CN104218781A - 功率因数校正电路的过电流保护方法及系统 - Google Patents

功率因数校正电路的过电流保护方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种功率因数校正电路的过电流保护方法及系统，设置两重保护，当直流侧的电流超过第一电流阈值时，施行第一重电流保护，当直流侧的电流超过第二电流阈值时，施行第二重电流保护。第一重电流保护时，直流侧的电流并没有太大，当交流电源电压下次过零时，恢复输出PWM脉冲信号。第二重电流保护时，直流侧的电流已经较大了，停止输出PWM脉冲信号直到电路恢复正常状态后才重新输出PWM脉冲信号，重新输出的PWM脉冲信号是调整后的新的PWM脉冲信号，使电路正常运行，减少过电流情况发生。这种方法通过软件来实现过电流的保护，比硬件保护更为有效。减少PFC重启的可能性，使电路更稳定地运行，保护电路不被过电流破坏。

Description

功率因数校正电路的过电流保护方法及系统
技术领域
本发明涉及功率因数校正技术领域，特别涉及一种功率因数校正电路的过电流保护方法及系统。
背景技术
随着工业生产水平和人民生活水平的提供，大量使用的非线性用电设备在电网中产生了越来越多的谐波，不仅增加了电网供电的损耗，影响电网保护装置的正常运行，而且降低了用电设备的功率因数。
变频空调器就属于非线性用电设备，因此，为了抑制谐波的产生以及提供功率因数，在变频空调器中引入了功率因数校正（PFC，Power FactorCorrection）技术。
PFC的基本思路就是输入电流波形尽量趋于正弦波并且与输入电压相位差减小。
目前，PFC技术可以分为无源功率因数校正（PPFC）和有源功率因数校正（APFC）。
PPFC主要是使用电感和电容等组成滤波装置，该滤波装置调整输入电流的波形和相位偏移。PPFC的优点是电路比较简单、成本低、电磁干扰少、工作稳定。这是PPFC在电气回路确定的基础上，依靠电器元件自身性能来调整电流波形及相位，因此可调范围较小，功率因数提高也有限，一般只能到0.9左右。
APFC主要是控制功率器件的通断时间来调整输入电流波形及其相位偏移。依照功率器件通断的次数可以分为简易有源式和完全有源式。
实际中，电网不稳定或EMC影响造成电流太大，引起过电流。现有技术中采用硬件进行过流保护，但是采用硬件过流保护时，触发门槛比较高，电流必须大到一定程度才能触发硬件保护。有时过电流已经对电路造成损坏。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种功率因数校正电路的过电流保护方法及系统，能够及时对过电流进行保护，触发门槛比较低，保护更有效。
本发明实施例提供一种功率因数校正电路的过电流保护方法，包括以下步骤：
检测功率因数校正电路直流侧的电流；
当所述直流侧的电流超过第一电流阈值时，启动第一重电流保护；
当所述直流侧的电流超过第二电流阈值时，启动第二重电流保护；
所述第二电流阈值大于所述第一电流阈值；
所述第一重电流保护是指停止输出驱动功率器件的PWM脉冲信号，直到下次交流电源电压过零时，恢复所述PWM脉冲信号的输出；
所述第二重电流保护是指停止输出驱动功率器件的PWM脉冲信号，直到功率因数校正电路恢复正常状态后输出调整后的PWM脉冲信号。
优选地，所述直到功率因数校正电路恢复正常状态后输出调整后的PWM脉冲信号，具体为：
判断功率因数校正电路的直流侧电压是否持续预定时间段内均小于预定目标电压，如果是，则功率因数校正电路恢复正常，输出调整后的PWM脉冲信号。
优选地，输出调整后的PWM脉冲信号，具体为：
将相邻的两次所述交流电源电压正常过零为一个控制周期；在所述控制周期内根据交流侧或者直流侧的输入电流值分为三个控制阶段；
所述第一阶段是指从交流电源电压的过零点开始到所述输入电流值上升至峰值电流的a%；所述第三阶段是指从所述输入电流值下降到所述峰值电流的b%到下次交流电源电压过零点；所述第二阶段是指一个控制周期中除了第一阶段和第三阶段后的中间阶段；
第一控制阶段内，以第一种PWM脉冲信号驱动功率器件的导通或关断；所述第一种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递减；
第二控制阶段内，停止输出PWM脉冲信号，所述功率器件关断；
第三控制阶段内，以第二种PWM脉冲信号驱动功率器件的导通或关断；所述第二种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递增。
优选地，包括：每个控制阶段内，第一个PWM脉冲的高电平宽度是由直流侧电压和设定参考电压决定的，所述直流侧电压为每个控制周期内检测的直流侧电压；具体为：
当直流侧电压小于所述设定参考电压时，将控制阶段内的第一个PWM脉冲的高电平宽度增加；反之减小。
优选地，所述第一种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递减；具体按照以下公式：
Tn=Tn-1-Kp/ΔIn
Inref=Ipk*sin(π*n(2Fqs)/Fqc)
所述第二种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递增；具体按照以下公式：
Tn=Tn-1+Kp/ΔIn
Inref=Ipk*sin(π*n(2Fqs)/Fqc)
其中，Kp为衰减系数；
Tn为第n个PWM脉冲信号的高电平宽度；n为正整数；
In是第n个PWM脉冲信号输出时对应的直流回路的总电流；
Inref是第n个PWM脉冲信号的基准电流；
Ipk是前一个控制周期的峰值电流；
Fqs是电网频率，Fqc是PWM脉冲信号的频率。
本发明实施例提供一种功率因数校正电路的过电流保护系统，包括：电流检测设备、第一重电流保护启动设备和第二重电流保护启动设备；
所述电流检测设备，用于检测功率因数校正电路直流侧的电流；
所述第一重电流保护启动设备，当所述直流侧的电流超过第一电流阈值时，启动第一重电流保护；
所述第二重电流保护启动设备，当所述直流侧的电流超过第二电流阈值时，启动第二重电流保护；
所述第二电流阈值大于所述第一电流阈值；
所述第一重电流保护是指停止输出驱动功率器件的PWM脉冲信号，直到下次交流电源电压过零时，恢复所述PWM脉冲信号的输出；
所述第二重电流保护是指停止输出驱动功率器件的PWM脉冲信号，直到功率因数校正电路恢复正常状态后输出调整后的PWM脉冲信号。
优选地，所述第二重电流保护启动设备包括：直流侧电压判断单元和PWM脉冲调整单元；
所述直流侧电压判断单元，用于判断功率因数校正电路的直流侧电压是否持续预定时间段内均小于预定目标电压；
所述PWM脉冲调整单元，当所述直流侧电压判断子单元判断直流侧电压持续预定时间段内小于预定目标电压时，用于输出调整后的PWM脉冲信号。
优选地，所述PWM脉冲调整单元包括：控制阶段划分子单元和控制子单元；
所述控制阶段划分子单元，用于将交流电源电压的相邻的两次过零点之间作为一个控制周期，在所述控制周期内根据交流侧或者直流侧的输入电流值分为三个控制阶段；所述第一阶段是指从交流电源电压的过零点开始到所述输入电流值上升至峰值电流的a%；所述第三阶段是指从所述输入电流值下降到所述峰值电流的b%到下次交流电源电压过零点；所述第二阶段是指一个控制周期中除了第一阶段和第三阶段后的中间阶段；
所述控制子单元，第一控制阶段内，以第一种PWM脉冲信号驱动功率器件的导通或关断；所述第一种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递减；第二控制阶段内，停止输出PWM脉冲信号，所述功率器件关断；第三控制阶段内，以第二种PWM脉冲信号驱动功率器件的导通或关断；所述第二种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递增。
优选地，所述PWM脉冲调整单元还包括：直流侧电压检测子单元；
所述直流侧电压检测子单元，用于每个控制周期检测有源PFC电路直流侧的电压，将直流侧的电压发送给所述控制子单元；
所述控制子单元包括比较子单元和第一个PWM脉冲的高电平宽度确定子单元；
所述比较子单元，用于将所述直流侧电压与设定参考电压进行比较；
所述第一个PWM脉冲的高电平宽度确定子单元，当所述直流侧电压小于所述设定参考电压时，用将控制阶段内的第一个PWM脉冲的高电平宽度增加，反之减小。
优选地，所述a与b相等；
a为有效电流与峰值电流的比值
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明实施例提供的功率因数校正电路的过电流保护方法及系统，通过设置两重保护，当直流侧的电流超过第一电流阈值时，施行第一重电流保护，当直流侧的电流超过第二电流阈值时，施行第二重电流保护。由于第一重电流保护时，直流侧的电流并没有太大，因此，当交流电源电压下次过零时，恢复输出PWM脉冲信号。由于第二重电流保护时，直流侧的电流已经较大了，因此，停止输出PWM脉冲信号直到电路恢复正常状态后才重新输出PWM脉冲信号，并且重新输出的PWM脉冲信号是调整后的新的PWM脉冲信号，这样可以使电路正常地运行，以减少过电流的情况发生。本发明提供的这种方法通过软件来实现过电流的保护，比硬件保护更为有效，由于硬件保护触发门槛比较高。通过这种方法可以减少PFC重启的可能性，使电路能够更稳定地运行。同时，还可以保护电路不被过电流破坏。
附图说明
图1是本发明提供的有源PFC的一种电路示意图；
图2是本发明提供的功率因数校正电路的过电流保护方法实施例一流程图；
图2a是本发明提供的直流侧电流超过第一电流阈值时PWM脉冲信号的输出示意图；
图2b是本发明提供的直流侧电流超过第二电流阈值时PWM脉冲信号的输出示意图；
图3是本发明提供的功率因数校正电路的过电流保护方法实施例二流程图；
图4是本发明提供的功率因数校正电路的过电流保护系统实施例一示意图；
图5是本发明提供的第二重电流保护启动设备结构示意图；
图6是本发明提供的PWM脉冲调整单元实施例一结构示意图；
图7是本发明提供的PWM脉冲调整单元实施例二结构示意图。
具体实施方式
首先为了使本领域技术人员能够更好地理解和实施本发明提供的技术方案，下面首先结合附图详细介绍以下有源PFC电路的基本组成结构以及其工作原理。
参见图1，该图为本发明提供的有源PFC的一种电路示意图。
交流电源AC通过整流器100整流为直流后输出。图1中的整流器是全桥的，由四个二极管连接组成，分别为第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4。
需要说明的是整流器100输出端的电压就是直流电，可以理解的是，交流电源AC经过整流以后，直流电源的周期就是交流电源的周期的一半。
当功率器件G导通后，直流电压加在高频电抗器L两侧，L产生瞬间大电流；该电流从整流器100的输出正极流入功率器件G，再流回到直流电源负极DC-。
需要说明的是，所述L也可以为工频电抗器，工频电抗器的成本比高频电抗器的成本低。
当功率器件G导通时是给L充电，电流流过功率器件G而不经过负载R。当功率器件G断开时，L放电，与电源电流一起流向负载R和C，但是只有在A点电压大于B点电压时电流才可以通过D，这时电流流向电容C进行充电，当A点电压小于B点电压时电流不能通过二极管D，这时电容C放电给负载R供电，所以电容C充放电频繁，供给负载R的电压波动就较小。
当功率器件G截止时，高频电抗器L上产生的感生正电压使电流通过快恢复二极管D，流向电解电容C并对其进行充电；因为快恢复二极管D的单向导通特性，C上的电压不会加在功率器件G的漏极上；当采用高载波频率的PWM脉冲使G频繁导通和关断时，直流电流会被拉起并通过L、D不断向C充电，从而起到功率因数补偿和提升直流电压的作用。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
参见图2，该图为本发明提供的功率因数校正电路的过电流保护方法实施例一流程图。
S201：检测功率因数校正电路直流侧的电流；
S202：当所述直流侧的电流超过第一电流阈值时，启动第一重电流保护；所述第一重电流保护是指停止输出驱动功率器件的PWM脉冲信号，直到下次交流电源电压过零时，恢复所述PWM脉冲信号的输出；
S203：当所述直流侧的电流超过第二电流阈值时，启动第二重电流保护；所述第二重电流保护是指停止输出驱动功率器件的PWM脉冲信号，直到功率因数校正电路恢复正常状态后输出调整后的PWM脉冲信号。
所述第二电流阈值大于所述第一电流阈值。
本发明实施例提供的功率因数校正电路的过电流保护方法，通过设置两重保护，当直流侧的电流超过第一电流阈值时，施行第一重电流保护，当直流侧的电流超过第二电流阈值时，施行第二重电流保护。由于第一重电流保护时，直流侧的电流并没有太大，因此，当交流电源电压下次过零时，恢复输出PWM脉冲信号。由于第二重电流保护时，直流侧的电流已经较大了，因此，停止输出PWM脉冲信号直到电路恢复正常状态后才重新输出PWM脉冲信号，并且重新输出的PWM脉冲信号是调整后的新的PWM脉冲信号，这样可以使电路正常地运行，以减少过电流的情况发生。本发明提供的这种方法通过软件来实现过电流的保护，比硬件保护更为有效，由于硬件保护触发门槛比较高。通过这种方法可以减少PFC重启的可能性，使电路能够更稳定地运行。同时，还可以保护电路不被过电流破坏。
需要说明的是，本发明提供的方法中，所述直到功率因数校正电路恢复正常状态后输出调整后的PWM脉冲信号，具体为：
判断功率因数校正电路的直流侧电压是否持续预定时间段内均小于预定目标电压，如果是，则功率因数校正电路恢复正常，输出调整后的PWM脉冲信号。
为了更好地理解实施例一提供的方案，下面结合图来详细说明。
参见图2a，该图为本发明提供的直流侧电流超过第一电流阈值时，PWM脉冲信号的输出示意图。
从图中可以看出，当直流侧电流I超过第一电流阈值I1时，对应的时间为t1，此时PWM脉冲信号停止输出，即t1到O2之间没有PWM脉冲信号输出。O1是前一个交流电源电压过零时刻，O2是下一个过零时刻。直到O2时刻才恢复输出PWM脉冲信号，并且该PWM脉冲信号的占空比，即脉冲宽度是与O1至t1之间的PWM脉冲信号完全相同的。
参见图2b，该图为本发明提供的直流侧电流超过第二电流阈值时，PWM脉冲信号的输出示意图。
从图中可以看出，当直流侧电流I超过第二电流阈值I2时，对应的时间为t1，此时PWM脉冲信号停止输出，即t1到O2之间没有PWM脉冲信号输出。O1是前一个交流电源电压过零时刻，O2是下一个过零时刻。并且直到O2时刻也不输出PWM脉冲信号。具体到何时才输出PWM脉冲信号，需要判断功率因数校正电路是否恢复正常。即从图中也可以看出O2以后也没有PWM脉冲信号输出。
通常情况下，对于50Hz的电网频率，电源电压两次过零之间的时间为10ms，但是对于第二重电流保护，一般需要持续大概1s-3s的时间，这样可以给予功率因数校正电路充分的恢复时间，待其恢复到正常状态以后再输出PWM脉冲信号。但是重新输出的PWM脉冲信号也是经过调整后的，与图2a中又输出与原来相同的PWM脉冲信号不同，这次重新输出的是新的PWM脉冲信号。
参见图3，该图为本发明提供的功率因数校正电路的过电流保护方法实施例二流程图。
S301：检测功率因数校正电路直流侧的电流；
S302：当所述直流侧的电流超过第一电流阈值时，停止输出驱动功率器件的PWM脉冲信号，直到下次交流电源电压过零时，恢复所述PWM脉冲信号的输出；
S303：当所述直流侧的电流超过第二电流阈值时，停止输出驱动功率器件的PWM脉冲信号；
S304：判断功率因数校正电路的直流侧电压持续预定时间段内均小于预定目标电压；将相邻的两次所述交流电源电压正常过零为一个控制周期；在所述控制周期内根据交流侧或者直流侧的输入电流值分为三个控制阶段；
所述第一阶段是指从交流电源电压的过零点开始到所述输入电流值上升至峰值电流的a%；所述第三阶段是指从所述输入电流值下降到所述峰值电流的b%到下次交流电源电压过零点；所述第二阶段是指一个控制周期中除了第一阶段和第三阶段后的中间阶段；
S305：第一控制阶段内，以第一种PWM脉冲信号驱动功率器件的导通或关断；所述第一种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递减；第二控制阶段内，停止输出PWM脉冲信号，所述功率器件关断；第三控制阶段内，以第二种PWM脉冲信号驱动功率器件的导通或关断；所述第二种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递增。
需要说明的是：每个控制阶段内，第一个PWM脉冲的高电平宽度是由直流侧电压和设定参考电压决定的，所述直流侧电压为每个控制周期内检测的直流侧电压；具体为：
当直流侧电压小于所述设定参考电压时，将控制阶段内的第一个PWM脉冲的高电平宽度增加；反之减小。
所述第一种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递减；具体按照以下公式：
Tn=Tn-1-Kp/ΔIn
Inref=Ipk*sin(π*n(2Fqs)/Fqc)
所述第二种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递增；具体按照以下公式：
Tn=Tn-1+Kp/ΔIn
Inref=Ipk*sin(π*n(2Fqs)/Fqc)
其中，Kp为衰减系数；
Tn为第n个PWM脉冲信号的高电平宽度；n为正整数；
In是第n个PWM脉冲信号输出时对应的直流回路的总电流；
Inref是第n个PWM脉冲信号的基准电流；
Ipk是前一个控制周期的峰值电流；
Fqs是电网频率，Fqc是PWM脉冲信号的频率。
所述a与b相等；
a为有效电流与峰值电流的比值
由于第一控制阶段内，输入电流是逐渐增大的，因此，第一种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递减；第二控制阶段内，由于输入电流是最大的峰值阶段，因此，此阶段没有PWM脉冲信号输出，功率器件处于关断状态；第三控制阶段，由于输入电流是逐渐减小的，因此，第二种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递增。这样控制，可以调节输入电流的波形与输入电压的波形接近，趋于正弦波。
本发明提供的方法，将交流电源的半个周期作为一个控制周期，当然也可以理解为将直流电源的一个周期作为一个控制周期。本方法将一个控制周期分为三个阶段，在靠近电压过零点的部分作为第一控制阶段和第三控制阶段，将电流峰值部分作为第二控制阶段；由于第一控制阶段和第二控制阶段内电流比较小，因此输出PWM脉冲信号给功率器件；并且第一控制阶段的第一PWM脉冲信号的高电平宽度依次递减，第二控制阶段的第二PWM脉冲信号的高电平宽度依次递增；由于第二控制阶段对应的电流比较大，因此该阶段不输出PWM脉冲信号，功率器件一直处于关断状态。本方法对一个控制周期两端电流较低的区域进行补偿，中间波峰区域不作补偿，这样既可以将电流波形调整趋于正弦波，同时功率器件不需要一直频繁通断，这样可以有效地提高功率因数，减少谐波，功率因数补偿效果好。
另外，相对于使用工频器件的完全有源PFC，本发明采用了更低频率的驱动载波，且为不连续通断控制。虽然谐波抑制效果和功率因数略有下降，但由于通断频率低，且部分时间内对功率器件进行关断，使功率器件损耗大幅降低；且使用一般的主控芯片进行模块化编程后即可实现，无需专用芯片，对集成的主控芯片要求也不高(16位MCU即可实现)，因此，成本较低。
基于上述实施例提供的功率因数校正电路的过电流保护方法，本发明还提供了一种功率因数校正电路的过电流保护系统，下面结合具体实施例来详细说明其组成部分。
参见图4，该图为本发明提供的功率因数校正电路的过电流保护系统实施例一示意图。
本实施例提供的功率因数校正电路的过电流保护系统，包括：电流检测设备400、第一重电流保护启动设备500和第二重电流保护启动设备600；
所述电流检测设备400，用于检测功率因数校正电路直流侧的电流；
所述第一重电流保护启动设备500，当所述直流侧的电流超过第一电流阈值时，启动第一重电流保护；
所述第二重电流保护启动设备600，当所述直流侧的电流超过第二电流阈值时，启动第二重电流保护；
所述第二电流阈值大于所述第一电流阈值；
所述第一重电流保护是指停止输出驱动功率器件的PWM脉冲信号，直到下次交流电源电压过零时，恢复所述PWM脉冲信号的输出；
所述第二重电流保护是指停止输出驱动功率器件的PWM脉冲信号，直到功率因数校正电路恢复正常状态后输出调整后的PWM脉冲信号。
本发明实施例提供的功率因数校正电路的过电流保护方法，通过设置两重保护，当直流侧的电流超过第一电流阈值时，施行第一重电流保护，当直流侧的电流超过第二电流阈值时，施行第二重电流保护。由于第一重电流保护时，直流侧的电流并没有太大，因此，当交流电源电压下次过零时，恢复输出PWM脉冲信号。由于第二重电流保护时，直流侧的电流已经较大了，因此，停止输出PWM脉冲信号直到电路恢复正常状态后才重新输出PWM脉冲信号，并且重新输出的PWM脉冲信号是调整后的新的PWM脉冲信号，这样可以使电路正常地运行，以减少过电流的情况发生。本发明提供的这种方法通过软件来实现过电流的保护，比硬件保护更为有效，由于硬件保护触发门槛比较高。通过这种方法可以减少PFC重启的可能性，使电路能够更稳定地运行。同时，还可以保护电路不被过电流破坏。
参见图5，该图为本发明提供的第二重电流保护启动设备结构示意图。
所述第二重电流保护启动设备包括：直流侧电压判断单元601和PWM脉冲调整单元602；
所述直流侧电压判断单元601，用于判断功率因数校正电路的直流侧电压是否持续预定时间段内均小于预定目标电压；
所述PWM脉冲调整单元602，当所述直流侧电压判断子单元判断直流侧电压持续预定时间段内小于预定目标电压时，用于输出调整后的PWM脉冲信号。
参见图6，该图为本发明提供的PWM脉冲调整单元实施例一结构示意图。
所述PWM脉冲调整单元包括：控制阶段划分子单元602a和控制子单元602b；
所述控制阶段划分子单元602a，用于将交流电源电压的相邻的两次过零点之间作为一个控制周期，在所述控制周期内根据交流侧或者直流侧的输入电流值分为三个控制阶段；所述第一阶段是指从交流电源电压的过零点开始到所述输入电流值上升至峰值电流的a%；所述第三阶段是指从所述输入电流值下降到所述峰值电流的b%到下次交流电源电压过零点；所述第二阶段是指一个控制周期中除了第一阶段和第三阶段后的中间阶段；
所述控制子单元602b，第一控制阶段内，以第一种PWM脉冲信号驱动功率器件的导通或关断；所述第一种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递减；第二控制阶段内，停止输出PWM脉冲信号，所述功率器件关断；第三控制阶段内，以第二种PWM脉冲信号驱动功率器件的导通或关断；所述第二种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递增。
所述a与b相等；
a为有效电流与峰值电流的比值
参见图7，该图为本发明提供的PWM脉冲调整单元实施例二结构示意图。
本实施例提供的PWM脉冲调整单元还包括：直流侧电压检测子单元602c；
所述直流侧电压检测子单元602c，用于每个控制周期检测有源PFC电路直流侧的电压，将直流侧的电压发送给所述控制子单元602b；
所述控制子单元602b包括比较子单元602b1和第一个PWM脉冲的高电平宽度确定子单元602b2；
所述比较子单元602b1，用于将所述直流侧电压与设定参考电压进行比较；
所述第一个PWM脉冲的高电平宽度确定子单元602b2，当所述直流侧电压小于所述设定参考电压时，用将控制阶段内的第一个PWM脉冲的高电平宽度增加，反之减小。
所述第一种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递减；具体按照以下公式：
Tn=Tn-1-Kp/ΔIn
Inref=Ipk*sin(π*n(2Fqs)/Fqc)
所述第二种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递增；具体按照以下公式：
Tn=Tn-1+Kp/ΔIn
Inref=Ipk*sin(π*n(2Fqs)/Fqc)
其中，Kp为衰减系数；
Tn为第n个PWM脉冲信号的高电平宽度；n为正整数；
In是第n个PWM脉冲信号输出时对应的直流回路的总电流；
Inref是第n个PWM脉冲信号的基准电流；
Ipk是前一个控制周期的峰值电流；
Fqs是电网频率，Fqc是PWM脉冲信号的频率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种功率因数校正电路的过电流保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测功率因数校正电路直流侧的电流；
当所述直流侧的电流超过第一电流阈值时，启动第一重电流保护；
当所述直流侧的电流超过第二电流阈值时，启动第二重电流保护；
所述第二电流阈值大于所述第一电流阈值；
所述第一重电流保护是指停止输出驱动功率器件的PWM脉冲信号，直到下次交流电源电压过零时，恢复所述PWM脉冲信号的输出；
所述第二重电流保护是指停止输出驱动功率器件的PWM脉冲信号，直到功率因数校正电路恢复正常状态后输出调整后的PWM脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的功率因数校正电路的过电流保护方法，其特征在于，所述直到功率因数校正电路恢复正常状态后输出调整后的PWM脉冲信号，具体为：
判断功率因数校正电路的直流侧电压是否持续预定时间段内均小于预定目标电压，如果是，则功率因数校正电路恢复正常，输出调整后的PWM脉冲信号。
3.根据权利要求1所述的功率因数校正电路的过电流保护方法，其特征在于，输出调整后的PWM脉冲信号，具体为：
将相邻的两次所述交流电源电压正常过零为一个控制周期；在所述控制周期内根据交流侧或者直流侧的输入电流值分为三个控制阶段；
所述第一阶段是指从交流电源电压的过零点开始到所述输入电流值上升至峰值电流的a%；所述第三阶段是指从所述输入电流值下降到所述峰值电流的b%到下次交流电源电压过零点；所述第二阶段是指一个控制周期中除了第一阶段和第三阶段后的中间阶段；
第一控制阶段内，以第一种PWM脉冲信号驱动功率器件的导通或关断；所述第一种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递减；
第二控制阶段内，停止输出PWM脉冲信号，所述功率器件关断；
第三控制阶段内，以第二种PWM脉冲信号驱动功率器件的导通或关断；所述第二种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递增。
4.根据权利要求3所述的功率因数校正的保护方法，其特征在于，包括：每个控制阶段内，第一个PWM脉冲的高电平宽度是由直流侧电压和设定参考电压决定的，所述直流侧电压为每个控制周期内检测的直流侧电压；具体为：
当直流侧电压小于所述设定参考电压时，将控制阶段内的第一个PWM脉冲的高电平宽度增加；反之减小。
5.根据权利要求4所述的功率因数校正的保护方法，其特征在于，所述第一种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递减；具体按照以下公式：
Tn=Tn-1-Kp/ΔIn
Inref=Ipk*sin(π*n(2Fqs)/Fqc)
所述第二种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递增；具体按照以下公式：
Tn=Tn-1+Kp/ΔIn
Inref=Ipk*sin(π*n(2Fqs)/Fqc)
其中，Kp为衰减系数；
Tn为第n个PWM脉冲信号的高电平宽度；n为正整数；
In是第n个PWM脉冲信号输出时对应的直流回路的总电流；
Inref是第n个PWM脉冲信号的基准电流；
Ipk是前一个控制周期的峰值电流；
Fqs是电网频率，Fqc是PWM脉冲信号的频率。
6.一种功率因数校正电路的过电流保护系统，其特征在于，包括：电流检测设备、第一重电流保护启动设备和第二重电流保护启动设备；
所述电流检测设备，用于检测功率因数校正电路直流侧的电流；
所述第一重电流保护启动设备，当所述直流侧的电流超过第一电流阈值时，启动第一重电流保护；
所述第二重电流保护启动设备，当所述直流侧的电流超过第二电流阈值时，启动第二重电流保护；
所述第二电流阈值大于所述第一电流阈值；
所述第一重电流保护是指停止输出驱动功率器件的PWM脉冲信号，直到下次交流电源电压过零时，恢复所述PWM脉冲信号的输出；
所述第二重电流保护是指停止输出驱动功率器件的PWM脉冲信号，直到功率因数校正电路恢复正常状态后输出调整后的PWM脉冲信号。
7.根据权利要求6所述的功率因数校正电路的过电流保护系统，其特征在于，所述第二重电流保护启动设备包括：直流侧电压判断单元和PWM脉冲调整单元；
所述直流侧电压判断单元，用于判断功率因数校正电路的直流侧电压是否持续预定时间段内均小于预定目标电压；
所述PWM脉冲调整单元，当所述直流侧电压判断子单元判断直流侧电压持续预定时间段内小于预定目标电压时，用于输出调整后的PWM脉冲信号。
8.根据权利要求7所述的功率因数校正电路的过电流保护系统，其特征在于，所述PWM脉冲调整单元包括：控制阶段划分子单元和控制子单元；
所述控制阶段划分子单元，用于将交流电源电压的相邻的两次过零点之间作为一个控制周期，在所述控制周期内根据交流侧或者直流侧的输入电流值分为三个控制阶段；所述第一阶段是指从交流电源电压的过零点开始到所述输入电流值上升至峰值电流的a%；所述第三阶段是指从所述输入电流值下降到所述峰值电流的b%到下次交流电源电压过零点；所述第二阶段是指一个控制周期中除了第一阶段和第三阶段后的中间阶段；
所述控制子单元，第一控制阶段内，以第一种PWM脉冲信号驱动功率器件的导通或关断；所述第一种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递减；第二控制阶段内，停止输出PWM脉冲信号，所述功率器件关断；第三控制阶段内，以第二种PWM脉冲信号驱动功率器件的导通或关断；所述第二种PWM脉冲信号的高电平宽度依次递增。
9.根据权利要求8所述的功率因数校正电路的过电流保护系统，其特征在于，所述PWM脉冲调整单元还包括：直流侧电压检测子单元；
所述直流侧电压检测子单元，用于每个控制周期检测有源PFC电路直流侧的电压，将直流侧的电压发送给所述控制子单元；
所述控制子单元包括比较子单元和第一个PWM脉冲的高电平宽度确定子单元；
所述比较子单元，用于将所述直流侧电压与设定参考电压进行比较；
所述第一个PWM脉冲的高电平宽度确定子单元，当所述直流侧电压小于所述设定参考电压时，用将控制阶段内的第一个PWM脉冲的高电平宽度增加，反之减小。
10.根据权利要求9所述的功率因数校正电路的过电流保护系统，其特征在于，所述a与b相等；
a为有效电流与峰值电流的比值
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