CN108809074A - 图腾柱pfc电路、脉冲控制方法、空调器及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图腾柱PFC电路，包括：电桥电路、电抗器、母线电容及控制模块，所述控制模块用于在所述电桥电路输入端的输入电流小于或等于预设电流阈值时，根据所述电桥电路输入端的输入电压及所述输入电流的电流有效值，控制各个开关单元的开关状态以及各个开关单元的导通次数。本发明还公开了一种脉冲控制方法、空调器及存储介质。本发明实现了根据电流有效值为各个开关单元设置合适的导通次数，以减少开关单元的开关次数，能够在满足图腾柱PFC电路的电流谐波要求、改善图腾柱PFC电路的功率因数的前提下，以减小开关损耗，提高图腾柱PFC电路的效率。

Description

图腾柱PFC电路、脉冲控制方法、空调器及存储介质

技术领域

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种图腾柱PFC电路、脉冲控制方法、空调器及存储介质。

背景技术

随着电力电子技术的发展，有源PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)技术以功率因数高、谐波电流小、输出电压稳定等优点得到了广泛的应用。

目前，普遍使用的是BOOST型的PFC，这种PFC结构简单、控制方便，但是效率较为低下。因此，在一些对效率要求较高的场合，采用无桥图腾柱PFC电路，这种电路减少了回路上的器件数量，提升了效率。

在现有图腾柱PFC电路中，在电源电压的控制每半个周期导通/断开预定的开关单元的次数，控制图腾柱PFC电路中短路电流的次数，通过该短路电流改善功率因数。但是，当负载比较大时，流过短路电流次数较少会使得功率因数的改善不充分，导致图腾柱PFC电路中无用功的功率较大；而如果流过短路电流的次数较多，则导致开关损失变大；均造成图腾柱PFC电路的效率较低。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种图腾柱PFC电路、脉冲控制方法、空调器及存储介质，旨在解决现有图腾柱PFC电路的效率较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种图腾柱PFC电路，所述图腾柱PFC电路包括：

电桥电路，所述电桥电路设有连接为电桥形状的多个开关单元，所述电桥电路的输入端与交流电源相连接，输出端与负载相连接；

电抗器，所述电抗器设置在所述电桥电路与所述交流电源之间；

母线电容，所述母线电容与所述负载并联后与所述电桥电路的输出端电连接；

控制模块，所述控制模块用于在所述电桥电路输入端的输入电流小于或等于预设电流阈值时，根据所述电桥电路输入端的输入电压及所述输入电流的电流有效值，控制各个开关单元的开关状态以及各个开关单元的导通次数。

进一步地，在一实施方式中，所述电桥电路包括第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元及第四开关单元；

所述第一开关单元与所述第二开关单元串联连接形成第一支路，所述第三开关单元与所述第四开关单元串联连接形成第二支路，所述第一支路与第二支路并联连接形成所述电桥电路；

所述第一开关单元与所述第二开关单元的连接点经由所述电抗器与所述交流电源电连接；所述第三开关单元与所述第四开关单元的连接点与所述交流电源电连接；

所述第一开关单元与所述第三开关单元的连接点与所述母线电容的正极电连接；所述第二开关单元与所述第四开关单元的连接点与所述母线电容的负极电连接。

进一步地，在一实施方式中，所述控制模块包括：

电流检测单元，所述电流检测单元与所述电桥电路的输入端电连接，用于检测所述电桥电路的输入端的输入电流；

电压过零检测单元，所述电压过零检测单元与所述电桥电路的输入端电连接，用于检测电桥电路的输入端的输入电压；

控制单元，所述控制单元分别与所述电流检测单元及所述电压过零检测单元电连接；

所述控制单元用于在所述电桥电路输入端的输入电流小于或等于预设电流阈值时，根据所述电桥电路输入端的输入电压及所述输入电流的电流有效值，控制各个开关单元的开关状态以及各个开关单元的导通次数。

进一步地，在一实施方式中，所述控制模块还包括：与所述控制单元电连接的驱动单元；

所述控制单元还用于在所述电桥电路输入端的输入电流小于或等于预设电流阈值时，根据所述电桥电路输入端的输入电压及所述输入电流的电流有效值生成状态控制信号，并将所述状态控制信号发送至所述驱动单元；

所述驱动单元还用于根据接收到的状态控制信号，控制各个开关单元的开关状态以及各个开关单元的导通次数。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种脉冲控制方法，应用于上述的图腾柱PFC电路，所述脉冲控制方法包括以下步骤：

在电桥电路输入端的输入电流小于或等于预设电流阈值时，确定电桥电路输入端的输入电压当前是否存在正负切换；

在所述输入电压当前存在正负切换时，确定及所述输入电流的电流有效值是否大于第一预设电流；

在所述电流有效值大于第一预设电流时，确定所述第一开关单元与所述第二开关单元之间的交替导通次数为第一预设导通次数；

在正负切换后输入端的输入电压处于正半周期时，控制所述第一开关单元、第二开关单元及第三开关单元关断，控制所述第四开关单元导通，并基于第一预设导通次数控制第二开关单元、第一开关单元交替地导通/断开；

在正负切换后输入端的输入电压处于负半周期时，控制所述第一开关单元、第二开关单元及第四开关单元关断，控制所述第三开关单元导通，并基于第一预设导通次数控制第一开关单元、第二开关单元交替地导通/断开。

进一步地，在一实施方式中，所述第一预设导通次数为4，所述基于第一预设导通次数控制第二开关单元、第一开关单元交替地导通/断开的步骤包括：

在监测到所述输入端当前的输入电流大于零时，按照第二开关单元、第一开关单元的顺序，控制所述第一开关单元及第二开关单元交替地导通4次；

在监测到所述输入端当前的输入电流降低至零时，控制所述第一开关单元关断。

进一步地，在一实施方式中，所述基于第一预设导通次数控制第一开关单元、第二开关单元交替地导通/断开的步骤包括：

在监测到所述输入端当前的输入电流大于零时，按照第一开关单元、第二开关单元的顺序，控制所述第一开关单元及第二开关单元交替地导通4次；

在监测到所述输入端当前的输入电流降低至零时，控制所述第二开关单元关断。

进一步地，在一实施方式中，所述确定所述电流有效值是否大于第一预设电流的步骤之后，所述脉冲控制方法还包括：

在所述电流有效值小于或等于第一预设电流时，确定所述电流有效值是否大于第二预设电流；

在所述电流有效值大于第二预设电流时，确定所述第一开关单元与所述第二开关单元之间的交替导通次数为第二预设导通次数；

在正负切换后输入端的输入电压处于正半周期时，控制所述第一开关单元、第二开关单元及第三开关单元关断，控制所述第四开关单元导通，并基于第二预设导通次数控制第二开关单元、第一开关单元交替地导通/断开；

在正负切换后输入端的输入电压处于负半周期时，控制所述第一开关单元、第二开关单元及第四开关单元关断，控制所述第三开关单元导通，并基于第二预设导通次数控制第一开关单元、第二开关单元交替地导通/断开；

其中，所述第一预设电流大于所述第二预设电流，所述第一预设导通次数大于所述第二预设导通次数。

进一步地，在一实施方式中，所述确定所述电流有效值是否大于第二预设电流的步骤之后，所述脉冲控制方法还包括：

在所述电流有效值小于或等于第二预设电流时，确定正负切换后输入端的输入电压是否处于正半周期；

在正负切换后输入端的输入电压处于正半周期时，控制所述第一开关单元、第二开关单元及第三开关单元关断，控制所述第四开关单元导通，在监测到所述输入端当前的输入电流大于零时，控制所述第一开关单元导通，在监测到所述输入端当前的输入电流降低到零时，控制所述第一开关单元关断；

在正负切换后输入端的输入电压处于负半周期时，控制所述第一开关单元、第二开关单元及第四开关单元关断，控制所述第三开关单元导通，在监测到所述输入端当前的输入电流小于零时，控制所述第二开关单元导通，在监测到所述输入端当前的输入电流升高到零时，控制所述第二开关单元关断。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种空调器，所述空调器包括：上述图腾柱PFC电路、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的脉冲控制程序，所述脉冲控制程序被所述处理器执行时实现上述任一项所述的脉冲控制方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有脉冲控制程序，所述脉冲控制程序被处理器执行时实现上述任一项所述的脉冲控制方法的步骤。

本发明通过在电桥电路20输入端的输入电流小于或等于预设电流阈值时，控制模块10根据电桥电路20输入端的输入电压及输入电流的电流有效值，控制各个开关单元的开关状态以及各个开关单元的导通次数，实现了根据电流有效值为各个开关单元设置合适的导通次数，减少开关单元的开关次数，以减少流过短路电流的次数，能够在满足图腾柱PFC电路的电流谐波要求、改善图腾柱PFC电路的功率因数的前提下，减小开关损耗，提高图腾柱PFC电路的效率。

附图说明

图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境中空调器的结构示意图；

图2为本发明图腾柱PFC电路一实施例的电路结构示意图；

图3为本发明脉宽控制方法第一实施例的流程示意图；

图4为第一预设导通次数为4时交流电源电压Vs、电路电流Is、以及开关单元Q1～Q4的驱动脉冲的时间变化的示意图；

图5为第二预设导通次数为3时交流电源电压Vs、电路电流Is、以及开关单元Q1～Q4的驱动脉冲的时间变化的示意图；

图6为电流有效值大于第二预设电流时交流电源电压Vs、电路电流Is、以及开关单元Q1～Q4的驱动脉冲的时间变化的示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境中空调器的结构示意图。

如图1所示，该空调器可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

可选地，空调器还可以包括摄像头、RF(Radio Frequency，射频)电路，传感器、音频电路、WiFi模块等等。其中，传感器比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。当然，空调器还可配置陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器，在此不再赘述。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的空调器结构并不构成对空调器的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及PFC电路的切换程序。

在图1所示的空调器中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接客户端(用户端)，与客户端进行数据通信；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的PFC电路的切换程序。

在本实施例中，空调器包括：本发明实施例中的图腾柱PFC电路、存储器1005、处理器1001及存储在所述存储器1005上并可在所述处理器1001上运行的脉冲控制程序，其中，处理器1001调用存储器1005中存储的脉冲控制程序时，执行本申请实施例提供的脉冲控制方法。

本发明还提供一种图腾柱PFC电路，参照图2，图2为本发明图腾柱PFC电路一实施例的电路结构示意图。

在本实施例中，图腾柱PFC电路包括：电桥电路20、电抗器L、母线电容C及控制模块10。

电桥电路20设有连接为电桥形状的多个开关单元，该电桥电路20的输入端与交流电源相连接，输出端与负载相连接。

电抗器L设置在所述电桥电路20与所述交流电源之间。电抗器L积蓄从交流电源供给的电力作为能量，通过释放该能量来进行实现图腾柱PFC电路的升压和功率因数的改善。

母线电容C与负载并联后与电桥电路20的输出端电连接。

控制模块10用于在所述电桥电路输入端的输入电流小于或等于预设电流阈值时，根据所述电桥电路输入端的输入电压及所述输入电流的电流有效值，控制各个开关单元的开关状态以及各个开关单元的导通次数。

该控制模块10还用于在所述电桥电路20输入端的输入电流大于预设电流阈值时，控制电桥电路20中各个开关单元关断。

在本实施例中，在图腾柱PFC电路运行过程中，控制模块10可实时获取电桥电路20输入端的输入电流，并判断获取到的输入电流是否大于预设电流阈值，其中，在输入电流大于预设电流阈值时，该控制模块10控制电桥电路20中各个开关单元关断，以实现该图腾柱PFC电路的过流保护。在输入电流小于或等于预设电流阈值时，该控制模块10获取电桥电路20输入端的输入电压Vs及输入电流，并根据电桥电路20输入端的输入电压及输入电流的电流有效值，控制各个开关单元的开关状态以及各个开关单元的导通次数，进而在减小各个开关单元开关次数的同时，根据电流有效值为各个开关单元选择合适的导通次数，能够在满足图腾柱PFC电路的电流谐波要求、改善图腾柱PFC电路的功率因数的前提下，减少开关次数，以减小开关损耗提高效率。

其中，预设电流阈值可根据图腾柱PFC电路的需求进行合理设置。

进一步地，在一实施例中，电桥电路20包括第一开关单元Q1、第二开关单元Q2、第三开关单元Q3及第四开关单元Q4。

第一开关单元Q1与第二开关单元Q2串联连接形成第一支路，第三开关单元Q3与第四开关单元Q4串联连接形成第二支路，第一支路与第二支路并联连接形成所述电桥电路20。

第一开关单元Q1与第二开关单元Q2的连接点经由电抗器L与交流电源电连接；第三开关单元Q3与第四开关单元Q4的连接点与交流电源电连接。第一开关单元Q1与第三开关单元Q3的连接点与母线电容C的正极电连接；第二开关单元Q2与第四开关单元Q4的连接点与母线电容C的负极电连接。

具体地，第一开关单元Q1、第二开关单元Q2、第三开关单元Q3及第四开关单元Q4均可以为MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)，例如超结MOSFET、或者SiC-MOSFET。优选地，第一开关单元Q1的源极与第二开关单元Q2的漏极电连接，其连接点经由电抗器L与交流电源电连接；第三开关单元Q3的源极与第四开关单元Q4的漏极电连接，其连接点与交流电源电连接；第一开关单元Q1的漏极与第三开关单元Q3的漏极电连接，其连接点与母线电容C的正极电连接；第二开关单元Q2的源极与第四开关单元Q4的源极电连接，其连接点与母线电容C的负极电连接。

在第一开关单元Q1的内部具有寄生二极管。寄生二极管是在第一开关单元Q1的源极与漏极之间存在的pn结的部分。第一开关单元Q1的饱和电压(接通状态下的漏极源极间电压)低于寄生二极管的正向的电压降。由此，在第一开关单元Q1的源极漏极中流过电流与在寄生二极管中流过电流相比，电压降变小，甚至能够降低导通损失。易于理解地讲，在接通状态的第一开关单元Q1中流过电流与在断开状态的第一开关单元Q1中的寄生二极管中流过电流相比，使导通损失变小。此外，对于其他的开关单元Q2～Q4也可以说是也一样的。

进一步地，控制模块10包括：电流检测单元12、电压过零检测单元13及控制单元11。

该电流检测单元12与电桥电路20的输入端电连接，用于检测电桥电路20的输入端的输入电流；该电压过零检测单元13与电桥电路20的输入端电连接，用于检测电桥电路20的输入端的输入电压。

该控制单元11分别与电流检测单元12及所述电压过零检测单元13电连接。该控制单元11用于在电流检测单元12检测到的输入电流小于或等于预设电流阈值时，根据电流检测单元12检测到的输入电流、及所述输入电流的电流有效值，控制所述电桥电路20中各个开关单元的开关状态以及各个开关单元的导通次数。

优选地，又一实施例中，控制模块10还包括：与所述控制单元电连接的驱动单元14。

该控制单元11还用于在所述电流检测单元12检测到的输入电流小于或等于预设电流阈值时，根据电流检测单元12检测到的输入电流、及输入电流的电流有效值生成状态控制信号，并将状态控制信号发送至驱动单元14；该驱动单元14还用于根据接收到的状态控制信号控制所述电桥电路20中各个开关单元的开关状态以及各个开关单元的导通次数。

优选地，控制单元11还用于在所述电流检测单元12检测到的输入电流大于预设电流阈值时，发送关断控制信号至所述驱动单元14。该驱动单元14用于根据接收到的关断控制信号控制电桥电路20中各个开关单元关断，以实现图腾柱PFC电路的过流保护。

在其他实施例中，该控制模块10还包括母线电压检测单元15，该母线电压检测单元15与负载的输入端电连接，用于检测所述负载的母线电压。该母线电压检测单元15与控制单元11电连接，该控制单元11还用于在检测到的负载的母线电压处于预设范围外时，发送关断控制信号至驱动单元14，该驱动单元14用于根据接收到的关断控制信号控制电桥电路20中各个开关单元关断，以实现图腾柱PFC电路的中负载的过压/欠压保护。

本实施例提出的图腾柱PFC电路，通过在电桥电路20输入端的输入电流小于或等于预设电流阈值时，控制模块10根据电桥电路20输入端的输入电压及输入电流的电流有效值，控制各个开关单元的开关状态以及各个开关单元的导通次数，实现了根据电流有效值为各个开关单元设置合适的导通次数，减少开关单元的开关次数，以减少流过短路电流的次数，能够在满足图腾柱PFC电路的电流谐波要求、改善图腾柱PFC电路的功率因数的前提下，减小开关损耗，提高图腾柱PFC电路的效率。

本发明还提供一种脉宽控制方法，参照图3，图3为本发明脉宽控制方法第一实施例的流程示意图。

在本实施例中，该脉宽控制方法应用于上述实施例的图腾柱PFC电路。

该脉宽控制方法包括以下步骤：

步骤S110，在电桥电路输入端的输入电流小于或等于预设电流阈值时，确定电桥电路输入端的输入电压当前是否存在正负切换；

在本实施例中，图腾柱PFC电路的控制模块可实时采集电桥电路输入端的输入电流，在获取到电桥电路输入端的输入电流时，该控制模块确定电桥电路输入端的输入电流是否大于预设电流阈值，若电桥电路输入端的输入电流小于或等于预设电流阈值，则确定电桥电路输入端的输入电压当前是否存在正负切换。

在电桥电路输入端的输入电流小于或等于预设电流阈值时，实时获取电压过零检测单元检测到的输入电压(即交流电源电压Vs)，并判断该交流电源电压Vs是否进行了正负切换(即是否达到了过零)。

步骤S120，在所述输入电压当前存在正负切换时，确定及所述输入电流的电流有效值是否大于第一预设电流；

其中，该电流有效值可通过现有的方式获得。

步骤S130，在所述电流有效值大于第一预设电流时，确定所述第一开关单元与所述第二开关单元之间的交替导通次数为第一预设导通次数；

其中，第一预设电流可根据图腾柱PFC电路进行合理设置，为第一预设导通次数为第一开关单元与所述第二开关单元之间的交替导通次数。其中，在输入电压的正半周期，从第二开关单元导通-第二开关单元关断、第一开关单元导通为交替导通一次；在输入电压的负半周期，从第一开关单元导通-第一开关单元关断、第二开关单元导通为交替导通一次。

步骤S140，在正负切换后输入端的输入电压处于正半周期时，控制所述第一开关单元、第二开关单元及第三开关单元关断，控制所述第四开关单元导通，并基于第一预设导通次数控制第二开关单元、第一开关单元交替地导通/断开；

步骤S150，在正负切换后输入端的输入电压处于负半周期时，控制所述第一开关单元、第二开关单元及第四开关单元关断，控制所述第三开关单元导通，并基于第一预设导通次数控制第一开关单元、第二开关单元交替地导通/断开。

在正负切换后输入端的输入电压处于正半周期时，第三开关单元Q3关断、第四开关单元Q4，若第二开关单元Q2导通、第一开关单元Q1关断，此时图腾柱PFC电路进行改善功率因数的操作，流经图腾柱PFC电路的电路电流is(电桥电路输入端的输入电流)为短路电流，且该短路电流顺序流经交流电源-电抗器L-第二开关单元Q2-第四开关单元Q4-交流电源，此时电抗器L通过短路电流积蓄能量。相应的，在正负切换后输入端的输入电压处于负半周期时，第三开关单元Q3导通、第四开关单元Q4关断，若第二开关单元Q2关断、第一开关单元Q1导通，此时图腾柱PFC电路进行改善功率因数的操作，流经图腾柱PFC电路的电路电流is(电桥电路输入端的输入电流)为短路电流，且该短路电流顺序流经交流电源-第三开关单元Q3-第一开关单元Q1-电抗器L-交流电源，此时电抗器L通过短路电流积蓄能量。

在正负切换后输入端的输入电压处于正半周期时，第三开关单元Q3关断、第四开关单元Q4导通，若第二开关单元Q2关断、第一开关单元Q1导通，此时图腾柱PFC电路进行同步整流动作，图腾柱PFC电路中按照交流电源-电抗器L-第一开关单元Q1-母线电容C-第四开关单元Q4-交流电源的顺序流过电路电流is(电桥电路输入端的输入电流)，向母线电容C释放在电抗器L中积蓄的能量，对母线电容C的直流电压进行升压。相应的，在正负切换后输入端的输入电压处于负半周期时，第三开关单元Q3导通、第四开关单元Q4关断，若第二开关单元Q2导通、第一开关单元Q1关断，此时图腾柱PFC电路进行同步整流动作，图腾柱PFC电路中按照交流电源-第三开关单元Q3-母线电容C-第二开关单元Q2-电抗器L-交流电源的顺序流过电路电流is(电桥电路输入端的输入电流)，向母线电容C释放在电抗器L中积蓄的能量，对母线电容C的直流电压进行升压。

通过上述的短路电流，能够减小电流波形的失真，使电流波形接近正弦波，进而能够改善图腾柱PFC电路的功率因数，并且能够抑制与高次谐波电流相伴的高次谐波。并且，通过交流电源的电流有效值计算第二开关单元Q2或第一开关单元Q1的第一预设导通次数，能够合理控制各个开关导通/关断的次数，能够降低开关单元的导通损失，降低开关损耗，提高效率。

例如，在负载为空调器的压缩机时，随着转速的上升，压缩机的感应电压变高，压缩机变得难以驱动，但是通过交替地进行上述的“功率因数改善动作”以及“同步整流动作”来进行升压，能够提高电动机转速的允许限度。

在一实施例中，该步骤S140包括：在监测到所述输入端当前的输入电流大于零时，按照第二开关单元、第一开关单元的顺序，控制所述第一开关单元及第二开关单元交替地导通4次；在监测到所述输入端当前的输入电流降低至零时，控制所述第一开关单元关断。

又一实施例中，步骤S150包括：在监测到所述输入端当前的输入电流大于零时，按照第一开关单元、第二开关单元的顺序，控制所述第一开关单元及第二开关单元交替地导通4次；在监测到所述输入端当前的输入电流降低至零时，控制所述第二开关单元关断。

在正负切换后输入端的输入电压处于正半周期时，可通过电桥电路输入端的输入电流、或者负载的母线电压，确定第二开关单元导通时的各个脉宽，并预设第一开关单元导通时的各个脉宽；相应的，在监测到所述输入端当前的输入电流大于零时，可通过电桥电路输入端的输入电流、或者负载的母线电压，确定第一开关单元导通时的脉宽，并预设第二开关单元导通时的各个脉宽。

具体地，在采用电桥电路输入端的输入电流的方式时，在正负切换后输入端的输入电压处于正半周期时，控制所述第一开关单元、第二开关单元及第三开关单元关断，控制所述第四开关单元导通，基于第一预设时长内所述输入端的第一输入电流计算第一脉宽；在所述第四开关单元Q4的导通时长达到所述第一预设时长时，在所述第一脉宽内控制所述第二开关单元Q2导通；在所述第二开关单元Q2的导通时长达到所述第一脉宽时，在所述第二预设时长内控制所述第一开关单元Q1导通、所述第二开关单元Q2关断，并基于所述第二预设时长内所述输入端的第二输入电流计算第二脉宽；在所述第一开关单元Q1的导通时长达到所述第二预设时长时，在所述第二脉宽内控制所述第二开关单元Q2导通、所述第一开关单元Q1关断；在所述第二开关单元Q2的导通时长达到所述第二脉宽时，在所述第三预设时长内控制所述第一开关单元Q1导通、所述第二开关单元Q2关断，并基于所述第三预设时长内所述输入端的第三输入电流计算第三脉宽；在所述第一开关单元Q1的导通时长达到所述第三预设时长时，在所述第三脉宽内控制所述第二开关单元Q2导通、所述第一开关单元Q1关断；在所述第二开关单元Q2的导通时长达到所述第三脉宽时，在所述第四预设时长内控制所述第一开关单元Q1导通、所述第二开关单元Q2关断，并基于所述第四预设时长内所述输入端的第四输入电流计算第四脉宽；在所述第一开关单元Q1的导通时长达到所述第四预设时长时，在所述第四脉宽内控制所述第二开关单元Q2导通、所述第一开关单元Q1关断；在所述第二开关单元Q2的导通时长达到所述第三脉宽时，控制所述第一开关单元Q1导通、所述第二开关单元Q2关断；在监测到所述输入端当前的输入电流降低至零时，控制所述第一开关单元关断。

在控制所述第一开关单元Q1、第二开关单元Q2及第三开关单元Q3关断，并控制所述第四开关单元Q4导通时，获取第一预设时长内输入端的第一输入电流，而后根据该第一输入电流计算第一脉宽，其中，可以在第一预设时长内对输入端的输入电流进行随机采样得到第一输入电流，或者，在第一预设时长内设置多个采样时刻，得到多个采样时刻对应的输入电流，而后计算得到多个采样时刻对应的输入电流的均值，将该均值作为第一输入电流。具体地，可预先根据PFC电路的需求合理设置第一脉宽对应的预设最大脉宽及对应的第一预设电流、预设最小脉宽及对应的第二预设电流等参数，在获取到第一输入电流时，基于第一输入电流根据线性插值算法计算所述第一脉宽，进而合理设置第二开关单元Q2的第一脉宽，以合理调整图腾柱PFC电路中短路电流的持续时间。

需要说明的是，第四/三/二流的采集方式与第一输入电流类似。也可以为第第四/三/二脉宽设置与第一脉宽类似的计算方式，在此不再赘述。第三宽对应的预设最大脉宽、预设最大脉宽对应的预设电流、第第四/三/二脉宽对应的预设最小脉宽及预设最小脉宽对应的预设电流等参数，可以与第一脉宽的参数相同，也可以根据图腾柱PFC电路的需求设置不同的参数。

在负载的母线电压方式时，在正负切换后输入端的输入电压处于正半周期时，控制所述第一开关单元、第二开关单元及第三开关单元关断，控制所述第四开关单元导通；在所述第四开关单元的导通时长达到所述第一预设时长时，控制所述第二开关单元导通，并基于所述负载的第一母线电压计算第一脉宽；在所述第二开关单元的导通时长达到所述第一脉宽时，控制所述第一开关单元导通、所述第二开关单元关断；在所述第四开关单元的导通时长达到第一时长时，控制所述第二开关单元导通、所述第一开关单元关断，并基于所述负载的第二母线电压计算第二脉宽，其中，所述第一时长为所述第一预设时长与所述第二预设时长之和；在所述第二开关单元的导通时长达到所述第二脉宽时，控制所述第一开关单元导通、所述第二开关单元关断；在所述第四开关单元的导通时长达到第二时长时，控制所述第二开关单元导通、所述第一开关单元关断，并基于所述负载的第三母线电压计算第三脉宽，其中，所述第二时长为所述第三预设时长与所述第一时长之和；在所述第二开关单元的导通时长达到所述第三脉宽时，控制所述第一开关单元导通、所述第二开关单元关断；在所述第四开关单元的导通时长达到第三时长时，控制所述第二开关单元导通、所述第一开关单元关断，并基于所述负载的第四母线电压计算第四脉宽，其中，所述第二时长为所述第三预设时长与所述第二时长之和；在所述第二开关单元的导通时长达到所述第四脉宽时，控制所述第一开关单元导通、所述第二开关单元关断；在监测到所述输入端当前的输入电流降低至零时，控制所述第一开关单元关断。

可以将第二开关单元Q2导通时负载的母线电压瞬时值作为第一母线电压，或者，将第二开关单元Q2的导通时长达到预设时长时负载的母线电压瞬时值作为第一母线电压。在确定第一母线电压时，计算该第一母线电压与预设母线电压的电压差值，并基于电压差值获取第一脉宽，具体地，可预先存储电压差值的差值范围与脉宽的映射关系，或电压差值与脉宽的映射关系，在计算得到电压差值时，根据该映射关系查找该电压差值对应的第一脉宽，进而合理设置第二开关单元Q2的第一脉宽，以合理调整图腾柱PFC电路中短路电流的持续时间。

第四/三/二母线电压的采集方式与第一母线电压类似，第四/三/二脉宽的计算方式与第一脉宽的计算方式类似，在此不再赘述。其中，第一脉宽小于第二预设时长，第二脉宽小于第三预设时长，第三脉宽小于第四预设时长，还可设置第四预设时长，第四脉宽小于第五预设时长。

正负切换后输入端的输入电压处于负半周期时第一开关单元的控制方式，与正负切换后输入端的输入电压处于正半周期时第二开关单元的控制方式类似，再次不在赘述。

其中，该第一预设时长为第四开关单元Q4的导通时刻至输入端当前的输入电流大于零的时刻之间的时间间隔。

上述第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元及第四开关单元的控制过程可参照图4，图4为第一预设导通次数为4时交流电源电压Vs、电路电流Is、以及开关单元Q1～Q4的驱动脉冲的时间变化的示意图。

进一步地，另一实施例中，脉宽控制方法还包括：在所述电桥电路输入端的输入电流大于预设电流阈值时，分别控制所述第一开关单元Q1、第二开关单元Q2、第三开关单元Q3及所述第四开关单元Q4关断。

在本实施例中，在图腾柱PFC电路运行过程中，控制模块可实时获取采样电桥电路输入端的输入电流，并判断获取到的电桥电路输入端的输入电流的电流是否大于预设电流阈值，其中，在电桥电路输入端的输入电流大于预设电流阈值时，该控制模块控制电桥电路中各个开关单元关断，以实现该图腾柱PFC电路的过流保护。

进一步地，再一实施例中，该脉宽控制方法还包括：实时检测负载的母线电压，在检测到的负载的母线电压处于预设范围外时，控制电桥电路中各个开关单元关断，即分别控制所述第一开关单元Q1、第二开关单元Q2、第三开关单元Q3及所述第四开关单元Q4关断，以实现图腾柱PFC电路的中负载的过压/欠压保护。

本实施例提出的脉冲控制方法，通过在电桥电路输入端的输入电流小于或等于预设电流阈值时，确定电桥电路输入端的输入电压当前是否存在正负切换；接着在所述输入电压当前存在正负切换时，确定及所述交流电源的电流有效值是否大于第一预设电流；而后在所述电流有效值大于第一预设电流时，确定正负切换后输入端的输入电压是否处于正半周期，然后在正负切换后输入端的输入电压处于正半周期时，控制所述第一开关单元、第二开关单元及第三开关单元关断，控制所述第四开关单元导通，并基于第一预设导通次数控制第二开关单元、第一开关单元交替地导通/断开，或者在正负切换后输入端的输入电压处于负半周期时，控制所述第一开关单元、第二开关单元及第四开关单元关断，控制所述第三开关单元导通，并基于第一预设导通次数控制第一开关单元、第二开关单元交替地导通/断开，实现了根据电流有效值设置第一开关单元于第二开关单元之间的交替导通次数，减少开关单元的开关次数，进而能够合理设置图腾柱PFC电路中短路电流的次数，以减小电流波形的失真，改善图腾柱PFC电路的功率因数，并且能够抑制与高次谐波电流相伴的高次谐波，能够合理兼顾图腾柱PFC电路中功率因数的改善以及开关损耗，进而在降低电路中无用功功率的同时减小开关损耗，提高图腾柱PFC电路的效率。

基于第一实施例，提出本发明脉冲控制方法的第二实施例，在本实施例中，在步骤S120之后，该脉冲控制方法还包括：

步骤S160，在所述电流有效值小于或等于第一预设电流时，确定所述电流有效值是否大于第二预设电流；

步骤S170，在所述电流有效值大于第二预设电流时，确定正负切换后输入端的输入电压是否处于正半周期；

步骤S180，在正负切换后输入端的输入电压处于正半周期时，控制所述第一开关单元、第二开关单元及第三开关单元关断，控制所述第四开关单元导通，并基于第二预设导通次数控制第二开关单元、第一开关单元交替地导通/断开；

步骤S190，在正负切换后输入端的输入电压处于负半周期时，控制所述第一开关单元、第二开关单元及第四开关单元关断，控制所述第三开关单元导通，并基于第二预设导通次数控制第一开关单元、第二开关单元交替地导通/断开；

其中，所述第一预设电流大于所述第二预设电流，所述第一预设导通次数大于所述第二预设导通次数。

在本实施例中，第一开关单元及第二开关单元之间的交替导通控制方式，以及第一开关单元的第二开关单元的脉宽控制方式，与第一实施例中，第一开关单元及第二开关单元之间的控制方式类似，在此不在赘述。

本实施例中第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元及第四开关单元的控制过程可参照图5，图5为第二预设导通次数为3时交流电源电压Vs、电路电流Is、以及开关单元Q1～Q4的驱动脉冲的时间变化的示意图。

本实施例提出的脉冲控制方法，通过在所述电流有效值小于或等于第一预设电流时，确定所述电流有效值是否大于第二预设电流，接着在所述电流有效值大于第二预设电流时，确定所述第一开关单元与所述第二开关单元之间的交替导通次数为第二预设导通次数，而后在正负切换后输入端的输入电压处于正半周期时，控制所述第一开关单元、第二开关单元及第三开关单元关断，控制所述第四开关单元导通，并基于第二预设导通次数控制第二开关单元、第一开关单元交替地导通/断开，然后在正负切换后输入端的输入电压处于负半周期时，控制所述第一开关单元、第二开关单元及第四开关单元关断，控制所述第三开关单元导通，并基于第二预设导通次数控制第一开关单元、第二开关单元交替地导通/断开，实现了根据电流有效值设置第一开关单元于第二开关单元之间的交替导通次数，进一步减少开关单元的开关次数，进而能够合理设置图腾柱PFC电路中短路电流的次数，以减小电流波形的失真，能够改善图腾柱PFC电路的功率因数，并且能够抑制与高次谐波电流相伴的高次谐波，降低开关损耗、提高效率的同时，合理兼顾图腾柱PFC电路的功率因数。

基于第二实施例，提出本发明脉冲控制方法的第三实施例，在本实施例中，在步骤S160之后，该脉冲控制方法还包括：

步骤S200，在所述电流有效值小于或等于第二预设电流时，确定正负切换后输入端的输入电压是否处于正半周期；

步骤S210，在正负切换后输入端的输入电压处于正半周期时，控制所述第一开关单元、第二开关单元及第三开关单元关断，控制所述第四开关单元导通，在监测到所述输入端当前的输入电流大于零时，控制所述第一开关单元导通，在监测到所述输入端当前的输入电流降低到零时，控制所述第一开关单元关断；

步骤S220，在正负切换后输入端的输入电压处于负半周期时，控制所述第一开关单元、第二开关单元及第四开关单元关断，控制所述第三开关单元导通，在监测到所述输入端当前的输入电流小于零时，控制所述第二开关单元导通，在监测到所述输入端当前的输入电流升高到零时，控制所述第二开关单元关断。

在本实施例中，若电流有效值小于或等于第二预设电流，则在输入电压的正半周期，控制第四开关单元导通，并在输入电流大于零的区间内控制第一开关单元导通，在输入电压的负半周期，控制第三开关单元导通，并在输入电流小于零的区间内控制第二开关单元导通，进而实现图腾柱PFC电路的同步整流，从而降低各个开关单元的开关(导通)损耗。

本实施例中第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元及第四开关单元的控制过程可参照图6，图6为电流有效值大于第二预设电流时交流电源电压Vs、电路电流Is、以及开关单元Q1～Q4的驱动脉冲的时间变化的示意图。

本实施例提出的脉冲控制方法，通过在所述电流有效值小于或等于第二预设电流时，在输入电压的正半周期，控制第四开关单元导通，并在输入电流大于零的区间内控制第一开关单元导通，在输入电压的负半周期，控制第三开关单元导通，并在输入电流小于零的区间内控制第二开关单元导通，能够实现图腾柱PFC电路的同步整流，从而降低各个开关单元的开关(导通)损耗。

此外，本发明实施例还提出一种存储介质，即计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有脉冲控制程序，所述脉宽控制程序被处理器执行时实现上述脉冲控制方法的步骤。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种图腾柱PFC电路，其特征在于，所述图腾柱PFC电路包括：

电桥电路，所述电桥电路设有连接为电桥形状的多个开关单元，所述电桥电路的输入端与交流电源相连接，输出端与负载相连接；

电抗器，所述电抗器设置在所述电桥电路与所述交流电源之间；

母线电容，所述母线电容与所述负载并联后与所述电桥电路的输出端电连接；

控制模块，所述控制模块用于在所述电桥电路输入端的输入电流小于或等于预设电流阈值时，根据所述电桥电路输入端的输入电压及所述输入电流的电流有效值，控制各个开关单元的开关状态以及各个开关单元的导通次数。

2.如权利要求1所述的图腾柱PFC电路，其特征在于，所述电桥电路包括第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元及第四开关单元；

所述第一开关单元与所述第二开关单元串联连接形成第一支路，所述第三开关单元与所述第四开关单元串联连接形成第二支路，所述第一支路与第二支路并联连接形成所述电桥电路；

所述第一开关单元与所述第二开关单元的连接点经由所述电抗器与所述交流电源电连接；所述第三开关单元与所述第四开关单元的连接点与所述交流电源电连接；

所述第一开关单元与所述第三开关单元的连接点与所述母线电容的正极电连接；所述第二开关单元与所述第四开关单元的连接点与所述母线电容的负极电连接。

3.如权利要求1所述的图腾柱PFC电路，其特征在于，所述控制模块包括：

电流检测单元，所述电流检测单元与所述电桥电路的输入端电连接，用于检测所述电桥电路的输入端的输入电流；

电压过零检测单元，所述电压过零检测单元与所述电桥电路的输入端电连接，用于检测电桥电路的输入端的输入电压；

控制单元，所述控制单元分别与所述电流检测单元及所述电压过零检测单元电连接；

所述控制单元用于在所述电桥电路输入端的输入电流小于或等于预设电流阈值时，根据所述电桥电路输入端的输入电压及所述输入电流的电流有效值，控制各个开关单元的开关状态以及各个开关单元的导通次数。

4.如权利要求3所述的图腾柱PFC电路，其特征在于，所述控制模块还包括：与所述控制单元电连接的驱动单元；

所述控制单元还用于在所述电桥电路输入端的输入电流小于或等于预设电流阈值时，根据所述电桥电路输入端的输入电压及所述输入电流的电流有效值生成状态控制信号，并将所述状态控制信号发送至所述驱动单元；

所述驱动单元还用于根据接收到的状态控制信号，控制各个开关单元的开关状态以及各个开关单元的导通次数。

5.一种脉冲控制方法，其特征在于，应用于权利要求2所述的图腾柱PFC电路，所述脉冲控制方法包括以下步骤：

在电桥电路输入端的输入电流小于或等于预设电流阈值时，确定电桥电路输入端的输入电压当前是否存在正负切换；

在所述输入电压当前存在正负切换时，确定及所述输入电流的电流有效值是否大于第一预设电流；

在所述电流有效值大于第一预设电流时，确定所述第一开关单元与所述第二开关单元之间的交替导通次数为第一预设导通次数；

在正负切换后输入端的输入电压处于正半周期时，控制所述第一开关单元、第二开关单元及第三开关单元关断，控制所述第四开关单元导通，并基于第一预设导通次数控制第二开关单元、第一开关单元交替地导通/断开；

在正负切换后输入端的输入电压处于负半周期时，控制所述第一开关单元、第二开关单元及第四开关单元关断，控制所述第三开关单元导通，并基于第一预设导通次数控制第一开关单元、第二开关单元交替地导通/断开。

6.如权利要求5所述的脉冲控制方法，其特征在于，所述第一预设导通次数为4，所述基于第一预设导通次数控制第二开关单元、第一开关单元交替地导通/断开的步骤包括：

在监测到所述输入端当前的输入电流大于零时，按照第二开关单元、第一开关单元的顺序，控制所述第一开关单元及第二开关单元交替地导通4次；

在监测到所述输入端当前的输入电流降低至零时，控制所述第一开关单元关断。

7.如权利要求6所述的脉冲控制方法，其特征在于，所述基于第一预设导通次数控制第一开关单元、第二开关单元交替地导通/断开的步骤包括：

在监测到所述输入端当前的输入电流大于零时，按照第一开关单元、第二开关单元的顺序，控制所述第一开关单元及第二开关单元交替地导通4次；

在监测到所述输入端当前的输入电流降低至零时，控制所述第二开关单元关断。

8.如权利要求5-7中任一项所述的脉冲控制方法，其特征在于，所述确定所述电流有效值是否大于第一预设电流的步骤之后，所述脉冲控制方法还包括：

在所述电流有效值小于或等于第一预设电流时，确定所述电流有效值是否大于第二预设电流；

在所述电流有效值大于第二预设电流时，确定所述第一开关单元与所述第二开关单元之间的交替导通次数为第二预设导通次数；

在正负切换后输入端的输入电压处于正半周期时，控制所述第一开关单元、第二开关单元及第三开关单元关断，控制所述第四开关单元导通，并基于第二预设导通次数控制第二开关单元、第一开关单元交替地导通/断开；

在正负切换后输入端的输入电压处于负半周期时，控制所述第一开关单元、第二开关单元及第四开关单元关断，控制所述第三开关单元导通，并基于第二预设导通次数控制第一开关单元、第二开关单元交替地导通/断开；

其中，所述第一预设电流大于所述第二预设电流，所述第一预设导通次数大于所述第二预设导通次数。

9.如权利要求8所述的脉冲控制方法，其特征在于，所述确定所述电流有效值是否大于第二预设电流的步骤之后，所述脉冲控制方法还包括：

在所述电流有效值小于或等于第二预设电流时，确定正负切换后输入端的输入电压是否处于正半周期；

在正负切换后输入端的输入电压处于正半周期时，控制所述第一开关单元、第二开关单元及第三开关单元关断，控制所述第四开关单元导通，在监测到所述输入端当前的输入电流大于零时，控制所述第一开关单元导通，在监测到所述输入端当前的输入电流降低到零时，控制所述第一开关单元关断；

在正负切换后输入端的输入电压处于负半周期时，控制所述第一开关单元、第二开关单元及第四开关单元关断，控制所述第三开关单元导通，在监测到所述输入端当前的输入电流小于零时，控制所述第二开关单元导通，在监测到所述输入端当前的输入电流升高到零时，控制所述第二开关单元关断。

10.一种空调器，其特征在于，所述空调器包括：权利要求2所述的图腾柱PFC电路、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的脉冲控制程序，所述脉冲控制程序被所述处理器执行时实现如权利要求5至9中任一项所述的脉冲控制方法的步骤。

11.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有脉冲控制程序，所述脉冲控制程序被处理器执行时实现如权利要求5至9中任一项所述的脉冲控制方法的步骤。