CN105091252A

CN105091252A - 空调器中pfc电路的控制方法、系统和空调器

Info

Publication number: CN105091252A
Application number: CN201510612624.3A
Authority: CN
Inventors: 黄招彬
Original assignee: Midea Group Co Ltd; Guangdong Midea Refrigeration Equipment Co Ltd
Current assignee: Midea Group Co Ltd; GD Midea Air Conditioning Equipment Co Ltd
Priority date: 2015-09-23
Filing date: 2015-09-23
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2035-09-23
Also published as: CN105091252B

Abstract

本发明公开了一种空调器中PFC电路的控制方法、系统和空调器，其中，该方法包括以下步骤：检测PFC电路的输入电流和输入电压，并得到PFC电路的输入电流的有效值和输入电压的峰值；根据压缩机参数和运行参数计算压缩机的弱磁临界电压；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。根据本发明实施例的空调器中PFC电路的控制方法，能够降低PFC电路对电能的消耗。

Description

空调器中PFC电路的控制方法、系统和空调器

技术领域

本发明涉及家用电器技术领域，特别涉及一种空调器中PFC电路的控制方法、系统和空调器。

背景技术

在变频空调器中，交流电源需经过整流电路变换成直流电源，以驱动压缩机等负载。在压缩机的运行频率较高时，如果不能为压缩机提供较高的输入电压，将导致压缩机进入深度弱磁状态，从而影响空调器的性能。因此，目前通常在整流电路和压缩机之间接入Boost型PFC(PowerFactorCorrection，功率因数校正)电路来提高压缩机的输入电压。同时，在压缩机的运行频率较高时，需通过PFC电路来提高压缩机的功率因数。

目前，在空调器正常运行过程中，为保证空调器运行的性能，通常始终保持PFC电路开启。然而，在压缩机的运行频率较低时，其输入电流较低，所需要的输入电压也较低，因此不需要PFC电路来提高电压和功率因数。此时若仍然保持PFC电路开启，无疑会额外消耗电能，造成能源的浪费。

因此，如何在通过PFC电路提高空调器运行性能的同时，降低PFC电路对电能的消耗成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种空调器中PFC电路的控制方法，能够降低PFC电路对电能的消耗。

本发明的第二个目的在于提出一种空调器中PFC电路的控制系统。

本发明的第三个目的在于提出一种空调器。

根据本发明第一方面实施例的空调器中PFC电路的控制方法，包括以下步骤：检测所述PFC电路的输入电流和输入电压，并得到所述PFC电路的输入电流的有效值和输入电压的峰值；根据压缩机参数和运行参数计算所述压缩机的弱磁临界电压；根据所述PFC电路的输入电流的有效值、所述输入电压的峰值和所述压缩机的弱磁临界电压控制所述PFC电路开启和关断。

根据本发明实施例的空调器中PFC电路的控制方法，能够根据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，从而在通过PFC电路提高空调器运行性能的同时，能够降低PFC电路对电能的消耗。

另外，根据本发明上述实施例的空调器中PFC电路的控制方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述根据所述PFC电路的输入电流的有效值、所述输入电压的峰值和所述压缩机的弱磁临界电压控制所述PFC电路开启和关断，具体包括：如果所述PFC电路的输入电流的有效值大于第一电流阈值或所述PFC电路的输入电压的峰值小于所述压缩机的弱磁临界电压与预设系数的积，则控制所述PFC电路开启；如果所述PFC电路的输入电流的有效值小于第二电流阈值且所述PFC电路的输入电压的峰值大于或等于所述压缩机的弱磁临界电压与预设系数的积，则控制所述PFC电路关断。

进一步地，所述第一电流阈值大于所述第二电流阈值。

进一步地，所述预设系数的取值范围为[1.0，1.5]。

根据本发明的一个实施例，所述压缩机参数包括：定子电阻Rs、直轴电感Ld、交轴电感Lq和反电势系数Ke，所述压缩机运行参数包括：直轴电流id、交轴电流iq和转子电角速度wr，通过如下公式计算所述压缩机的弱磁临界电压，其中，所述公式为：

U s = \sqrt{(R s * L d - w r * L q * i q)^2 + (R s * L q + w r * L d * i d + w r * K e)^2} .

根据本发明的一个实施例，所述检测所述PFC电路的输入电流，并得到所述PFC电路的输入电流的有效值，具体包括：检测所述PFC电路的输入电流的瞬时值；对所述输入电流的瞬时值进行低通滤波以得到输入电流的平均值；根据所述输入电流的平均值计算所述输入电流的有效值，所述检测所述PFC电路的输入电压，并得到所述PFC电路的输入电压的峰值，具体包括：检测所述PFC电路的输入电压的瞬时值；对所述输入电压的瞬时值进行低通滤波以得到输入电压的平均值；根据所述输入电压的平均值计算所述输入电压的峰值。

根据本发明第二方面实施例的空调器中PFC电路的控制系统，包括：检测模块，用于检测所述PFC电路的输入电流和输入电压；和PFC电路控制器，用于根据所述PFC电路的输入电流和输入电压得到所述PFC电路的输入电流的有效值和输入电压的峰值，并根据压缩机参数和运行参数计算所述压缩机的弱磁临界电压，以及根据所述PFC电路的输入电流的有效值、所述输入电压的峰值和所述压缩机的弱磁临界电压控制所述PFC电路开启和关断。

根据本发明实施例的空调器中PFC电路的控制系统，能够根据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，从而在通过PFC电路提高空调器运行性能的同时，能够降低PFC电路对电能的消耗。

另外，根据本发明上述实施例的空调器中PFC电路的控制系统还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述PFC电路控制器具体用于：如果所述PFC电路的输入电流的有效值大于第一电流阈值或所述PFC电路的输入电压的峰值小于所述压缩机的弱磁临界电压与预设系数的积，则控制所述PFC电路开启；如果所述PFC电路的输入电流的有效值小于第二电流阈值且所述PFC电路的输入电压的峰值大于或等于所述压缩机的弱磁临界电压与预设系数的积，则控制所述PFC电路关断。

进一步地，所述第一电流阈值大于所述第二电流阈值。

进一步地，所述预设系数的取值范围为[1.0，1.5]。

根据本发明的一个实施例，所述压缩机参数包括：定子电阻Rs、直轴电感Ld、交轴电感Lq和反电势系数Ke，所述压缩机运行参数包括：直轴电流id、交轴电流iq和转子电角速度wr，所述PFC电路控制器通过如下公式计算所述压缩机的弱磁临界电压，其中，所述公式为：

U s = \sqrt{(R s * L d - w r * L q * i q)^2 + (R s * L q + w r * L d * i d + w r * K e)^2} .

根据本发明的一个实施例，所述PFC电路控制器具体用于：对所述检测模块检测到的所述输入电流的瞬时值进行低通滤波以得到输入电流的平均值，并根据所述输入电流的平均值计算所述输入电流的有效值，所述PFC电路控制器具体还用于：对所述检测模块检测到的所述输入电压的瞬时值进行低通滤波以得到输入电压的平均值，并根据所述输入电压的平均值计算所述输入电压的峰值。

根据本发明第三方面实施例的空调器，包括本发明第二方面实施例的空调器中PFC电路的控制系统。

根据本发明实施例的空调器，能够根据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，从而在通过PFC电路提高空调器运行性能的同时，能够降低PFC电路对电能的消耗。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的空调器中PFC电路的控制方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的空调器中的电路图；

图3为根据本发明一个实施例的空调器中PFC电路的控制系统的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面对于本发明实施例的空调器中PFC电路的控制方法、系统和空调器，皆以变频空调器为例进行说明。

图1为根据本发明一个实施例的空调器中PFC电路的控制方法的流程图。

如图1所示，本发明实施例的空调器中PFC电路的控制方法，包括以下步骤：

S101，检测PFC电路的输入电流和输入电压，并得到PFC电路的输入电流的有效值和输入电压的峰值。

图2为根据本发明一个实施例的空调器中的电路图。如图2所示，交流电源经整流后，经过PFC电路和并联的电解电容，最终输入到压缩机。在本发明的一个实施例中，可在PFC电路的输入侧并联的电容的两端检测PFC电路的输入电压，并可通过串联检测电阻的方式检测PFC电路的输入电流。

具体地，可检测PFC电路的输入电流的瞬时值，并对输入电流的瞬时值进行低通滤波以得到输入电流的平均值，然后根据输入电流的平均值计算输入电流的有效值。同时，可检测PFC电路的输入电压的瞬时值，并对输入电压的瞬时值进行低通滤波以得到输入电压的平均值，然后根据输入电压的平均值计算输入电压的峰值。

在本发明的一个实施例中，对输入电流的瞬时值的检测频率可为42kHZ，对输入电压的瞬时值的检测频率可为18kHZ，低通滤波的截止频率可为8HZ。应当理解，若输入电流的平均值为Iin_av，那么输入电流的平均值为若输入电压的平均值为Uin_av，那么输入电压的峰值为

S102，根据压缩机参数和运行参数计算压缩机的弱磁临界电压。

在本发明的一个实施例中，压缩机参数包括：定子电阻Rs、直轴电感Ld、交轴电感Lq和反电势系数Ke，压缩机的运行参数包括：直轴电流id、交轴电流iq和转子电角速度wr。可通过如下公式(1)计算所述压缩机的弱磁临界电压：

U s = \sqrt{(R s * L d - w r * L q * i q)^2 + (R s * L q + w r * L d * i d + w r * K e)^2} - - - (1)

S103，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。

具体地，如果PFC电路的输入电流的有效值大于第一电流阈值或PFC电路的输入电压的峰值小于压缩机的弱磁临界电压与预设系数的积，则控制PFC电路开启；如果PFC电路的输入电流的有效值小于第二电流阈值且PFC电路的输入电压的峰值大于或等于压缩机的弱磁临界电压与预设系数的积，则控制PFC电路关断。

其中，第一电流阈值大于第二电流阈值。在本发明的一个实施例中，第一电流阈值可为1.5A，第二电流阈值可为1.0A。应当理解，当PFC电路的输入电流的有效值较大时，需通过提高电路的功率因数来降低能源消耗、减小电路器件的体积和重量、缩小导线的截面积以及减弱对电网的谐波污染；而当PFC电路的输入电流的有效值较小时，功率因数对上述能源消耗、电路器件的体积和重量等几乎没有影响，因此无需提高电路的功率因数。

应当理解，当PFC电路的输入电压的峰值较小时，需通过提高输入电压以防止压缩机进入深度弱磁状态，提高电源的带负载能力；而当PFC电路的输入电压的峰值较大时，无需提高输入电压。在本发明的一个实施例中，预设系数的取值范围可为[1.0，1.5]。在本发明的一个具体实施例中，预设系数可取1.05，从而可使压缩机的弱磁临界电压与预设系数的积略大于压缩机的弱磁临界电压，能够更好地防止压缩机因输入电压过低而进入深度弱磁状态。

本发明实施例的PFC电路可以为Boost型PFC电路，参照图2，该Boost型PFC电路由电抗器、二极管和功率开关管构成，能够同时提高电路的功率因数和输入电压。因此，当PFC电路的输入电流的有效值大于1.5A时，可控制PFC电路开启以提高电路的功率因数；当PFC电路的输入电压的峰值小于1.05Us时，可控制PFC电路开启以提高输入电压；当PFC电路的输入电流的有效值小于1.0A，并且PFC电路的输入电压的峰值大于或等于1.05Us时，可控制PFC电路关断。

为实现上述实施例，本发明还提出一种空调器中PFC电路的控制系统。

如图3所示，本发明实施例的空调器中PFC电路的控制系统，包括：检测模块10和PFC电路控制器20。

其中，检测模块10用于检测PFC电路的输入电流和输入电压。

参照图2，检测模块10可在PFC电路的输入侧并联的电容的两端检测PFC电路的输入电压，并可通过串联检测电阻的方式检测PFC电路的输入电流。具体地，检测模块10可检测PFC电路的输入电流的瞬时值和输入电压的瞬时值。在本发明的一个实施例中，检测模块10对输入电流的瞬时值的检测频率可为42kHZ，对输入电压的瞬时值的检测频率可为18kHZ。

PFC电路控制器20用于根据PFC电路的输入电流和输入电压得到PFC电路的输入电流的有效值和输入电压的峰值，并根据压缩机参数和运行参数计算压缩机的弱磁临界电压，以及根据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。

具体地，PFC电路控制器20可对检测模块10检测到的输入电流的瞬时值进行低通滤波以得到输入电流的平均值，并根据输入电流的平均值计算输入电流的有效值。同时，PFC电路控制器20还可对检测模块10检测到的输入电压的瞬时值进行低通滤波以得到输入电压的平均值，并根据输入电压的平均值计算输入电压的峰值。

在本发明的一个实施例中，低通滤波的截止频率可为8HZ。应当理解，若输入电流的平均值为Iin_av，那么输入电流的平均值为若输入电压的平均值为Uin_av，那么输入电压的峰值为

在本发明的一个实施例中，压缩机参数包括：定子电阻Rs、直轴电感Ld、交轴电感Lq和反电势系数Ke，压缩机的运行参数包括：直轴电流id、交轴电流iq和转子电角速度wr。PFC电路控制器20可通过如下公式(1)计算所述压缩机的弱磁临界电压：

U s = \sqrt{(R s * L d - w r * L q * i q)^2 + (R s * L q + w r * L d * i d + w r * K e)^2} - - - (1)

在得到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后，PFC电路控制器20可根据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。具体地，如果PFC电路的输入电流的有效值大于第一电流阈值或PFC电路的输入电压的峰值小于压缩机的弱磁临界电压与预设系数的积，则PFC电路控制器20控制PFC电路开启；如果PFC电路的输入电流的有效值小于第二电流阈值且PFC电路的输入电压的峰值大于或等于压缩机的弱磁临界电压与预设系数的积，则PFC电路控制器20控制PFC电路关断。

本发明实施例的PFC电路可以为Boost型PFC电路，参照图2，该Boost型PFC电路由电抗器、二极管和功率开关管构成，能够同时提高电路的功率因数和输入电压。因此，当PFC电路的输入电流的有效值大于1.5A时，PFC电路控制器20可控制PFC电路开启以提高电路的功率因数；当PFC电路的输入电压的峰值小于1.05Us时，PFC电路控制器20可控制PFC电路开启以提高输入电压；当PFC电路的输入电流的有效值小于1.0A，并且PFC电路的输入电压的峰值大于或等于1.05Us时，PFC电路控制器20可控制PFC电路关断。

对应上述实施例，本发明还提出一种空调器。

根据本发明一个实施例的空调器，包括根据本发明上述实施例所述的空调器中PFC电路的控制系统。具体的实施方式可参照上述实施例，在此不再赘述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种空调器中PFC电路的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测所述PFC电路的输入电流和输入电压，并得到所述PFC电路的输入电流的有效值和输入电压的峰值；

根据压缩机参数和运行参数计算所述压缩机的弱磁临界电压；

根据所述PFC电路的输入电流的有效值、所述输入电压的峰值和所述压缩机的弱磁临界电压控制所述PFC电路开启和关断。

2.如权利要求1所述的空调器中PFC电路的控制方法，其特征在于，所述根据所述PFC电路的输入电流的有效值、所述输入电压的峰值和所述压缩机的弱磁临界电压控制所述PFC电路开启和关断，具体包括：

如果所述PFC电路的输入电流的有效值大于第一电流阈值或所述PFC电路的输入电压的峰值小于所述压缩机的弱磁临界电压与预设系数的积，则控制所述PFC电路开启；

如果所述PFC电路的输入电流的有效值小于第二电流阈值且所述PFC电路的输入电压的峰值大于或等于所述压缩机的弱磁临界电压与预设系数的积，则控制所述PFC电路关断。

3.如权利要求2所述的空调器中PFC电路的控制方法，其特征在于，所述第一电流阈值大于所述第二电流阈值。

4.如权利要求2所述的空调器中PFC电路的控制方法，其特征在于，所述预设系数的取值范围为[1.0，1.5]。

5.如权利要求1所述的空调器中PFC电路的控制方法，其特征在于，所述压缩机参数包括：定子电阻Rs、直轴电感Ld、交轴电感Lq和反电势系数Ke，所述压缩机运行参数包括：直轴电流id、交轴电流iq和转子电角速度wr，

通过如下公式计算所述压缩机的弱磁临界电压，其中，所述公式为：

U s = \sqrt{(R s * L d - w r * L q * i q)^2 + (R s * L q + w r * L d * i d + w r * K e)^2} .

6.如权利要求1所述的空调器中PFC电路的控制方法，其特征在于，

所述检测所述PFC电路的输入电流，并得到所述PFC电路的输入电流的有效值，具体包括：

检测所述PFC电路的输入电流的瞬时值；

对所述输入电流的瞬时值进行低通滤波以得到输入电流的平均值；

根据所述输入电流的平均值计算所述输入电流的有效值，

所述检测所述PFC电路的输入电压，并得到所述PFC电路的输入电压的峰值，具体包括：

检测所述PFC电路的输入电压的瞬时值；

对所述输入电压的瞬时值进行低通滤波以得到输入电压的平均值；

根据所述输入电压的平均值计算所述输入电压的峰值。

7.一种空调器中PFC电路的控制系统，其特征在于，包括：

检测模块，用于检测所述PFC电路的输入电流和输入电压；和

PFC电路控制器，用于根据所述PFC电路的输入电流和输入电压得到所述PFC电路的输入电流的有效值和输入电压的峰值，并根据压缩机参数和运行参数计算所述压缩机的弱磁临界电压，以及根据所述PFC电路的输入电流的有效值、所述输入电压的峰值和所述压缩机的弱磁临界电压控制所述PFC电路开启和关断。

8.如权利要求7所述的空调器中PFC电路的控制系统，其特征在于，所述PFC电路控制器具体用于：

9.如权利要求8所述的空调器中PFC电路的控制系统，其特征在于，所述第一电流阈值大于所述第二电流阈值。

10.如权利要求8所述的空调器中PFC电路的控制系统，其特征在于，所述预设系数的取值范围为[1.0，1.5]。

11.如权利要求7所述的空调器中PFC电路的控制系统，其特征在于，所述压缩机参数包括：定子电阻Rs、直轴电感Ld、交轴电感Lq和反电势系数Ke，所述压缩机运行参数包括：直轴电流id、交轴电流iq和转子电角速度wr，

所述PFC电路控制器通过如下公式计算所述压缩机的弱磁临界电压，其中，所述公式为：

U s = \sqrt{(R s * L d - w r * L q * i q)^2 + (R s * L q + w r * L d * i d + w r * K e)^2} .

12.如权利要求7所述的空调器中PFC电路的控制系统，其特征在于，所述PFC电路控制器具体用于：

对所述检测模块检测到的所述输入电流的瞬时值进行低通滤波以得到输入电流的平均值，并根据所述输入电流的平均值计算所述输入电流的有效值，

所述PFC电路控制器具体还用于：

对所述检测模块检测到的所述输入电压的瞬时值进行低通滤波以得到输入电压的平均值，并根据所述输入电压的平均值计算所述输入电压的峰值。

13.一种空调器，其特征在于，包括：根据权利要求7-12所述的空调器中PFC电路的控制系统。