CN108923634A - 多相交错pfc电路中运行通道数量的确定和管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及功率因数校正领域,具体涉及一种多相交错PFC电路中运行通道数量的确定和管理方法,旨在为确定运行通道数量和功率区间的匹配关系提供有效的解决方案。本发明的运行通道数量确定方法,将PF值和系统效率作为评价依据。首先在从零到预设的最大输出功率范围内划分出多个功率区间;然后遍历所有可能的通道数量,并调节负载大小使得多相交错PFC电路的输出功率值在各个功率区间内变化,获取多个不同输出功率值对应的评价数据;接下来将获取的全部评价数据按对应的功率区间不同进行分类;根据分类后的评价数据分别为每个功率区间确定与之匹配的运行通道数量。本发明使功率区间与通道数量建立最佳匹配关系,可以有效提高PF值和效率。

Description

多相交错PFC电路中运行通道数量的确定和管理方法
技术领域
本发明涉及功率因数校正领域,具体涉及一种多相交错PFC电路中运行通道数量的确定和管理方法。
背景技术
目前,直流变频空调因为良好的节能性、精确控温、超低温启动、快速制热等特点而越来越受到消费者的喜爱。在空调变频控制系统中,220V的交流电源经过整流桥整流、大功率晶体管逆变,结果在输入输出回路中产生电流高次谐波。电流谐波会造成电网电压的严重畸变、功率因数降低等多种问题。
现在的直流变频空调大多采用功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)电路,既能提高电源的功率因数,又降低了电源整流回路的谐波电压。采用三相交错PFC是其中一种解决方案,但是采用三相交错PFC时,通道管理方案很难确定,而PFC的开启和关闭条件选择不当会导致PFC工作异常,影响PFC的效率和PF值。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题,本发明提出了一种多相交错PFC电路中运行通道数量的确定和管理方法,提高了PF值和系统效率。
本发明的一方面,提出一种多相交错PFC电路中运行通道数量的确定方法,所述确定方法包括:
依次开启不同数量的通道,并获取每种通道数量下多个不同输出功率值对应的PF值及系统效率;
根据获取的PF值及系统效率,确定输出功率值与通道数量的匹配关系。
优选地,“依次开启不同数量的通道,并获取每种通道数量下多个不同输出功率值对应的PF值及系统效率”的步骤包括:
在从零到预设的最大输出功率范围内划分出多个功率区间;
遍历所有可能的通道数量,并调节负载大小使得所述多相交错PFC电路的输出功率值在各功率区间内变化,在每种通道数量下获取多个不同输出功率值对应的评价数据,所述评价数据包括PF值及系统效率。
优选地,“根据获取的PF值及系统效率,确定输出功率值与通道数量的匹配关系”的步骤包括:
将获取的全部评价数据,按对应的功率区间不同进行分类;
根据分类后的评价数据,分别为每个功率区间确定通道数量。
优选地,“根据分类后的评价数据,分别为每个功率区间确定通道数量”的步骤包括:
从该功率区间对应的所述评价数据中筛选出PF值大于或等于预设的PF阈值的所述评价数据;在筛选出的所述评价数据中,选取其中系统效率最高的评价数据;将获取该评价数据时开启的通道数量作为与该功率区间匹配的通道数量。
所述功率区间的个数为3时,“在从零到预设的最大输出功率范围内划分出多个功率区间”的步骤具体包括:
在从零到预设的最大输出功率范围内均匀地划分出M个功率段;
按照功率值从小到大的顺序将所述M个功率段分为三组,将每组功率段所组成的功率范围作为一个功率区间;所述功率区间按功率值从小到大分别为:第一功率区间、第二功率区间、第三功率区间。
所述多相交错PFC电路的相数为3时,“遍历所有可能的通道数量,并调节负载大小使得所述多相交错PFC电路的输出功率值在各功率区间内变化,在每种通道数量下获取多个不同输出功率值对应的评价数据”的步骤具体包括:
控制1个PFC通道运行,调节负载大小,令所述多相交错PFC电路的输出功率在所述第一功率区间内变化;并选取其中N1个不同的输出功率值,分别获取每个输出功率值对应的评价数据;所述评价数据包括:PF值及系统效率;
控制2个PFC通道同时运行,调节负载大小,令所述多相交错PFC电路的输出功率在所述第一功率区间和所述第二功率区间组成的范围内变化,并选取其中N2个不同的输出功率值,分别获取每个输出功率值对应的评价数据;
控制3个PFC通道同时运行,调节负载大小,令所述多相交错PFC电路的输出功率在从零到预设的最大输出功率范围内变化,并选取其中N3个不同的输出功率值,分别获取每个输出功率值对应的评价数据。
优选地,所述第一功率区间、所述第二功率区间和所述第三功率区间分别包含M1、M2和M3个功率段,且M1+M2+M3=M;
相应地,
控制1个PFC通道运行时,选取的N1个不同的输出功率值分别为所述第一功率区间内每个功率段的最大值,且N1=M1
控制2个PFC通道运行时,选取的N2个不同的输出功率值分别为所述第一功率区间和所述第二功率区间所组成的范围内每个功率段的最大值,且N2=M1+M2
控制3个PFC通道运行时,选取的N3个不同的输出功率值分别为所述M个功率段中每个功率段的最大值,且N3=M。
优选地,所述多相交错PFC电路用于变频空调设备;
相应地,所述负载为逆变器和压缩机。
本发明的另一方面,提出一种多相交错PFC电路中运行通道数量的管理方法,所述方法包括:
基于上面所述的多相交错PFC电路中运行通道数量的确定方法,预先确定不同功率区间匹配的通道数量;
获取所述多相交错PFC电路的输出功率,并根据该输出功率所在功率区间,控制相应数量的通道运行。
本发明的第三方面,提出一种控制设备,包括处理器和存储器;
所述处理器适于执行程序;所述存储器适于存储该程序;所述程序适于由所述处理器加载并执行,以实现上面所述的多相交错PFC电路中运行通道数量的确定方法或上面所述的多相交错PFC电路中运行通道数量的管理方法。
与最接近的现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
本发明提出的一种多相交错PFC电路中运行通道数量的确定方法,将PF值和系统效率作为评价输出功率与通道数量是否匹配的依据。首先在从零到预设的最大输出功率范围内划分出多个功率区间;然后遍历所有可能的通道数,并调节负载大小使得多相交错PFC电路的输出功率值在各个功率区间内变化;与此同时,在开启每种通道数量时,均在不同的功率区间中获取多个不同输出功率值对应的评价数据;接下来将获取的全部评价数据,按对应的功率区间不同进行分类;最后根据分类后的评价数据,分别为每个功率区间确定与之匹配的运行通道数量。通过上述方法,本发明详细比较每种通道数量所适宜的输出功率范围,使功率区间与通道数量建立最佳匹配关系。根据这种匹配关系进行运行通道的管理,可以有效提高多相交错PFC电路的PF值和效率。
附图说明
图1是本发明实施例中一种多相交错PFC电路中运行通道数量的确定方法的主要步骤示意图;
图2是本发明实施例中另一种多相交错PFC电路中运行通道数量的确定方法的主要步骤示意图;
图3是本发明实施例中一种变频空调设备中三相交错PFC电路的原理示意图;
图4是本发明实施例中一种三相交错PFC电路中运行通道数量的确定方法的主要步骤示意图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是,这些实施方式仅用于解释本发明的技术原理,并非旨在限制本发明的保护范围。
本发明提出的多相交错PFC电路中运行通道数量的确定方法,主要思路如下:
开启不同数量的通道,并调节负载大小使输出功率发生变化,同时选取一些功率值,获取与该功率值对应的一组评价数据:PF值及系统效率;将PF值和系统效率作为评价输出功率与通道数量是否匹配的依据。在评价过程中,以功率区间为单位,首先以PF值为评价依据,筛选出其中PF值大于或等于预设的PF阈值(本实施例中为0.98)的评价数据;再以系统效率为评价依据,从筛选出的数据中选取系统效率最高的那一组评价数据;将获取该组数据时实际运行的通道数量作为与该功率区间相匹配的运行通道数。
参阅附图1,图1示例性示出了本发明一种多相交错PFC电路中运行通道数量的确定方法的主要步骤。如图1所示,本实施例的确定方法包括步骤A1-A2:
步骤A1,依次开启不同数量的通道,并获取每种通道数量下多个不同输出功率值对应的PF值及系统效率;
步骤A2,根据获取的PF值及系统效率,确定输出功率值与通道数量的匹配关系。
继续参阅附图2,图2示例性示出了本发明另一种多相交错PFC电路中运行通道数量的确定方法的主要步骤。如图2所示,该确定方法包括步骤B1-B4:
步骤B1,在从零到预设的最大输出功率范围内划分出多个功率区间;
步骤B2,遍历所有可能的通道数,并调节负载大小使得多相交错PFC电路的输出功率值在各个功率区间内变化;与此同时,在开启每种通道数量时,均获取多个不同输出功率值(这些功率值分布在不同的功率区间中)对应的评价数据;
步骤B3,将获取的全部评价数据,按对应的功率区间不同进行分类;
步骤B4,根据分类后的评价数据,分别为每个功率区间确定通道数量:从该功率区间对应的评价数据中筛选出PF值大于或等于预设的PF阈值的评价数据;在筛选出的评价数据中,选取其中系统效率最高的评价数据;将获取该评价数据时开启的通道数量作为与该功率区间匹配的通道数量。
下面我们以变频空调设备中的三相交错PFC电路为例进行说明,该电路的负载为逆变器和压缩机。
参阅附图3,图3示例性示出了一种变频空调设备中三相交错PFC电路的原理图。如图3所示,控制器可以通过驱动IGBT1、IGBT2、IGBT3来分别控制三个PFC通道运行,用360度除以运行通道的数量来决定相位差,例如两个通道运行时相位差为180度,三个通道运行时相位差为120度。在实际应用中,由于负载的变化,有时打开一个通道能获得更好的功率因数校正效果,有时则需要打开两个或三个通道。因此,需要解决如何根据负载变化而确定运行通道数量,使得PFC电路的PF值和效率达到最佳。
继续参阅附图4,图4示例性示出了本发明一种三相交错PFC电路中运行通道数量的确定方法的主要步骤。如图4所示,本实施例的确定方法包括步骤C1-C6:
在步骤C1中,在从零到预设的最大输出功率范围内均匀地划分出M个功率段;按照功率值从小到大的顺序将M个功率段分为三组,将每组功率段所组成的功率范围作为一个功率区间。这3个功率区间按功率值从小到大分别为:第一功率区间、第二功率区间、第三功率区间。这3个功率区间分别包含M1、M2和M3个功率段,且M1+M2+M3=M。
在步骤C2中,控制1个PFC通道运行,调节负载大小,令多相交错PFC电路的输出功率在第一功率区间内变化;并选取其中N1个不同的输出功率值,分别获取每个输出功率值对应的评价数据。
本步骤中选取的N1个不同的输出功率值分别为第一功率区间内每个功率段的最大值,所以N1=M1
在步骤C3中,控制2个PFC通道同时运行,调节负载大小,令多相交错PFC电路的输出功率在第一功率区间和第二功率区间组成的范围内变化,并选取其中N2个不同的输出功率值,分别获取每个输出功率值对应的评价数据。
本步骤中选取的N2个不同的输出功率值分别为第一功率区间和第二功率区间所组成的范围内每个功率段的最大值,所以N2=M1+M2
在步骤C4中,控制3个PFC通道同时运行,调节负载大小,令多相交错PFC电路的输出功率在从零到预设的最大输出功率范围内变化,并选取其中N3个不同的输出功率值,分别获取每个输出功率值对应的评价数据。
在步骤C5中,将获取的全部评价数据,按对应的功率区间不同进行分类。
在步骤C6中,根据分类后的评价数据,分别为每个功率区间确定通道数量:从该功率区间对应的评价数据中筛选出PF值大于或等于预设的PF阈值的评价数据;在筛选出的评价数据中,选取其中系统效率最高的评价数据;将获取该评价数据时开启的通道数量作为与该功率区间匹配的通道数量。
本步骤中选取的N3个不同的输出功率值分别为M个功率段中每个功率段的最大值,所以N3=M。
本实施例中,在从零到预设的最大输出功率范围内划分了30个功率段(即M=30),又将这30个功率段分成了3组,也就是三个功率区间。其中,第一功率区间包含第1-15段,第二功率区间包含第16-25段,第三功率区间包含第26-30段,即M1=15、M2=10和M3=5。需要说明的是,功率段的数量和功率区间的数量都可以根据实际情况进行调整。
上述实施例中虽然将各个步骤按照上述先后次序的方式进行了描述,但是本领域技术人员可以理解,为了实现本实施例的效果,不同的步骤之间不必按照这样的次序执行,其可以同时(并行)执行或以颠倒的次序执行,这些简单的变化都在本发明的保护范围之内。
基于上述运行通道数量确定方法的实施例,本发明还提出一种多相交错PFC电路中运行通道数量的管理方法的实施例,主要包括以下步骤:
基于上面所述的多相交错PFC电路中运行通道数量的确定方法,预先确定不同功率区间匹配的通道数量;
获取多相交错PFC电路的输出功率,并根据该输出功率所在功率区间,控制相应数量的通道运行。
进一步地,基于上述运行通道数量确定方法的实施例和运行通道管理方法的实施例,本发明还提出一种控制设备的实施例,包括处理器和存储器;所述处理器适于执行程序;所述存储器适于存储该程序;所述程序适于由所述处理器加载并执行,以实现上面所述的多相交错PFC电路中运行通道数量的确定方法或实现上面所述的多相交错PFC电路中运行通道数量的管理方法。
本领域技术人员应该能够意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的方法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多相交错PFC电路中运行通道数量的确定方法,其特征在于,所述确定方法包括:
依次开启不同数量的通道,并获取每种通道数量下多个不同输出功率值对应的PF值及系统效率;
根据获取的PF值及系统效率,确定输出功率值与通道数量的匹配关系。
2.根据权利要求1所述的多相交错PFC电路中运行通道数量的确定方法,其特征在于,“依次开启不同数量的通道,并获取每种通道数量下多个不同输出功率值对应的PF值及系统效率”的步骤包括:
在从零到预设的最大输出功率范围内划分出多个功率区间;
遍历所有可能的通道数量,并调节负载大小使得所述多相交错PFC电路的输出功率值在各功率区间内变化,在每种通道数量下获取多个不同输出功率值对应的评价数据,所述评价数据包括PF值及系统效率。
3.根据权利要求2所述的多相交错PFC电路中运行通道数量的确定方法,其特征在于,“根据获取的PF值及系统效率,确定输出功率值与通道数量的匹配关系”的步骤包括:
将获取的全部评价数据,按对应的功率区间不同进行分类;
根据分类后的评价数据,分别为每个功率区间确定通道数量。
4.根据权利要求3所述的多相交错PFC电路中运行通道数量的确定方法,其特征在于,“根据分类后的评价数据,分别为每个功率区间确定通道数量”的步骤包括:
从该功率区间对应的所述评价数据中筛选出PF值大于或等于预设的PF阈值的所述评价数据;
在筛选出的所述评价数据中,选取其中系统效率最高的评价数据;
将获取该评价数据时开启的通道数量作为与该功率区间匹配的通道数量。
5.根据权利要求2所述的多相交错PFC电路中运行通道数量的确定方法,其特征在于,所述功率区间的个数为3;
相应地,“在从零到预设的最大输出功率范围内划分出多个功率区间”的步骤具体包括:
在从零到预设的最大输出功率范围内均匀地划分出M个功率段;
按照功率值从小到大的顺序将所述M个功率段分为三组,将每组功率段所组成的功率范围作为一个功率区间;所述功率区间按功率值从小到大分别为:第一功率区间、第二功率区间、第三功率区间。
6.根据权利要求5所述的多相交错PFC电路中运行通道数量的确定方法,其特征在于,所述多相交错PFC电路的相数为3;
相应地,“遍历所有可能的通道数量,并调节负载大小使得所述多相交错PFC电路的输出功率值在各功率区间内变化,在每种通道数量下获取多个不同输出功率值对应的评价数据”的步骤具体包括:
控制1个PFC通道运行,调节负载大小令所述多相交错PFC电路的输出功率在所述第一功率区间内变化;并选取其中N1个不同的输出功率值,分别获取每个输出功率值对应的评价数据;
控制2个PFC通道同时运行,调节负载大小令所述多相交错PFC电路的输出功率在所述第一功率区间和所述第二功率区间组成的范围内变化,并选取其中N2个不同的输出功率值,分别获取每个输出功率值对应的评价数据;
控制3个PFC通道同时运行,调节负载大小令所述多相交错PFC电路的输出功率在从零到预设的最大输出功率范围内变化,并选取其中N3个不同的输出功率值,分别获取每个输出功率值对应的评价数据。
7.根据权利要求6所述的多相交错PFC电路中运行通道数量的确定方法,其特征在于,所述第一功率区间、所述第二功率区间和所述第三功率区间分别包含M1、M2和M3个功率段,且M1+M2+M3=M;
相应地,
控制1个PFC通道运行时,选取的N1个不同的输出功率值分别为所述第一功率区间内每个功率段的最大值,且N1=M1
控制2个PFC通道运行时,选取的N2个不同的输出功率值分别为所述第一功率区间和所述第二功率区间所组成的范围内每个功率段的最大值,且N2=M1+M2
控制3个PFC通道运行时,选取的N3个不同的输出功率值分别为所述M个功率段中每个功率段的最大值,且N3=M。
8.根据权利要求2-7中任一项所述的多相交错PFC电路中运行通道数量的确定方法,其特征在于,所述多相交错PFC电路用于变频空调设备;
相应地,所述负载为逆变器和压缩机。
9.一种多相交错PFC电路中运行通道数量的管理方法,其特征在于,所述管理方法包括以下步骤:
基于权利要求1-8中任一项所述的多相交错PFC电路中运行通道数量的确定方法,预先确定不同功率区间匹配的通道数量;
获取所述多相交错PFC电路的输出功率,并根据该输出功率所在功率区间,控制相应数量的通道运行。
10.一种控制设备,包括处理器和存储器;
所述处理器适于执行程序;
所述存储器适于存储该程序;
其特征在于,所述程序适于由所述处理器加载并执行,以实现权利要求1-8中任一项所述的多相交错PFC电路中运行通道数量的确定方法或权利要求9中所述的多相交错PFC电路中运行通道数量的管理方法。
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