CN105827120B - 空调器及用于空调器的交错式pfc电路的控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空调器及用于空调器的交错式PFC电路的控制方法和装置,所述交错式PFC电路包括并联的三条支路,三条支路中的每条支路均包括电感、开关管和二极管,所述方法包括以下步骤:获取空调器中室外机的输入电流或空调器中压缩机的相电流;根据室外机的输入电流或压缩机的相电流对每条支路中的开关管进行控制,以使交错式PFC电路在三种工作状态之间切换,其中,三种工作状态包括三条支路以120°相移交错工作、三条支路中的任意两条支路以180°相移交错工作以及三条支路中任意一条支路以BoostPFC方式工作。该方法既可满足空调器满载运行的功率等级,又可有效提高轻载或空载的运行效率,提高空调器的能效比,实现节能减排的目的。
Description
技术领域
本发明涉及空调器技术领域,特别涉及一种用于空调器的交错式PFC(PowerFactor Correction,功率因数校正)电路的控制方法、装置以及具有该装置的空调器。
背景技术
交错式PFC采用多通道交错工作的方式能有效提高PFC电路的功率等级,且具有输入及输出纹波电流小的特点,因而得到广泛应用。
通常空调器在运行过程中,其负荷将随室内机环境温度、室内设定温度与环境温度的差值、室外机环境温度、换热条件等因素的变化而变化。当负荷较大时,空调器的电源回路需要输出较大的功率;当负荷较小时,空调器的电源回路只需输出较小的功率。虽然交错式PFC采用多通道交错工作的方式能有效提高电源回路中PFC电路的输出功率等级,但由于开关器件数量的增加,开关器件的开关损耗也会增加。特别是在空调器的负荷较小时,电源回路的功率需求较小,交错式PFC电路仍按原有的方式工作,则开关损耗较大,影响空调器的能效,不利于节能减排。
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,本发明的一个目的在于提出一种用于空调器的交错式PFC电路的控制方法,该方法既可满足空调器满载运行的功率等级,又可有效提高轻载或空载的运行效率,提高空调器的能效比,实现节能减排的目的。
本发明的另一个目的在于提出一种用于空调器的交错式PFC电路的控制装置。本发明的又一个目的在于提出一种空调器。
为实现上述目的,本发明一方面实施例提出了一种用于空调器的交错式PFC电路的控制方法,所述交错式PFC电路包括并联的三条支路,所述三条支路中的每条支路均包括电感、开关管和二极管,所述电感的一端与整流电路的第一输出端相连,所述电感的另一端分别与所述开关管的第一端和所述二极管的阳极相连,所述开关管的第二端与所述整流电路的另一端相连,所述方法包括以下步骤:获取所述空调器中室外机的输入电流或者所述空调器中压缩机的相电流;以及根据所述室外机的输入电流或者所述压缩机的相电流对每条支路中的开关管进行控制,以使所述交错式PFC电路在三种工作状态之间切换,其中,所述三种工作状态包括所述三条支路以120°相移交错工作、所述三条支路中的任意两条支路以180°相移交错工作以及所述三条支路中任意一条支路以Boost PFC方式工作。
根据本发明实施例的用于空调器的交错式PFC电路的控制方法,通过获取空调器中室外机的输入电流或者空调器中压缩机的相电流,并根据室外机的输入电流或者压缩机的相电流对每条支路中的开关管进行控制,以使交错式PFC电路在三种工作状态之间切换,从而既可满足空调器满载运行的功率等级,又可有效提高轻载或空载的运行效率,提高空调器的能效比,实现节能减排的目的。
根据本发明的一个实施例,根据所述室外机的输入电流或者所述压缩机的相电流对每条支路中的开关管进行控制,以使所述交错式PFC电路在三种工作状态之间切换,,包括:当所述室外机的输入电流大于第一预设电流或者所述压缩机的相电流大于第一预设相电流时,控制所述三条支路以120°相移交替工作;当所述室外机的输入电流大于第二预设电流且小于等于所述第一预设电流、或者所述压缩机的相电流大于第二预设相电流且小于等于所述第一预设相电流时,控制所述三条支路中的任意两条支路以180°相移交替工作;当所述室外机的输入电流小于所述第二预设电流或者所述压缩机的相电流小于所述第二预设相电流时,控制所述三条支路中的任意一条支路以Boost PFC方式工作。
根据本发明的一个实施例,上述的用于空调器的交错式PFC电路的控制方法,还包括:根据所述室外机的输入电流获取所述输入电流的变化趋势,或根据所述压缩机的相电流获取所述相电流的变化趋势;以及根据所述室外机的输入电流和所述输入电流的变化趋势、或者所述压缩机的相电流和所述相电流的变化趋势输出控制信号至每条支路中的开关管,通过控制每条支路中开关管的开通或关断以控制相应支路的工作或关闭。
根据本发明的一个实施例,根据所述室外机的输入电流和所述输入电流的变化趋势输出控制信号至每条支路中的开关管,通过控制每条支路中开关管的开通或关断以控制相应支路的工作或关闭,包括:如果所述输入电流呈上升趋势,则当所述输入电流达到第三预设电流时,控制所述三条支路中的第一条支路以Boost PFC方式工作,并控制所述三条支路中的第二条支路和第三条支路关闭,并当所述输入电流达到第四预设电流时,控制所述第一条支路和所述第二条支路以180°相移交替工作,并控制所述第三条支路关闭,以及当所述输入电流达到第五预设电流时,控制所述第一条支路、所述第二条支路和所述第三条支路以120°相移交替工作;如果所述输入电流呈下降趋势,则当所述输入电流达到第六预设电流时,控制所述第三条支路关闭,并控制所述第一条支路和所述第二条支路以180°相移交替工作,并当所述输入电流达到第七预设电流时,控制所述第二条支路和所述第三条支路关闭,并控制所述第一条支路以Boost PFC方式工作,以及当所述输入电流达到第八预设电流时,控制所述第一条支路、所述第二条支路和所述第三条支路均关闭。
根据本发明的一个实施例,根据所述压缩机的相电流和所述相电流的变化趋势输出控制信号至每条支路中的开关管,通过控制每条支路中开关管的开通或关断以控制相应支路的工作或关闭,包括:如果所述相电流呈上升趋势,则当所述相电流达到第三预设相电流时,控制所述三条支路中的第一条支路以Boost PFC方式工作,并控制所述三条支路中的第二条支路和第三条支路关闭,并当所述相电流达到第四预设相电流时,控制所述第一条支路和所述第二条支路以180°相移交替工作,并控制所述第三条支路关闭,以及当所述相电流达到第五预设相电流时,控制所述第一条支路、所述第二条支路和所述第三条支路以120°相移交替工作;如果所述相电流呈下降趋势,则当所述相电流达到第六预设相电流时,控制所述第三条支路关闭,并控制所述第一条支路和所述第二条支路以180°相移交替工作,并当所述相电流达到第七预设相电流时,控制所述第二条支路和所述第三条支路关闭,并控制所述第一条支路以Boost PFC方式工作,以及当所述相电流达到第八预设相电流时,控制所述第一条支路、所述第二条支路和所述第三条支路均关闭。
为实现上述目的,本发明另一方面实施例提出了一种用于空调器的交错式PFC电路的控制装置,所述交错式PFC电路包括并联的三条支路,所述三条支路中的每条支路均包括电感、开关管和二极管,所述电感的一端与整流电路的第一输出端相连,所述电感的另一端分别与所述开关管的第一端和所述二极管的阳极相连,所述开关管的第二端与所述整流电路的另一端相连,所述装置包括:电流获取模块,用于获取所述空调器中室外机的输入电流或者所述空调器中压缩机的相电流;以及控制模块,所述控制模块与所述电流获取模块相连,用于根据所述室外机的输入电流或者所述压缩机的相电流对每条支路中的开关管进行控制,以使所述交错式PFC电路在三种工作状态之间切换,其中,所述三种工作状态包括所述三条支路以120°相移交错工作、所述三条支路中的任意两条支路以180°相移交错工作以及所述三条支路中任意一条支路以Boost PFC方式工作。
根据本发明实施例的用于空调器的交错式PFC电路的控制装置,通过获取空调器中室外机的输入电流或者空调器中压缩机的相电流,并根据室外机的输入电流或者压缩机的相电流对每条支路中的开关管进行控制,以使交错式PFC电路在三种工作状态之间切换,从而既可满足空调器满载运行的功率等级,又可有效提高轻载或空载的运行效率,提高空调器的能效比,实现节能减排的目的。
根据本发明的一个实施例,所述控制模块在根据所述室外机的输入电流或者所述压缩机的相电流对每条支路中的开关管进行控制,以使所述交错式PFC电路在三种工作状态之间切换时,其中,当所述室外机的输入电流大于第一预设电流或者所述压缩机的相电流大于第一预设相电流时,所述控制模块控制所述三条支路以120°相移交替工作;当所述室外机的输入电流大于第二预设电流且小于等于所述第一预设电流、或者所述压缩机的相电流大于第二预设相电流且小于等于所述第一预设相电流时,所述控制模块控制所述三条支路中的任意两条支路以180°相移交替工作;当所述室外机的输入电流小于所述第二预设电流或者所述压缩机的相电流小于所述第二预设相电流时,所述控制模块控制所述三条支路中的任意一条支路以Boost PFC方式工作。
根据本发明的一个实施例,上述的用于空调器的交错式PFC电路的控制装置,还包括:判断模块,用于根据所述室外机的输入电流获取所述输入电流的变化趋势,或根据所述压缩机的相电流获取所述相电流的变化趋势,其中,所述控制模块还根据所述室外机的输入电流和所述输入电流的变化趋势、或者所述压缩机的相电流和所述相电流的变化趋势输出控制信号至每条支路中的开关管,通过控制每条支路中开关管的开通或关断以控制相应支路的工作或关闭。
根据本发明的一个实施例,所述控制模块在根据所述室外机的输入电流和所述输入电流的变化趋势输出控制信号至每条支路中的开关管,通过控制每条支路中开关管的开通或关断以控制相应支路的工作或关闭时,其中,如果所述输入电流呈上升趋势,所述控制模块则在所述输入电流达到第三预设电流时,控制所述三条支路中的第一条支路以BoostPFC方式工作,并控制所述三条支路中的第二条支路和第三条支路关闭,并在所述输入电流达到第四预设电流时,控制所述第一条支路和所述第二条支路以180°相移交替工作,并控制所述第三条支路关闭,以及在所述输入电流达到第五预设电流时,控制所述第一条支路、所述第二条支路和所述第三条支路以120°相移交替工作;如果所述输入电流呈下降趋势,所述控制模块则在所述输入电流达到第六预设电流时,控制所述第三条支路关闭,并控制所述第一条支路和所述第二条支路以180°相移交替工作,并在所述输入电流达到第七预设电流时,控制所述第二条支路和所述第三条支路关闭,并控制所述第一条支路以Boost PFC方式工作,以及在所述输入电流达到第八预设电流时,控制所述第一条支路、所述第二条支路和所述第三条支路均关闭。
根据本发明的一个实施例,所述控制模块在根据所述压缩机的相电流和所述相电流的变化趋势输出控制信号至每条支路中的开关管,通过控制每条支路中开关管的开通或关断以控制相应支路的工作或关闭时,其中,如果所述相电流呈上升趋势,所述控制模块则在所述相电流达到第三预设相电流时,控制所述三条支路中的第一条支路以Boost PFC方式工作,并控制所述三条支路中的第二条支路和第三条支路关闭,并在所述相电流达到第四预设相电流时,控制所述第一条支路和所述第二条支路以180°相移交替工作,并控制所述第三条支路关闭,以及在所述相电流达到第五预设相电流时,控制所述第一条支路、所述第二条支路和所述第三条支路以120°相移交替工作;如果所述相电流呈下降趋势,所述控制模块则在所述相电流达到第六预设相电流时,控制所述第三条支路关闭,并控制所述第一条支路和所述第二条支路以180°相移交替工作,并在所述相电流达到第七预设相电流时,控制所述第二条支路和所述第三条支路关闭,并控制所述第一条支路以Boost PFC方式工作,以及在所述相电流达到第八预设相电流时,控制所述第一条支路、所述第二条支路和所述第三条支路均关闭。
此外,本发明的实施例还提出了一种空调器,其包括上述的用于空调器的交错式PFC电路的控制装置。
本发明实施例的空调器,通过上述的用于空调器的交错式PFC电路的控制装置,既可满足满载运行的功率等级,又可有效提高轻载或空载的运行效率,提高系统的能效比,实现节能减排的目的。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的空调器的电路图。
图2是根据本发明实施例的用于空调器的交错式PFC电路的控制方法的流程图。
图3是根据本发明一个实施例的根据室外机的输入电流对交错式PFC电路进行控制的逻辑图。
图4是根据本发明一个实施例的根据压缩机的相电流对交错式PFC电路进行控制的逻辑图。
图5是根据本发明实施例的用于空调器的交错式PFC电路的控制装置的方框示意图。
图6是根据本发明一个实施例的用于空调器的交错式PFC电路的控制装置的方框示意图。
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。
下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的用于空调器的交错式PFC电路的控制方法、装置和具有该装置的空调器。
在本发明的实施例中,交错式PFC电路可以包括并联的三条支路,三条支路中的每条支路均包括电感、开关管和二极管,电感的一端与整流电路的第一输出端相连,电感的另一端分别与开关管的第一端和二极管的阳极相连,开关管的第二端与整流电路的另一端相连。
具体地,如图1所示,空调器中压缩机的电源回路可以包括:整流电路、PFC电路、电解电容电路和逆变电路。其中,PFC电路为三通道交错式PFC电路,所谓三通道交错式PFC电路是在原来单个较大功率PFC段的地方并行放置三个功率较小的PFC段(简称三个通道或三条支路),并以交替工作的方式进行工作。如图1所示,电感L1、开关管Q1、二极管D1组成了三条支路中的第一条支路,电感L2、开关管Q2、二极管D2组成了三条支路中的第二条支路,电感L3、开关管Q3、二极管D3组成了三条支路中的第三条支路,其中,开关管可以为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)等,二极管可以为快恢复二极管等。使用这种交错式PFC电路可以使输入和输出级上的纹波电流降低,且流经每一条支路的电流都会减小,可以提高PFC电路的功率等级。
需要说明的是,图1所示的整流电路、电解电容电路和逆变电路均已为现有技术,且为本领域技术人员所熟知,这里出于简洁的目的不做赘述。
图2是根据本发明实施例的用于空调器的交错式PFC电路的控制方法的流程图。如图2所示,该用于空调器的交错式PFC电路的控制方法包括以下步骤:
S1,获取空调器中室外机的输入电流或者空调器中压缩机的相电流。
具体地,可以通过输入电流采样电路实时检测空调器中室外机的输入电流IIN,或者通过压缩机相电流采样电路实时检测空调器中压缩机的相电流ICOMP。
S2,根据室外机的输入电流或者压缩机的相电流对每条支路中的开关管进行控制,以使交错式PFC电路在三种工作状态之间切换,其中,三种工作状态包括三条支路以120°相移交错工作、三条支路中的任意两条支路以180°相移交错工作以及三条支路中任意一条支路以Boost PFC方式工作。
根据本发明的一个实施例,根据室外机的输入电流或者压缩机的相电流对每条支路中的开关管进行控制,以使交错式PFC电路在三种工作状态之间切换,包括:当室外机的输入电流大于第一预设电流或者压缩机的相电流大于第一预设相电流时,控制三条支路以120°相移交替工作;当室外机的输入电流大于第二预设电流且小于等于第一预设电流、或者压缩机的相电流大于第二预设相电流且小于等于第一预设相电流时,控制三条支路中的任意两条支路以180°相移交替工作;当室外机的输入电流小于第二预设电流或者压缩机的相电流小于第二预设相电流时,控制三条支路中的任意一条支路以Boost PFC方式工作。其中,第一预设电流、第二预设电流、第一预设相电流和第二预设相电流可以根据实际情况进行标定。
也就是说,在本发明的实施例中,当空调器中室外机的输入电流或者压缩机的相电流较大时,通过输出相应的PWM(Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)信号到交错式PFC电路中的开关管,以使交错式PFC电路的三条支路以120°的相移交替工作,从而确保交错式PFC电路能够提供较大的功率输出;当空调器中室外机的输入电流或者压缩机的相电流适中时,控制交错式PFC电路中的一条支路关闭,并控制另外两条支路以180°的相移交替工作,以使交错式PFC电路既能保持一定的功率输出,又能适度减小交错式PFC电路中开关管的开关损耗;当空调器中室外机的输入电流或者压缩机的相电流较小时,控制交错式PFC电路中的两条支路关闭,另一条支路独立工作,此时交错式PFC电路仅需维持较小的输出功率,同时交错式PFC电路中开关管的开关损耗降至最低。
因此,本发明实施例的用于空调器的交错式PFC电路的控制方法,根据空调器中室外机的输入电流或者压缩机的相电流的变化,对交错式PFC电路的三条支路进行开关控制,以在空调器的负荷较大时,通过控制交错式PFC电路的所有支路全部开启,使交错式PFC电路具有足够大的输出功率等级,并在空调器的负荷变小时,控制交错式PFC电路的部分支路开启、部分支路关闭,由于处于关闭状态的支路中的开关管停止工作,因而使得交错式PFC电路的开关损耗随之降低,从而实现节能减排。在各个支路开启和关闭的切换过程中,为确保谐波电流改善效果,各工作支路之间的相位也相应变化。
根据本发明的一个实施例,上述的用于空调器的交错式PFC电路的控制方法还包括:根据室外机的输入电流获取输入电流的变化趋势,或根据压缩机的相电流获取相电流的变化趋势;以及根据室外机的输入电流和输入电流的变化趋势、或者压缩机的相电流和相电流的变化趋势输出控制信号至每条支路中的开关管,通过控制每条支路中开关管的开通或关断以控制相应支路的工作或关闭。
根据本发明的一个实施例,如图3所示,根据室外机的输入电流和输入电流的变化趋势输出控制信号至每条支路中的开关管,通过控制每条支路中开关管的开通或关断以控制相应支路的工作或关闭,包括:如果输入电流呈上升趋势,则当输入电流达到第三预设电流时,控制三条支路中的第一条支路以Boost PFC方式工作,并控制三条支路中的第二条支路和第三条支路关闭,并当输入电流达到第四预设电流时,控制第一条支路和第二条支路以180°相移交替工作,并控制第三条支路关闭,以及当输入电流达到第五预设电流时,控制第一条支路、第二条支路和第三条支路以120°相移交替工作;如果输入电流呈下降趋势,则当输入电流达到第六预设电流时,控制第三条支路关闭,并控制第一条支路和第二条支路以180°相移交替工作,并当输入电流达到第七预设电流时,控制第二条支路和第三条支路关闭,并控制第一条支路以Boost PFC方式工作,以及当输入电流达到第八预设电流时,控制第一条支路、第二条支路和第三条支路均关闭。其中,第三至第八预设电流为各条支路切换的电流阈值,可以根据实际情况进行标定。
具体而言,如图3所示,在空调器中室外机的输入电流IIN上升的过程中,当室外机的输入电流IIN达到第三预设电流IIN_LIMIT3时,控制交错式PFC电路中的第一条支路开启,此时交错式PFC电路以传统的Boost型PFC电路的方式工作;当室外机的输入电流IIN达到第四预设电流IIN_LIMIT4时,控制交错式PFC电路中的第二条支路开启,第一条支路与第二条支路以180°的相移交替工作;当室外机的输入电流IIN达到第五预设电流IIN_LIMIT5时,控制交错式PFC电路中的第三条支路开启,第一支路、第二条支路与第三条支路以120°的相移交替工作;在室外机的输入电流IIN下降的过程中,当室外机的输入电流IIN达到第六预设电流IIN_LIMIT6时,控制交错式PFC电路的第三条支路关闭,交错式PFC电路由三条支路以120°的相移交替工作状态切换为第一条支路与第二条支路以180°的相移交替工作;当室外机的输入电流IIN达到第七预设电流IIN_LIMIT7时,控制交错式PFC电路的第二条支路关闭,交错式PFC电路由第一条支路和第二条支路以180°的相移交替工作状态切换为第一条支路以传统Boost型PFC电路的方式工作;当室外机的输入电流IIN达到第八预设电流IIN_LIMIT8时,控制交错式PFC电路的第一条支路关闭,交错式PFC电路停止工作。
根据本发明的一个实施例,如图4所示,根据压缩机的相电流和相电流的变化趋势输出控制信号至每条支路中的开关管,通过控制每条支路中开关管的开通或关断以控制相应支路的工作或关闭,包括:如果相电流呈上升趋势,则当相电流达到第三预设相电流时,控制三条支路中的第一条支路以Boost PFC方式工作,并控制三条支路中的第二条支路和第三条支路关闭,并当相电流达到第四预设相电流时,控制第一条支路和第二条支路以180°相移交替工作,并控制第三条支路关闭,以及当相电流达到第五预设相电流时,控制第一条支路、第二条支路和第三条支路以120°相移交替工作;如果相电流呈下降趋势,则当相电流达到第六预设相电流时,控制第三条支路关闭,并控制第一条支路和第二条支路以180°相移交替工作,并当相电流达到第七预设相电流时,控制第二条支路和第三条支路关闭,并控制第一条支路以Boost PFC方式工作,以及当相电流达到第八预设相电流时,控制第一条支路、第二条支路和第三条支路均关闭,其中,第三至第八预设相电流为各条支路切换时的电流阈值,可以根据实际情况进行标定。
具体而言,如图4所示,在空调器中压缩机的相电流ICOMP上升的过程中,当压缩机的相电流ICOMP达到第三预设相电流ICOMP_LIMIT3时,控制交错式PFC电路中的第一条支路开启,此时交错式PFC电路以传统的Boost型PFC电路的方式工作;当压缩机的相电流ICOMP达到第四预设相电流ICOMP_LIMIT4时,控制交错式PFC电路中的第二条支路开启,第一条支路与第二条支路以180°的相移交替工作;当压缩机的相电流ICOMP达到第五预设相电流ICOMP_LIMIT5时,控制交错式PFC电路中的第三条支路开启,第一支路、第二条支路与第三条支路以120°的相移交替工作;在压缩机的相电流ICOMP下降的过程中,当压缩机的相电流ICOMP达到第六预设相电流ICOMP_LIMIT6时,控制交错式PFC电路的第三条支路关闭,交错式PFC电路由三条支路以120°的相移交替工作状态切换为第一条支路与第二条支路以180°的相移交替工作;当压缩机的相电流ICOMP达到第七预设相电流ICOMP_LIMIT7时,控制交错式PFC电路的第二条支路关闭,交错式PFC电路由第一条支路和第二条支路以180°的相移交替工作状态切换为第一条支路以传统Boost型PFC电路的方式工作;当压缩机的相电流ICOMP达到第八预设相电流ICOMP_LIMIT8时,控制交错式PFC电路的第一条支路关闭,交错式PFC电路停止工作。
通过上述方法,根据空调器中室外机的输入电流或者压缩机的相电流的变化,实现对交错式PFC电路各个支路的开关控制和相位管理,既可以确保空调器整机的输出功率等级,又可以提高轻负载条件下的运行效率,提高空调器的能效比,实现节能减排的目的。
根据本发明实施例的用于空调器的交错式PFC电路的控制方法,通过获取空调器中室外机的输入电流或者空调器中压缩机的相电流,并根据室外机的输入电流或者压缩机的相电流对每条支路中的开关管进行控制,以使交错式PFC电路在三种工作状态之间切换,从而既可满足空调器满载运行的功率等级,又可有效提高轻载或空载的运行效率,提高空调器的能效比,实现节能减排的目的。
图5是根据本发明实施例的用于空调器的交错式PFC电路的控制装置的方框示意图。
在本发明的实施例中,如图1所示,交错式PFC电路20包括并联的三条支路,三条支路中的每条支路均包括电感、开关管和二极管,电感的一端与整流电路10的第一输出端相连,电感的另一端分别与开关管的第一端和二极管的阳极相连,开关管的第二端与整流电路10的另一端相连。
具体地,如图1所示,空调器中压缩机的电源回路可以包括:整流电路10、PFC电路20、电解电容电路30和逆变电路40。其中,PFC电路20为三通道交错式PFC电路,所谓三通道交错式PFC电路是在原来单个较大功率PFC段的地方并行放置三个功率较小的PFC段(简称三个通道或三条支路),并以交替工作的方式进行工作。如图1所示,电感L1、开关管Q1、二极管D1组成了三条支路中的第一条支路,电感L2、开关管Q2、二极管D2组成了三条支路中的第二条支路,电感L3、开关管Q3、二极管D3组成了三条支路中的第三条支路,其中,开关管可以为IGBT等,二极管可以为快恢复二极管等。使用这种交错式PFC电路可以使输入和输出级上的纹波电流降低,且流经每一条支路的电流都会减小,可以提高PFC电路的功率等级。
需要说明的是,图1所示的整流电路10、电解电容电路30和逆变电路40均已为现有技术,且为本领域技术人员所熟知,这里出于简洁的目的不做赘述。
如图5所示,该用于空调器的交错式PFC电路的控制装置包括:电流获取模块50和控制模块60。
其中,电流获取模块50用于获取空调器中室外机的输入电流或者空调器中压缩机的相电流。例如,可以通过输入电流采样电路实时检测空调器中室外机的输入电流IIN,或者通过压缩机相电流采样电路实时检测空调器中压缩机的相电流ICOMP。控制模块60与电流获取模块50相连,控制模块60用于根据室外机的输入电流或者压缩机的相电流对每条支路中的开关管进行控制,以使交错式PFC电路在三种工作状态之间切换,其中,三种工作状态包括三条支路以120°相移交错工作、三条支路中的任意两条支路以180°相移交错工作以及三条支路中任意一条支路以Boost PFC方式工作。
根据本发明的一个实施例,控制模块60在根据室外机的输入电流或者压缩机的相电流对每条支路中的开关管进行控制,以使交错式PFC电路在三种工作状态之间切换时,其中,当室外机的输入电流大于第一预设电流或者压缩机的相电流大于第一预设相电流时,控制模块60控制三条支路以120°相移交替工作;当室外机的输入电流大于第二预设电流且小于等于第一预设电流、或者压缩机的相电流大于第二预设相电流且小于等于第一预设相电流时,控制模块60控制三条支路中的任意两条支路以180°相移交替工作;当室外机的输入电流小于第二预设电流或者压缩机的相电流小于第二预设相电流时,控制模块60控制三条支路中的任意一条支路以Boost PFC方式工作。
也就是说,在本发明的实施例中,当空调器中室外机的输入电流或者压缩机的相电流较大时,通过控制模块60输出相应的PWM信号(PWM1、PWM2和PWM3)到交错式PFC电路中的开关管,以使交错式PFC电路的三条支路以120°的相移交替工作,从而确保交错式PFC电路能够提供较大的功率输出;当空调器中室外机的输入电流或者压缩机的相电流适中时,控制模块60控制交错式PFC电路中的一条支路关闭,并控制另外两条支路以180°的相移交替工作,以使交错式PFC电路既能保持一定的功率输出,又能适度减小交错式PFC电路中开关管的开关损耗;当空调器中室外机的输入电流或者压缩机的相电流较小时,控制模块60控制交错式PFC电路中的两条支路关闭,另一条支路独立工作,此时交错式PFC电路仅需维持较小的输出功率,同时交错式PFC电路中开关管的开关损耗降至最低。
因此,本发明实施例的用于空调器的交错式PFC电路的控制装置,根据空调器中室外机的输入电流或者压缩机的相电流的变化,对交错式PFC电路的三条支路进行开关控制,以在空调器的负荷较大时,通过控制交错式PFC电路的所有支路全部开启,使交错式PFC电路具有足够大的输出功率等级,并在空调器的负荷变小时,控制交错式PFC电路的部分支路开启、部分支路关闭,由于处于关闭状态的支路中的开关管停止工作,因而使得交错式PFC电路的开关损耗随之降低,从而实现节能减排。在各个支路开启和关闭的切换过程中,为确保谐波电流改善效果,各工作支路之间的相位也相应变化。
根据本发明的一个实施例,如图6所示,上述的用于空调器的交错式PFC电路的控制装置,还包括判断模块70,判断模块70用于根据室外机的输入电流获取输入电流的变化趋势,或根据压缩机的相电流获取相电流的变化趋势,其中,控制模块60还根据室外机的输入电流和输入电流的变化趋势、或者压缩机的相电流和相电流的变化趋势输出控制信号至每条支路中的开关管,通过控制每条支路中开关管的开通或关断以控制相应支路的工作或关闭。
根据本发明的一个实施例,如图3所示,控制模块60在根据室外机的输入电流和输入电流的变化趋势输出控制信号至每条支路中的开关管,通过控制每条支路中开关管的开通或关断以控制相应支路的工作或关闭时,其中,如果输入电流呈上升趋势,控制模块60则在输入电流达到第三预设电流时,控制三条支路中的第一条支路以Boost PFC方式工作,并控制三条支路中的第二条支路和第三条支路关闭,并在输入电流达到第四预设电流时,控制第一条支路和第二条支路以180°相移交替工作,并控制第三条支路关闭,以及在输入电流达到第五预设电流时,控制第一条支路、第二条支路和第三条支路以120°相移交替工作;如果输入电流呈下降趋势,控制模块60则在输入电流达到第六预设电流时,控制第三条支路关闭,并控制第一条支路和第二条支路以180°相移交替工作,并在输入电流达到第七预设电流时,控制第二条支路和第三条支路关闭,并控制第一条支路以Boost PFC方式工作,以及在输入电流达到第八预设电流时,控制第一条支路、第二条支路和第三条支路均关闭。
具体而言,如图3所示,在空调器中室外机的输入电流IIN上升的过程中,当室外机的输入电流IIN达到第三预设电流IIN_LIMIT3时,控制模块60控制交错式PFC电路中的第一条支路开启,此时交错式PFC电路以传统的Boost型PFC电路的方式工作;当室外机的输入电流IIN达到第四预设电流IIN_LIMIT4时,控制模块60控制交错式PFC电路中的第二条支路开启,第一条支路与第二条支路以180°的相移交替工作;当室外机的输入电流IIN达到第五预设电流IIN_LIMIT5时,控制模块60控制交错式PFC电路中的第三条支路开启,第一支路、第二条支路与第三条支路以120°的相移交替工作;在室外机的输入电流IIN下降的过程中,当室外机的输入电流IIN达到第六预设电流IIN_LIMIT6时,控制模块60控制交错式PFC电路的第三条支路关闭,交错式PFC电路由三条支路以120°的相移交替工作状态切换为第一条支路与第二条支路以180°的相移交替工作;当室外机的输入电流IIN达到第七预设电流IIN_LIMIT7时,控制模块60控制交错式PFC电路的第二条支路关闭,交错式PFC电路由第一条支路和第二条支路以180°的相移交替工作状态切换为第一条支路以传统Boost型PFC电路的方式工作;当室外机的输入电流IIN达到第八预设电流IIN_LIMIT8时,控制模块60控制交错式PFC电路的第一条支路关闭,交错式PFC电路停止工作。
根据本发明的一个实施例,如图4所示,控制模块60在根据压缩机的相电流和相电流的变化趋势输出控制信号至每条支路中的开关管,通过控制每条支路中开关管的开通或关断以控制相应支路的工作或关闭时,其中,如果相电流呈上升趋势,控制模块60则在相电流达到第三预设相电流时,控制三条支路中的第一条支路以Boost PFC方式工作,并控制三条支路中的第二条支路和第三条支路关闭,并在相电流达到第四预设相电流时,控制第一条支路和第二条支路以180°相移交替工作,并控制第三条支路关闭,以及在相电流达到第五预设相电流时,控制第一条支路、第二条支路和第三条支路以120°相移交替工作;如果相电流呈下降趋势,控制模块60则在相电流达到第六预设相电流时,控制第三条支路关闭,并控制第一条支路和第二条支路以180°相移交替工作,并在相电流达到第七预设相电流时,控制第二条支路和第三条支路关闭,并控制第一条支路以Boost PFC方式工作,以及在相电流达到第八预设相电流时,控制第一条支路、第二条支路和第三条支路均关闭。
具体而言,如图4所示,在空调器中压缩机的相电流ICOMP上升的过程中,当压缩机的相电流ICOMP达到第三预设相电流ICOMP_LIMIT3时,控制模块60控制交错式PFC电路中的第一条支路开启,此时交错式PFC电路以传统的Boost型PFC电路的方式工作;当压缩机的相电流ICOMP达到第四预设相电流ICOMP_LIMIT4时,控制模块60控制交错式PFC电路中的第二条支路开启,第一条支路与第二条支路以180°的相移交替工作;当压缩机的相电流ICOMP达到第五预设相电流ICOMP_LIMIT5时,控制模块60控制交错式PFC电路中的第三条支路开启,第一支路、第二条支路与第三条支路以120°的相移交替工作;在压缩机的相电流ICOMP下降的过程中,当压缩机的相电流ICOMP达到第六预设相电流ICOMP_LIMIT6时,控制模块60控制交错式PFC电路的第三条支路关闭,交错式PFC电路由三条支路以120°的相移交替工作状态切换为第一条支路与第二条支路以180°的相移交替工作;当压缩机的相电流ICOMP达到第七预设相电流ICOMP_LIMIT7时,控制模块60控制交错式PFC电路的第二条支路关闭,交错式PFC电路由第一条支路和第二条支路以180°的相移交替工作状态切换为第一条支路以传统Boost型PFC电路的方式工作;当压缩机的相电流ICOMP达到第八预设相电流ICOMP_LIMIT8时,控制模块60控制交错式PFC电路的第一条支路关闭,交错式PFC电路停止工作。
根据本发明实施例的用于空调器的交错式PFC电路的控制装置,通过获取空调器中室外机的输入电流或者空调器中压缩机的相电流,并根据室外机的输入电流或者压缩机的相电流对每条支路中的开关管进行控制,以使交错式PFC电路在三种工作状态之间切换,从而既可满足空调器满载运行的功率等级,又可有效提高轻载或空载的运行效率,提高空调器的能效比,实现节能减排的目的。
此外,本发明的实施例还提出了一种空调器,其包括上述的用于空调器的交错式PFC电路的控制装置。
本发明实施例的空调器,通过上述的用于空调器的交错式PFC电路的控制装置,既可满足满载运行的功率等级,又可有效提高轻载或空载的运行效率,提高系统的能效比,实现节能减排的目的。
在本发明的描述中,需要理解的是,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至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,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,除非另有明确的限定。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 (9)
1.一种用于空调器的交错式PFC电路的控制方法,其特征在于,所述交错式PFC电路包括并联的三条支路,所述三条支路中的每条支路均包括电感、开关管和二极管,所述电感的一端与整流电路的第一输出端相连,所述电感的另一端分别与所述开关管的第一端和所述二极管的阳极相连,所述开关管的第二端与所述整流电路的另一端相连,所述二极管的阴极与电解电容电路相连,所述方法包括以下步骤:
获取所述空调器中室外机的输入电流或者所述空调器中压缩机的相电流;以及
根据所述室外机的输入电流或者所述压缩机的相电流对每条支路中的开关管进行控制,以使所述交错式PFC电路在三种工作状态之间切换,其中,所述三种工作状态包括所述三条支路以120°相移交错工作、所述三条支路中的任意两条支路以180°相移交错工作以及所述三条支路中任意一条支路以Boost PFC方式工作,其中,根据所述室外机的输入电流或者所述压缩机的相电流对每条支路中的开关管进行控制,以使所述交错式PFC电路在三种工作状态之间切换,包括:
当所述室外机的输入电流大于第一预设电流或者所述压缩机的相电流大于第一预设相电流时,控制所述三条支路以120°相移交错工作;
当所述室外机的输入电流大于第二预设电流且小于等于所述第一预设电流、或者所述压缩机的相电流大于第二预设相电流且小于等于所述第一预设相电流时,控制所述三条支路中的任意两条支路以180°相移交错工作;
当所述室外机的输入电流小于所述第二预设电流或者所述压缩机的相电流小于所述第二预设相电流时,控制所述三条支路中的任意一条支路以Boost PFC方式工作。
2.根据权利要求1所述的用于空调器的交错式PFC电路的控制方法,其特征在于,还包括:
根据所述室外机的输入电流获取所述输入电流的变化趋势,或根据所述压缩机的相电流获取所述相电流的变化趋势;以及
根据所述室外机的输入电流和所述输入电流的变化趋势、或者所述压缩机的相电流和所述相电流的变化趋势输出控制信号至每条支路中的开关管,通过控制每条支路中开关管的开通或关断以控制相应支路的工作或关闭。
3.根据权利要求2所述的用于空调器的交错式PFC电路的控制方法,其特征在于,根据所述室外机的输入电流和所述输入电流的变化趋势输出控制信号至每条支路中的开关管,通过控制每条支路中开关管的开通或关断以控制相应支路的工作或关闭,包括:
如果所述输入电流呈上升趋势,则当所述输入电流达到第三预设电流时,控制所述三条支路中的第一条支路以Boost PFC方式工作,并控制所述三条支路中的第二条支路和第三条支路关闭,并当所述输入电流达到第四预设电流时,控制所述第一条支路和所述第二条支路以180°相移交替工作,并控制所述第三条支路关闭,以及当所述输入电流达到第五预设电流时,控制所述第一条支路、所述第二条支路和所述第三条支路以120°相移交替工作;
如果所述输入电流呈下降趋势,则当所述输入电流达到第六预设电流时,控制所述第三条支路关闭,并控制所述第一条支路和所述第二条支路以180°相移交替工作,并当所述输入电流达到第七预设电流时,控制所述第二条支路和所述第三条支路关闭,并控制所述第一条支路以Boost PFC方式工作,以及当所述输入电流达到第八预设电流时,控制所述第一条支路、所述第二条支路和所述第三条支路均关闭。
4.根据权利要求2所述的用于空调器的交错式PFC电路的控制方法,其特征在于,根据所述压缩机的相电流和所述相电流的变化趋势输出控制信号至每条支路中的开关管,通过控制每条支路中开关管的开通或关断以控制相应支路的工作或关闭,包括:
如果所述相电流呈上升趋势,则当所述相电流达到第三预设相电流时,控制所述三条支路中的第一条支路以Boost PFC方式工作,并控制所述三条支路中的第二条支路和第三条支路关闭,并当所述相电流达到第四预设相电流时,控制所述第一条支路和所述第二条支路以180°相移交替工作,并控制所述第三条支路关闭,以及当所述相电流达到第五预设相电流时,控制所述第一条支路、所述第二条支路和所述第三条支路以120°相移交替工作;
如果所述相电流呈下降趋势,则当所述相电流达到第六预设相电流时,控制所述第三条支路关闭,并控制所述第一条支路和所述第二条支路以180°相移交替工作,并当所述相电流达到第七预设相电流时,控制所述第二条支路和所述第三条支路关闭,并控制所述第一条支路以Boost PFC方式工作,以及当所述相电流达到第八预设相电流时,控制所述第一条支路、所述第二条支路和所述第三条支路均关闭。
5.一种用于空调器的交错式PFC电路的控制装置,其特征在于,所述交错式PFC电路包括并联的三条支路,所述三条支路中的每条支路均包括电感、开关管和二极管,所述电感的一端与整流电路的第一输出端相连,所述电感的另一端分别与所述开关管的第一端和所述二极管的阳极相连,所述开关管的第二端与所述整流电路的另一端相连,所述二极管的阴极与电解电容电路相连,所述装置包括:
电流获取模块,用于获取所述空调器中室外机的输入电流或者所述空调器中压缩机的相电流;以及
控制模块,所述控制模块与所述电流获取模块相连,用于根据所述室外机的输入电流或者所述压缩机的相电流对每条支路中的开关管进行控制,以使所述交错式PFC电路在三种工作状态之间切换,其中,所述三种工作状态包括所述三条支路以120°相移交错工作、所述三条支路中的任意两条支路以180°相移交错工作以及所述三条支路中任意一条支路以Boost PFC方式工作,其中,所述控制模块在根据所述室外机的输入电流或者所述压缩机的相电流对每条支路中的开关管进行控制,以使所述交错式PFC电路在三种工作状态之间切换时,其中,
当所述室外机的输入电流大于第一预设电流或者所述压缩机的相电流大于第一预设相电流时,所述控制模块控制所述三条支路以120°相移交替工作;
当所述室外机的输入电流大于第二预设电流且小于等于所述第一预设电流、或者所述压缩机的相电流大于第二预设相电流且小于等于所述第一预设相电流时,所述控制模块控制所述三条支路中的任意两条支路以180°相移交替工作;
当所述室外机的输入电流小于所述第二预设电流或者所述压缩机的相电流小于所述第二预设相电流时,所述控制模块控制所述三条支路中的任意一条支路以Boost PFC方式工作。
6.根据权利要求5所述的用于空调器的交错式PFC电路的控制装置,其特征在于,还包括:
判断模块,用于根据所述室外机的输入电流获取所述输入电流的变化趋势,或根据所述压缩机的相电流获取所述相电流的变化趋势,其中,
所述控制模块还根据所述室外机的输入电流和所述输入电流的变化趋势、或者所述压缩机的相电流和所述相电流的变化趋势输出控制信号至每条支路中的开关管,通过控制每条支路中开关管的开通或关断以控制相应支路的工作或关闭。
7.根据权利要求6所述的用于空调器的交错式PFC电路的控制装置,其特征在于,所述控制模块在根据所述室外机的输入电流和所述输入电流的变化趋势输出控制信号至每条支路中的开关管,通过控制每条支路中开关管的开通或关断以控制相应支路的工作或关闭时,其中,
如果所述输入电流呈上升趋势,所述控制模块则在所述输入电流达到第三预设电流时,控制所述三条支路中的第一条支路以Boost PFC方式工作,并控制所述三条支路中的第二条支路和第三条支路关闭,并在所述输入电流达到第四预设电流时,控制所述第一条支路和所述第二条支路以180°相移交替工作,并控制所述第三条支路关闭,以及在所述输入电流达到第五预设电流时,控制所述第一条支路、所述第二条支路和所述第三条支路以120°相移交替工作;
如果所述输入电流呈下降趋势,所述控制模块则在所述输入电流达到第六预设电流时,控制所述第三条支路关闭,并控制所述第一条支路和所述第二条支路以180°相移交替工作,并在所述输入电流达到第七预设电流时,控制所述第二条支路和所述第三条支路关闭,并控制所述第一条支路以Boost PFC方式工作,以及在所述输入电流达到第八预设电流时,控制所述第一条支路、所述第二条支路和所述第三条支路均关闭。
8.根据权利要求6所述的用于空调器的交错式PFC电路的控制装置,其特征在于,所述控制模块在根据所述压缩机的相电流和所述相电流的变化趋势输出控制信号至每条支路中的开关管,通过控制每条支路中开关管的开通或关断以控制相应支路的工作或关闭时,其中,
如果所述相电流呈上升趋势,所述控制模块则在所述相电流达到第三预设相电流时,控制所述三条支路中的第一条支路以Boost PFC方式工作,并控制所述三条支路中的第二条支路和第三条支路关闭,并在所述相电流达到第四预设相电流时,控制所述第一条支路和所述第二条支路以180°相移交替工作,并控制所述第三条支路关闭,以及在所述相电流达到第五预设相电流时,控制所述第一条支路、所述第二条支路和所述第三条支路以120°相移交替工作;
如果所述相电流呈下降趋势,所述控制模块则在所述相电流达到第六预设相电流时,控制所述第三条支路关闭,并控制所述第一条支路和所述第二条支路以180°相移交替工作,并在所述相电流达到第七预设相电流时,控制所述第二条支路和所述第三条支路关闭,并控制所述第一条支路以Boost PFC方式工作,以及在所述相电流达到第八预设相电流时,控制所述第一条支路、所述第二条支路和所述第三条支路均关闭。
9.一种空调器,其特征在于,包括根据权利要求5-8中任一项所述的用于空调器的交错式PFC电路的控制装置。
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---|---|---|---|
CN201610289376.8A CN105827120B (zh) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | 空调器及用于空调器的交错式pfc电路的控制方法和装置 |
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