所述过电流保护信号。

14.根据权利要求13所述的功率因数校正电路的保护控制系统，其特征在于，所述电流采样单元为采样电阻或互感器；所述比较单元为比较器。

15.根据权利要求8所述的功率因数校正电路的保护控制系统，其特征在于，所述功率因数校正电路为升压型单机主动式功率因数校正电路，或升压型两相或多相交错式功率因数校正电路。