CN105958814B - Pfc变换器控制方法、装置和变频电器 - Google Patents

Pfc变换器控制方法、装置和变频电器 Download PDF

Info

Publication number
CN105958814B
CN105958814B CN201610412431.8A CN201610412431A CN105958814B CN 105958814 B CN105958814 B CN 105958814B CN 201610412431 A CN201610412431 A CN 201610412431A CN 105958814 B CN105958814 B CN 105958814B
Authority
CN
China
Prior art keywords
frequency
pfc
function
phase
carrier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610412431.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105958814A (zh
Inventor
王斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hisense Guangdong Air Conditioning Co Ltd
Original Assignee
Hisense Guangdong Air Conditioning Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hisense Guangdong Air Conditioning Co Ltd filed Critical Hisense Guangdong Air Conditioning Co Ltd
Priority to CN201610412431.8A priority Critical patent/CN105958814B/zh
Publication of CN105958814A publication Critical patent/CN105958814A/zh
Priority to PCT/CN2016/105782 priority patent/WO2017215189A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105958814B publication Critical patent/CN105958814B/zh
Priority to US16/217,863 priority patent/US10693366B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44—Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/175—Indicating the instants of passage of current or voltage through a given value, e.g. passage through zero
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

本发明提供一种PFC变换器控制方法、装置和变频电器，其中，该方法，包括：控制PFC变换器产生一频率偏移值随时间周期性变化的频率偏移函数，将该频率偏移函数叠加在PFC变换器的载波基准频率上，得到周期性变化的PFC载波频率函数，检测市电电压信号的相位，控制PFC载波频率函数各频率点对应的PFC载波频率跟随市电电压信号的相位进行周期性变化，有效降低了测试过程中检测到的最高干扰功率谱幅度，实现了降低高频PFC技术中电磁干扰水平的目的，降低了PFC变换器的功耗。

Description

PFC变换器控制方法、装置和变频电器
技术领域
本发明涉及家电控制技术领域，尤其涉及一种PFC变换器控制方法、装置和变频电器。
背景技术
功率因数校正(Power Factor Correction，简称PFC)技术能够改变变频控制器的功率因数，减小变频产品中存在的谐波电流，减少谐波电流造成的危害。其中，基于单片机控制的软件高频PFC技术得到了广泛应用，采用固定载频的载波调制技术，使得产生的相关干扰谱集中在载频的高次谐波频率附近，功率谱密度较为集中，峰值功率谱密度较高，产生的电磁干扰严重，而通过增强硬件EMC电路设计来抑制干扰的方案，增加了电控制器的体积与成本，因此，如何降低PFC技术中的电磁干扰水平是高频PFC技术中亟待解决的难题。
目前，主要采用硬件技术改变固定载频的特性，使得载频围绕载波基准频率进行抖动。例如，在开关电源控制芯片中，增加抖频功能开关，通过硬件技术控制抖频功能开关的开停，在抖频功能开关开启时，载波基准频率上叠加一个固定频偏，而在抖频功能开关未开启时，采用原有载波基准频率，从而实现载波频率围绕载波基准频率进行抖动的目的，进而有效展宽了电磁干扰的功率谱，降低了干扰功率谱的最高幅度，降低了高频PFC的电磁辐射、电磁传导干扰水平。
然而，鉴于硬件电路本身误差以及硬件电路的调整复杂性，上述抖频功能开关的控制精准差，致使硬件电路实现的降噪效果不理想，而且，硬件电路在轻重不同负载条件下，其控制方法是单一的，对重负载条件下产生的强干扰也不能采用加强降噪措施，降噪效果差。
发明内容
本发明提供一种PFC变换器控制方法、装置和变频电器，以解决现有通过增强硬件EMC电路设计来降低电磁干扰的方法中存在的降噪效果不理想的问题。
第一方面，本发明提供的一种PFC变换器控制方法，包括：
控制功率因数校正PFC变换器产生一频率偏移函数，所述频率偏移函数对应的频率偏移值随时间周期性变化；
将所述频率偏移函数叠加在所述PFC变换器的载波基准频率上，得到周期性变化的PFC载波频率函数；
检测市电电压信号的相位，控制所述PFC载波频率函数各频率点对应的PFC载波频率跟随所述市电电压信号的相位进行周期性变化。
可选的，在本发明的一实施例中，所述PFC载波频率函数的最小频率点分别与所述市电电压信号的过零点相位和峰值点相位相对应，所述PFC载波频率函数的最大频率点与所述过零点相位和所述峰值点相位之间的预设相位相对应，所述预设相位处的斩波纹波电流幅值最大。
可选的，所述PFC载波频率函数的最大频率点与过零点相位和峰值点相位之间的相位中间值相对应。
可选的，在本发明的另一实施例中，所述PFC变换器控制方法，在所述检测市电电压信号的相位，控制所述PFC载波频率函数各频率点对应的PFC载波频率跟随所述市电电压信号的相位进行周期性变化之前，还包括：
检测所述PFC变换器控制的母线电流信号的幅值；
根据所述母线电流信号的幅值，确定所述频率偏移函数的频率偏移系数，以使所述母线电流信号最大时，所述频率偏移函数对应的频率偏移值达到最大。
可选的，在本发明的再一实施例中，所述频率偏移函数对应频率偏移值随时间周期性变化，包括：所述频率偏移值随时间连续型周期性变化和所述频率偏移值随时间断续型周期性变化。
第二方面，本发明提供的一种PFC变换器控制装置，包括：
频偏产生模块，用于控制功率因数校正PFC变换器产生一频率偏移函数，所述频率偏移函数对应的频率偏移值随时间周期性变化；
载波叠加模块，用于将所述频率偏移函数叠加在所述PFC变换器的载波基准频率上，得到周期性变化的PFC载波频率函数；
频偏控制模块，用于检测市电电压信号的相位，控制所述PFC载波频率函数各频率点对应的PFC载波频率跟随所述市电电压信号的相位进行周期性变化。
可选的，在本发明的一实施例中，所述PFC载波频率函数的最小频率点分别与所述市电电压信号的过零点相位和峰值点相位相对应，所述PFC载波频率函数的最大频率点与所述过零点相位和所述峰值点相位之间的预设相位相对应，所述预设相位处的斩波纹波电流幅值最大。
可选的，在本发明的另一实施例中，所述PFC变换器控制装置，还包括：电流检测模块、频偏系数确定模块；
所述电流检测模块，用于在所述频偏控制模块之前检测所述PFC变换器控制的母线电流信号的幅值；
所述频偏系数确定模块，用于根据所述电流检测模块检测到的所述母线电流信号的幅值，确定所述频率偏移函数的频率偏移系数，以使所述母线电流信号最大时，所述频率偏移函数对应的频率偏移值达到最大。
可选的，在本发明的再一实施例中，所述频率偏移函数对应频率偏移值随时间周期性变化，包括：所述频率偏移值随时间连续型周期性变化和所述频率偏移值随时间断续型周期性变化。
第三方面，本发明还提供一种变频电器，至少包括本发明所述的PFC变换器控制装置。
本发明提供的PFC变换器控制方法、装置和变频电器，通过控制PFC变换器产生一频率偏移值随时间周期性变化的频率偏移函数，并将上述频率偏移函数叠加在PFC变换器的载波基准频率上，得到周期性变化的PFC载波频率函数，通过检测市电电压信号的相位，控制PFC载波频率函数各频率点对应的PFC载波频率跟随市电电压信号的相位进行周期性变化，不仅有效降低了PFC变换器产生的最高干扰功率谱幅度，实现了降低高频PFC电磁辐射、电磁传导干扰水平的目的，还节省了由于增强硬件EMC电路设计增加的成本，降低了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的PFC变换器控制方法实施例一的流程示意图；
图2为采用固定载波频率的载波时电磁干扰信号各谐波成分的功率谱分布示意图；
图3为本发明实施例中采用PFC载波频率函数对应的PFC载波频率时电磁干扰信号各谐波成分的功率谱分布示意图；
图4为本发明提供的PFC变换器控制方法实施例二的流程示意图；
图5为本发明实施例中频率偏移函数为正弦波函数时的PFC载波频率变化曲线；
图6为本发明实施例中频率偏移函数为三角波函数时的PFC载波频率变化曲线；
图7为本发明实施例中频率偏移函数为阶梯波函数时的PFC载波频率变化曲线；
图8为本发明提供的PFC变换器控制装置实施例一的原理示意图；
图9为本发明提供的PFC变换器控制装置实施例二的原理示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
变频电器的变频控制器中，功率因数校正(Power Factor Correction，简称PFC)电路是一个关键的功能单元电路，能够提高变频控制器功率因数，适应国际标准中对谐波电流的要求，有效减少了市电电压信号中谐波电流对电网及其他用电电器的损害。鉴于有源PFC电路具有功率因数高、谐波电流小的特点，其已经成为主流PFC应用电路。随着功率半导体器件技术进步及单片机性能提高，基于单片机控制(软件控制)的高频PFC技术得到越来越广泛的应用，其实现了变频控制器的小型化，是一种绿色环保新技术。
众所周知，载波调制会产生严重电磁干扰(Electro Magnetic Interference，简称EMI)，这是由于在调制过程中存在较高的dv/dt、di/dt变化，致使电磁辐射、电磁传导干扰严重带来的问题，一般情况下，降低此类干扰需要花费较大的代价。
由于高频PFC技术的电磁辐射、电磁传导干扰的功率谱和载频直接相关，而目前常规PFC技术都采用固定载频控制，使得干扰频谱集中在载频的高次谐波频率附近，功率谱较为集中，峰值功率谱密度较高，电磁干扰严重。
针对上述问题，本发明实施例提供了一种PFC变换器控制方法、装置和变频电器，用于解决现有硬件电路降低电磁干扰的方法中存在的成本高、降噪效果不理想的问题。
图1为本发明提供的PFC变换器控制方法实施例一的流程示意图。本发明实施例的执行主体为功率因数校正(Power Factor Correction，简称PFC)变换器控制装置。如图1所示，本发明实施例提供的PFC变换器控制方法，包括：
步骤101：控制PFC变换器产生一频率偏移函数，该频率偏移函数对应的频率偏移值随时间周期性变化。
具体的，控制PFC变换器通过函数表达式产生一随时间周期性变化的频率偏移函数，该频率偏移函数的幅值表征不同时间点时的频率偏移值，其变化是周期性的、可实时调整的。但不同函数表达式产生的频率偏移函数，其对应频率偏移值的功率谱幅值、最大功率谱密度以及功率谱形状均会存在差异，本发明实施例并不对频率偏移函数的具体表达式进行限定。
步骤102：将上述频率偏移函数叠加在PFC变换器的载波基准频率上，得到周期性变化的PFC载波频率函数。
在本发明实施例中，通过将上述产生的频率偏移函数叠加在PFC变换器在的载波基准频率上，可得到一实时的、周期性变化的载波频率函数，本发明实施例中称其为PFC载波频率函数，PFC载波频率函数对应的PFC载波频率值围绕载波基准频率呈周期性变化。
作为一种示例，图2为采用固定载波频率的载波时电磁干扰信号各谐波成分的功率谱分布示意图，图3为本发明实施例中采用PFC载波频率函数对应的PFC载波频率时电磁干扰信号各谐波成分的功率谱分布示意图。
具体的，当采用固定载波频率的载波进行调制控制时，经过载波调制后PFC电路中产生的电磁干扰信号中包含固定载波频率的谐波成分，其功率谱的分布示意图如图2所示，图中包含基波(F0)及高次谐波(2F0、…、10F0等)，因载波频率单一，故其谐波功率谱相对较为集中，使得功率谱密度峰值较高。然而，当采用PFC载波频率函数对应的PFC载波频率进行调制时，PFC载波频率的基波(F0)处的频谱宽度明显被展宽，又由于同次谐波的总功率基本不变，因此，在频谱被展宽后峰值功率幅度成反比下降，如图3所示。因此，对比图2和图3可以得到，通过使调制信号的载波频率发生变化，达到了展宽电磁谐波频率谱宽度、降低功率谱密度的目的，降低了EMC对策措施的成本，提升了EMC效果。
值得说明的是，频率偏移函数对应的频率偏移值越大，其对应的PFC载波频率函数的PFC载波频率变化越大，其带来的频率谱宽度将变得越宽，得到的有效谐波功率谱密度越低，抑制电磁干扰的效果越明显。
步骤103：检测市电电压信号的相位，控制PFC载波频率函数各频率点对应的PFC载波频率跟随市电电压信号的相位进行周期性变化。
众所周知，脉冲宽度越窄，其产生的谐波信号越多。下述，本发明实施例中介绍的窄脉冲，既包含窄的导通脉冲，也包含了窄的关断脉冲，为了有效提升脉冲的宽度，本发明实施例根据市电电压的相位特点，通过控制PFC载波频率函数各频率点对应的PFC载波频率跟随市电电压信号的相位进行周期性变化，也即，通过控制频率偏移函数对应的频率偏移值来控制PFC载波频率函数的PFC载波频率值，使得PFC载波频率函数的最小频率点和最大频率点分别与窄脉冲发生点相对应。
本发明提供的PFC变换器控制方法，通过控制PFC变换器产生一频率偏移值随时间周期性变化的频率偏移函数，并将上述频率偏移函数叠加在PFC变换器的载波基准频率上，得到周期性变化的PFC载波频率函数，通过检测市电电压信号的相位，控制PFC载波频率函数各频率点对应的PFC载波频率跟随市电电压信号的相位进行周期性变化，不仅有效降低了PFC变换器产生的最高干扰功率谱幅度，实现了降低高频PFC电磁辐射、电磁传导干扰水平的目的，还节省了由于增强硬件EMC电路设计增加的成本，降低了成本。
进一步的，在上述实施例提供的PFC变换器控制方法中，PFC载波频率函数的最小频率点分别与市电电压信号的过零点相位和峰值点相位相对应，PFC载波频率函数的最大频率点与过零点相位和峰值点相位之间的预设相位相对应，该预设相位处的斩波纹波电流幅值最大。
具体的，由于在市电电压的过零点相位附近，电源电压的幅值较低，当采用PFC变换器提升电源的输出电压时，升压比很大，PFC变换器内PFC电路的斩波波形其占空比很大，接近于1，故脉冲的关断时间很短，此时若降低调制信号的载波频率，也即，控制频率偏移函数对应的频率偏移值使其在市电电压的过零点相位为最小负值，由于需要PFC电路输出的直流电压稳定不变，故可认为斩波波形的占空比不会发生变化，相应的，认为脉冲的关断时间同比例延长，关断脉冲变宽，从而使产生的高次谐波干扰功率降低，由于脉冲的关断时间同比例延长了，故脉冲的开关次数相应减少了，因此，本发明实施例提供的PFC载波频率函数对应的PFC载波频率，与固定载波频率相比，其开关损耗也同样会减小。
同理，在市电电压的峰值点相位附近，电源电压的幅值较高，当采用PFC变换器提升电源的输出电压时，升压比很小，PFC变换器内PFC电路的斩波波形其占空比很小，接近于0，其脉冲的开通时间很短，此时，若降低调制信号的载波频率，也即，控制频率偏移函数对应的频率偏移值，使其在市电电压的峰值点相位为最小负值，由于需要PFC电路输出的直流电压稳定不变，故可认为斩波波形的占空比不会发生变化，相应的，认为脉冲的开通时间同比例延长，导通脉冲变宽，从而使产生的高次谐波干扰功率降低，由于脉冲的开通时间同比例延长了，故脉冲的开关次数相应的减少了，与固定载频相比，其开关损耗也同样会减小。
需要说明的是：因受硬件、单片机的性能等限制，最高PFC载波频率是受限制的，因此，一般将固定频率的载频就作为变载频时的最高载频或较高载频来处理。
进一步的，在市电电压的过零点相位与峰值点相位之间时，PFC变换器内PFC电路控制的母线电流信号叠加有斩波纹波电流，且该斩波纹波电流的幅度较大。在PFC电路储能电容和电感的电感量不发生变化的情况下，提升调制信号的载波频率可有效降低母线电流信号对应斩波波形产生的斩波纹波电流幅值，进而减低电流的谐波失真度，提高功率因数，因此，控制频率偏移函数对应的频率偏移值跟随市电电压的相位进行周期性变化，以使PFC载波频率函数的最大频率点与过零点相位和峰值点相位之间的预设相位相对应，并且，在该预设相位处的斩波纹波电流幅值最大，进而可有效提升PFC校正的效果，降低谐波电流的谐波分量幅值。
综上所述，本发明实施例通过控制PFC载波频率函数各频率点对应的PFC载波频率跟随市电电压的相位进行周期性变化，可使PFC载波频率函数的最小频率点分别与市电电压信号的过零点相位和峰值点相位相对应，PFC载波频率函数的最大频率点与过零点相位和峰值点相位之间的斩波纹波电流幅值最大的预设相位相对应，有效降低了过零点相位和峰值点相位附近的载波次数，提升了在过零点附近的关断脉冲宽度及峰值点附件的导通脉冲宽度，减少了高次谐波干扰功率，降低了在这两处位置的总开关损耗，同时在过零点与峰值点之间增加了载波频率，明显降低了工频基波电流中叠加的斩波纹波电流幅值，减少了母线电流信号的谐波失真度，提升经过PFC变换器校正后的电源质量。
可选的，在上述实施例提供的PFC变换器控制方法中，PFC载波频率函数的最大频率点与过零点相位和峰值点相位之间的相位中间值相对应。
具体的，本发明实施例通过检测市电电压信号的相位信号，并将此相位信号与频率偏移函数计算式中的时间信号同步，使得在市电电压过零点相位及市电电压峰值点相位对应的频率偏移值最小，该频率偏移值和载波基准频率进行求和计算后，得到的频率偏移函数对应的频率偏移值达到最小，PFC载波频率函数的最大频率点对应的相位需要根据采用的数学式进行确定，一般情况下，该PFC载波频率函数的最大频率点对应的相位为市电电压过零点相位与市电电压峰值点相位之间的相位中间值。
可选的，在上述实施例提供的PFC变换器控制方法中，上述PFC载波频率函数的最小频率点对应的市电电压相位，还可根据EMC的实验结果，调整PFC载波频率函数的最小频率点与市电电压信号其他非过零点相位相对应，根据具体实验情况进行选择，以使高次谐波功率谱幅值最低。
可选的，在上述实施例提供的PFC变换器控制方法中，上述PFC载波频率函数的最大频率点对应的市电电压相位，也可根据EMC的实验结果进行选择，使其PFC电路斩波波形控制的母线电流信号中叠加的斩波纹波电流幅度最小，最大限度的降低斩波纹波电流带来的谐波电流失真度。
值得说明的是，在实际的变频产品应用过程中，因变频产品硬件电路产生的偏差，包括器件的非线性、规格参数误差等，可能导致最佳的最小频率点与最大频率点对应的市电电压信号的相位发生偏移，所以，需要根据实际的实验结果进行确认，最终以得到最佳的EMC降噪效果为基准。
图4为本发明提供的PFC变换器控制方法实施例二的流程示意图。本发明实施例二是在上述实施例的基础上对PFC变换器控制方法的进一步说明。本发明实施例的执行主体同样为PFC变换器控制装置。如图4所示，本发明实施例提供的PFC变换器控制方法，在上述步骤103之前，还包括：
步骤401：检测PFC变换器控制的母线电流信号的幅值；
由上述实施例可知，PFC变换器内PFC电路的斩波波形控制的母线电流信号叠加有斩波纹波电流，且当斩波纹波电流的幅度较大时，还会产生严重的电磁辐射等干扰。实验表明，PFC变换器内PFC电路的斩波波形控制的母线电流信号越大，母线电流信号中叠加的斩波纹波电流幅值越大，产生的电磁辐射等干扰越严重。
因此，本发明实施例检测PFC变换器控制的母线电流信号的幅值，进而根据母线电流信号的幅值大小，对上述频率偏移函数对应的频率偏移系数进行调整。
步骤402：根据上述母线电流信号的幅值，确定上述频率偏移函数的频率偏移系数，以使该母线电流信号最大时，频率偏移函数对应的频率偏移值达到最大。
一般情况下，母线电流信号的幅值越大，斩波干扰越大。所以，当PFC变换器工作在大电流条件下，增大频率偏移函数的频率偏移系数，使该频率偏移系数与母线电流幅值相对应，能够进一步扩展高次谐波的功率谱宽度，降低功率谱密度。
本发明实施例提供的PFC变换器控制方法，在检测市电电压信号的相位之前，通过检测PFC变换器控制的母线电流信号的幅值，根据上述母线电流信号的幅值，确定上述频率偏移函数的频率偏移系数，可使该母线电流信号最大时，频率偏移函数对应的频率偏移值达到最大，从而有效降低了由于母线电流信号中存在较大的斩波纹波电流而导致的电磁干扰，增强了电磁干扰的控制效果。
进一步的，在上述实施例提供的PFC变换器控制方法中，上述频率偏移函数对应的频率偏移值随时间周期性变化的实现方式至少包括：频率偏移函数对应的频率偏移值随时间连续型周期性变化和频率偏移函数对应的频率偏移值随时间断续型周期性变化等多种不同的偏移方式，下面以频率偏移值随时间连续型周期性变化和频率偏移值随时间断续型周期性变化为例进行简要说明：
1)在频率偏移值随时间连续型周期性变化时，PFC载波频率函数，包括：正弦波函数、三角波函数。
本发明实施例提供的PFC变换器控制方法，当控制PFC载波频率函数的载波频率在半个工频周期内连续变化时，频率偏移函数的变化规律可采用常见的数学表达式来表示，例如，正弦波函数、三角波函数等等。但是，不同的数学表达式产生的频率偏移值，其功率谱幅值、最大功率谱密度、功率谱形状会存在差异，导致产生的降噪效果也存在相应的差异，一般情况下，最佳的数学表达式需要通过实验效果进行具体确定。
例如，当频率偏移函数采用正弦波函数时，得到的PFC载波频率函数的典型数学式为正弦波函数，具体如公式(1)所示：
F(t)＝F0+A*sin(4*2π*50t-π/2) (1)
其中，F(t)为PFC载波频率函数对应的PFC载波频率值，F0为基准载波频率，A为频率偏移系数，t为时间。
相应的，当频率偏移函数采用正弦波函数时，得到的PFC载波频率变化曲线如图5所示，图5为本发明实施例中频率偏移函数为正弦波函数时的PFC载波频率变化曲线。
可选的，频率偏移函数还可以采用三角波函数，当频率偏移函数采用三角波函数时，得到的PFC载波频率变化曲线如图6所示，图6为本发明实施例中频率偏移函数为三角波函数时的PFC载波频率变化曲线。
2)在频率偏移值随时间断续型周期性变化，PFC载波频率函数，包括：阶梯波函数。
具体的，在本发明实施例中，PFC载波频率函数的频率偏移函数除了可随时间连续型周期性变化之外，还可以采用断续型周期性变化的方式，当频率偏移值随时间断续型周期性变化时，典型的PFC载波频率偏移函数，包括：阶梯波函数。
可选的，当频率偏移函数采用阶梯波函数进行时，得到的PFC载波频率变化曲线如图7所示，图7为本发明实施例中频率偏移函数为阶梯波函数时的PFC载波频率变化曲线。
值得说明的是，频率偏移函数对应的数学表示式，还可采用其他许多类似的数学公式，其都可经过叠加计算得到PFC载波频率，进而实现PFC载波的变频控制，对于具体的数学表达式，本发明实施例可根据实际需要进行选择，此处不再赘述，而且，本发明实施例并不对频率偏移函数的具体表达式进行限定。
值得说明的是，本发明实施例提供的PFC变换器控制方法，不仅适用于单路PFC控制电路，还适用于与多路并联的PFC控制电路中。
图8为本发明提供的PFC变换器控制装置实施例一的原理示意图。如图8所示，本发明实施例提供的PFC变换器控制装置，包括：
频偏产生模块801，用于控制PFC变换器产生一频率偏移函数，该频率偏移函数对应的频率偏移值随时间周期性变化。
载波叠加模块802，用于将频率偏移函数叠加在PFC变换器的载波基准频率上，得到周期性变化的PFC载波频率函数。
频偏控制模块803，用于检测市电电压信号的相位，控制PFC载波频率函数各频率点对应的PFC载波频率跟随市电电压信号的相位进行周期性变化。
本发明实施例提供的PFC变换器控制装置，可用于执行如图1所示PFC变换器控制方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
可选的，在上述实施例提供的PFC变换器控制装置中，PFC载波频率函数的最小频率点分别与市电电压信号的过零点相位和峰值点相位相对应，PFC载波频率函数的最大频率点与过零点相位和峰值点相位之间的预设相位相对应，该预设相位处的斩波纹波电流幅值最大。
可选的，PFC载波频率函数的最大频率点与过零点相位和峰值点相位之间的相位中间值相对应。
图9为本发明提供的PFC变换器控制装置实施例二的原理示意图。本发明实施例是在上述实施例的基础上对PFC变换器控制装置的进一步说明。如图9所示，本发明实施例提供的PFC变换器控制装置，还包括：电流检测模块901、频偏系数确定模块902。
该电流检测模块901，用于在频偏控制模块803之前检测PFC变换器控制的母线电流信号的幅值。
该频偏系数确定模块902，用于根据电流检测模块901检测到的母线电流信号的幅值，确定频率偏移函数的频率偏移系数，以使母线电流信号最大时，频率偏移函数对应的频率偏移值达到最大。
本发明实施例提供的PFC变换器控制装置，可用于执行如图4所示PFC变换器控制方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
可选的，在上述实施例提供的PFC变换器控制装置中，上述频率偏移函数对应的频率偏移值随时间周期性变化，包括：频率偏移值随时间连续型周期性变化和频率偏移值随时间断续型周期性变化。
其中，在频率偏移值随时间连续型周期性变化时，PFC载波频率函数，包括：正弦波函数、三角波函数，在频率偏移值随时间断续型周期性变化时，PFC载波频率函数，包括：阶梯波函数。
本发明实施例还提供一种变频电器，至少包括上述图8或图9实施例所述的PFC变换器控制装置。
本发明实施例提供的变频电器，可包括任何适用于使用PFC变换器控制装置的产品，具体的可包括所有的变频家电，例如，冰箱、洗衣机、除尘器等。
值得说明的是，本发明实施例提供的变频电器，包括但不局限于上述变频家电，也即，只要是包括上述PFC变换器控制装置的产品均属于本发明实施例的保护范围，此处不对变频电器的具体类型进行限定。
本发明实施例提供的PFC变换器控制方法、装置和变频电器，其中，该方法通过在市电电压的载波基准频率上叠加一可调的频率偏移函数，使得PFC载频频率以PFC载波基准频率为核心，在一定频率范围内周期性变化，有效降低了测试过程中检测到的最高干扰功率谱幅度，实现了降低高频PFC的电磁辐射、电磁传导干扰水平的目的，进一步的，通过控制频率偏移函数对应的频率偏移值跟随市电电压的相位进行周期性变化，使得PFC载波频率函数的最小频率点分别与市电电压信号的过零点相位和峰值点相位相对应，PFC载波频率函数的最大频率点与过零点相位和峰值点相位之间的斩波纹波电流幅值最大的相位相对应，降低了过零点相位和峰值点相位附近的载波次数，降低导通脉冲和关断脉冲的损耗，减少干扰功率，明显降低了工频基波电流的斩波纹波电流幅值，减少了母线电流信号的谐波失真度，提升了经过PFC变换器校正后的电源质量。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种PFC变换器控制方法，其特征在于，包括：
控制功率因数校正PFC变换器产生一频率偏移函数，所述频率偏移函数对应的频率偏移值随时间周期性变化；
将所述频率偏移函数叠加在所述PFC变换器的载波基准频率上，得到周期性变化的PFC载波频率函数；
检测市电电压信号的相位，控制所述PFC载波频率函数各频率点对应的PFC载波频率跟随所述市电电压信号的相位进行周期性变化；
其中，所述PFC载波频率函数的最小频率点分别与所述市电电压信号的过零点相位和峰值点相位相对应，所述PFC载波频率函数的最大频率点与所述过零点相位和所述峰值点相位之间的预设相位相对应，所述预设相位处的斩波纹波电流幅值最大。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PFC载波频率函数的最大频率点与过零点相位和峰值点相位之间的相位中间值相对应。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述检测市电电压信号的相位，控制所述PFC载波频率函数各频率点对应的PFC载波频率跟随所述市电电压信号的相位进行周期性变化之前，还包括：
检测所述PFC变换器控制的母线电流信号的幅值；
根据所述母线电流信号的幅值，确定所述频率偏移函数的频率偏移系数，以使所述母线电流信号最大时，所述频率偏移函数对应的频率偏移值达到最大。
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述频率偏移函数对应频率偏移值随时间周期性变化，包括：所述频率偏移值随时间连续型周期性变化和所述频率偏移值随时间断续型周期性变化。
5.一种PFC变换器控制装置，其特征在于，包括：
频偏产生模块，用于控制功率因数校正PFC变换器产生一频率偏移函数，所述频率偏移函数对应的频率偏移值随时间周期性变化；
载波叠加模块，用于将所述频率偏移函数叠加在所述PFC变换器的载波基准频率上，得到周期性变化的PFC载波频率函数；
频偏控制模块，用于检测市电电压信号的相位，控制所述PFC载波频率函数各频率点对应的PFC载波频率跟随所述市电电压信号的相位进行周期性变化；
其中，所述PFC载波频率函数的最小频率点分别与所述市电电压信号的过零点相位和峰值点相位相对应，所述PFC载波频率函数的最大频率点与所述过零点相位和所述峰值点相位之间的预设相位相对应，所述预设相位处的斩波纹波电流幅值最大。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：电流检测模块、频偏系数确定模块；
所述电流检测模块，用于在所述频偏控制模块之前检测所述PFC变换器控制的母线电流信号的幅值；
所述频偏系数确定模块，用于根据所述电流检测模块检测到的所述母线电流信号的幅值，确定所述频率偏移函数的频率偏移系数，以使所述母线电流信号最大时，所述频率偏移函数对应的频率偏移值达到最大。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述频率偏移函数对应频率偏移值随时间周期性变化，包括：所述频率偏移值随时间连续型周期性变化和所述频率偏移值随时间断续型周期性变化。
8.一种变频电器，其特征在于，至少包括权利要求5～7任一项所述的PFC变换器控制装置。
CN201610412431.8A 2016-06-12 2016-06-12 Pfc变换器控制方法、装置和变频电器 Active CN105958814B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610412431.8A CN105958814B (zh) 2016-06-12 2016-06-12 Pfc变换器控制方法、装置和变频电器
PCT/CN2016/105782 WO2017215189A1 (zh) 2016-06-12 2016-11-14 Pfc变换器控制方法、装置和变频电器
US16/217,863 US10693366B2 (en) 2016-06-12 2018-12-12 PFC Converter control method, inverter household appliance, and PFC converter control method for an inverter household appliance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610412431.8A CN105958814B (zh) 2016-06-12 2016-06-12 Pfc变换器控制方法、装置和变频电器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105958814A CN105958814A (zh) 2016-09-21
CN105958814B true CN105958814B (zh) 2018-10-12

Family

ID=56908130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610412431.8A Active CN105958814B (zh) 2016-06-12 2016-06-12 Pfc变换器控制方法、装置和变频电器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10693366B2 (zh)
CN (1) CN105958814B (zh)
WO (1) WO2017215189A1 (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105958814B (zh) 2016-06-12 2018-10-12 海信（广东）空调有限公司 Pfc变换器控制方法、装置和变频电器
CN109900954A (zh) * 2017-12-11 2019-06-18 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 电磁加热系统及其电压采样方法、装置
CN107994766B (zh) * 2017-12-19 2019-10-25 北京交通大学 基于阶梯波序列的周期扩频pwm控制方法及装置
CN108317696B (zh) * 2018-02-10 2021-01-08 广东美的制冷设备有限公司 空调器的控制方法、装置和计算机可读存储介质
DE102019110988A1 (de) * 2019-04-29 2020-10-29 Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg Schaltzellenanordnung zur reduktion des funkstörspannungsspektrums einer elektronischen kommutierungseinrichtung
CN113796161A (zh) * 2019-05-07 2021-12-14 昕诺飞控股有限公司 用于确定输入信号的特性的系统和方法
CN110649801B (zh) * 2019-08-13 2021-11-26 深圳市航嘉聚源科技股份有限公司 一种对母线电压的采样方法及pfc控制电路、电源转换电路
CN111092547A (zh) * 2019-12-13 2020-05-01 珠海格力电器股份有限公司 一种pfc抖频控制方法、系统及电器
CN113746316B (zh) * 2020-05-29 2024-02-23 株式会社村田制作所 用于优化交流电源的总电流谐波失真的方法和微控制单元
CN111934533B (zh) * 2020-07-15 2022-02-01 海信（山东）空调有限公司 倍压整流pfc电路及其控制方法、存储介质和变频空调器
CN111934532B (zh) * 2020-07-15 2022-02-01 海信（山东）空调有限公司 倍压整流pfc电路及其控制方法和变频空调器
DE102020211718A1 (de) * 2020-09-18 2022-03-24 Siemens Aktiengesellschaft Netzeinspeisewechselrichter
CN115250058A (zh) * 2021-04-26 2022-10-28 佛山市顺德区美的电子科技有限公司 一种载频控制方法、装置、家电设备及计算机存储介质
CN114825973B (zh) * 2022-06-29 2022-10-28 天津大学 一种矩阵变换器载波频率调制方法、设备及存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102857087A (zh) * 2012-09-17 2013-01-02 海信（山东）空调有限公司 一种功率因数自适应控制方法
JP2014117017A (ja) * 2012-12-06 2014-06-26 Nissan Motor Co Ltd 給電システム
CN105591535A (zh) * 2014-11-27 2016-05-18 广东科龙空调器有限公司 一种功率因数控制方法及装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8368370B2 (en) * 2009-11-10 2013-02-05 Power Integrations, Inc. Controller compensation for frequency jitter
CN104852584B (zh) * 2011-02-16 2017-11-28 日隆电子股份有限公司 用于降低输出涟波的脉宽调变控制器及方法
CN102594118B (zh) * 2012-02-29 2014-06-25 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种升压型pfc控制器
CN103607112B (zh) * 2013-12-01 2016-03-02 西安电子科技大学 自适应开关频率调整电路
US20170187292A1 (en) * 2015-12-28 2017-06-29 Infineon Technologies Austria Ag System and Method for a Switching Circuit
CN105958814B (zh) * 2016-06-12 2018-10-12 海信（广东）空调有限公司 Pfc变换器控制方法、装置和变频电器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102857087A (zh) * 2012-09-17 2013-01-02 海信（山东）空调有限公司 一种功率因数自适应控制方法
JP2014117017A (ja) * 2012-12-06 2014-06-26 Nissan Motor Co Ltd 給電システム
CN105591535A (zh) * 2014-11-27 2016-05-18 广东科龙空调器有限公司 一种功率因数控制方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN105958814A (zh) 2016-09-21
WO2017215189A1 (zh) 2017-12-21
US10693366B2 (en) 2020-06-23
US20190123637A1 (en) 2019-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105958814B (zh) Pfc变换器控制方法、装置和变频电器
Beres et al. A review of passive filters for grid-connected voltage source converters
Wu et al. A new design method for the passive damped LCL and LLCL filter-based single-phase grid-tied inverter
EP1811641B1 (en) Method for starting pulse width modulation
US20120063179A1 (en) System and method for damping lc circuits in power conversion systems
Videt et al. PWM strategy for the cancellation of common-mode voltage generated by three-phase back-to-back inverters
Sahoo et al. Performance analysis and simulation of three phase voltage source inverter using basic PWM techniques
CN104298107B (zh) 一种产生spwm波的组合式局部倍频采样算法
CN112072943B (zh) 一种消除奇数次开关谐波的h桥型逆变电源pwm调制方法
Xia et al. Optimal variable switching frequency scheme to reduce combined switching loss and inductor core loss of single phase grid connected inverter
Zare A novel harmonic elimination method for a three-phase diode rectifier with controlled DC link current
JP2001268913A (ja) 三相整流装置
Bifaretti et al. Comparison of modulation techniques for active split dc-bus three-phase four-leg inverters
Mahbub et al. Design, simulation and comparison of three-phase symmetrical hybrid sinusoidal PWM fed inverter with different PWM techniques
Patel et al. A bit-stream-based PWM technique for sine-wave generation
EP3062431B1 (en) Pfc current shaping
Chen et al. A comprehensive investigation on conducted EMI reduction for variable switching frequency PWM
Sato et al. Hybrid PWM rectifiers to reduce electromagnetic interference
JP2019161900A (ja) 電力変換装置
Selman et al. Design and simulation of two stages single phase PV inverter operating in standalone mode without batteries
KR20110072838A (ko) 인버터의 모델전류추종 적응제어방법
Zabihi et al. Active power filters with unipolar pulse width modulation to reduce switching losses
Davari et al. A smart current modulation scheme for harmonic reduction in three-phase motor drive applications
Nigim et al. Power quality improvement using integral-PWM control in an AC/AC voltage converter
Singh et al. Comparative analysis of finite control set MPC for voltage source inverter

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant