CN111092547A - 一种pfc抖频控制方法、系统及电器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种PFC抖频控制方法、系统及电器,所述PFC抖频控制方法包括:控制PFC频率抖动模块通过PFC载波抖频函数产生一个随时间周期性变化的PFC载波频率;获取市电电压信号的相位,控制所述PFC载波抖频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和最大频率点与所述市电电压信号的过零点相位相对应,所述PFC载波频率函数的过零点相位和所述市电电压信号的最小频率点和最大频率点相对应。本发明可以有效降低PFC电路中IGBT或MOS等功率器件的电应力,降低开关损耗;并能有效抑制家电或电源等产品的电磁噪声,降低其对外界的电磁干扰。
Description
技术领域
本发明涉及家电控制领域,具体涉及一种PFC抖频控制方法、系统及电器。
背景技术
现有的数字PFC(Power Factor Correction,功率因数校正)控制技术中,数字PFC采用固定载波频率控制,PFC控制电路中的大功率半导体器件(IGBT、MOS、快速二极管等)工作在固定的频率点上,此类器件在开关过程中产生大量的电磁噪声可能从线路传导干扰也可能从空间进行辐射干扰,很难通过滤波电路或结构屏蔽的办法进行有效抑制。统计发现,PFC载频频率或载频的倍频的电磁干扰尤为突出。
专利号为CN201610412431.8的中国发明专利提供了PFC载波频率在基础频率的基础叠加按三角波、正弦波、梯形波调制的变载波频率控制方法,可在一定程度上抑制电磁噪音并降低电磁干扰,但其在交流输入电压峰值附件仍然高频开关功率器件,IGBT或MOS等开关器件电应力大,开关损耗较大,电磁干扰抑制效果不明显。
专利号为CN201210265036.3的中国发明专利公开了一种基于载波变频技术的空间矢量调制方法,是在进空间矢量调制时,载波频率在特定状态下插入瞬态变频,将载波频率短时倍频至2fc,或短时降频至2fc/3。这个方法可以有效抑制偶次谐波分量输出,但仍然存在IGBT或MOS等开关器件电应力大,开关损耗较大,电磁干扰抑制效果不明显的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处而提供一种PFC抖频控制方法、系统及电器,可以有效降低PFC电路中功率器件的电应力,降低开关损耗并抑制电磁干扰。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
第一方面,本发明提供了一种PFC抖频控制方法,包括:
控制PFC频率抖动模块通过PFC载波抖频函数产生一个随时间周期性变化的PFC载波频率;
获取市电电压信号的相位,控制所述PFC载波抖频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和最大频率点与所述市电电压信号的过零点相位相对应,所述PFC载波频率函数的过零点相位和所述市电电压信号的最小频率点和最大频率点相对应。
进一步地,所述PFC抖频控制方法还包括:
每过一个计时周期Δt更新一次PFC载波频率;
根据所述PFC载波频率更新对应的PFC驱动参数;
PFC驱动运行模块以更新后的PFC驱动参数运行。
进一步地,所述PFC载波频率函数具体为:
F = F0 * |COS(ωt)|;
其中:F为抖频后的PFC载波频率;F0为PFC的初始载波频率;ωt为载波抖动函数的相位。
进一步地,所述市电电压信号的波形函数具体为:
U = U0 * SIN(ωt);
其中:U为市电电压信号的瞬时值;U0为市电电压信号的幅值;ωt为市电电压信号的相位。
进一步地,当PFC启动后,在小于计时周期Δt的时间内,PFC以初始载波频率F0和与初始载波频率F0对应的驱动参数驱动运行。
第二方面,本发明还提供一种PFC防抖控制系统,所述PFC防抖控制系统用于实现第一方面所述的PFC防抖控制方法。
进一步地,所述PFC防抖控制系统包括:
PFC频率抖动模块,用于通过PFC载波抖频函数产生一个随时间周期性变化的PFC载波频率;
PFC控制模块:用于检测市电电压信号的相位,控制所述PFC载波抖频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和最大频率点与所述市电电压信号的过零点相位相对应,所述PFC载波频率函数的过零点相位和所述市电电压信号的最小频率点和最大频率点相对应。
进一步地,所述PFC防抖控制系统还包括:
PFC驱动参数自适应模块,根据周期性变化的PFC载频频率,自动计算生成与所述PFC载波频率对应的PFC驱动参数;
PFC驱动参数更新模块,根据所述PFC驱动参数自适应模块生成的PFC驱动参数更新输出的PFC驱动参数;
PFC驱动运行模块,根据更新后的PFC载波频率和与所述PFC载波频率对应的PFC驱动参数驱动运行PFC。
第三方面,本发明还提供一种电器,所述电器包括第二方面所述的PFC防抖控制系统。
进一步地,所述电器具体包括:空调器。
本发明的有益效果是:本发明提供了一种PFC抖频控制方法、系统及电器,通过控制PFC频率抖动模块通过PFC载波抖频函数产生一个随时间周期性变化的PFC载波频率,同时获取市电电压信号的相位,控制所述PFC载波抖频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,可以有效降低PFC电路中IGBT或MOS等功率器件的电应力,降低开关损耗;并能有效抑制家电或电源等产品的电磁噪声,降低其对外界的电磁干扰。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明,但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制,对于本领域的普通技术人员,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明的实施例1的PFC抖频控制方法的控制流程图。
图2是本发明的实施例1的PFC抖频控制方法的EMI辐射测试图。
图3是本发明的实施例2的PFC控制系统的系统组成示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,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,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
实施例1,一种PFC抖频控制方法。
如附图1所示,本实施例的一种PFC抖频控制方法,实现对变频空调PFC进行抖频控制,包括以下步骤:
步骤1:控制系统以初始载波频率F0及对应的驱动参数启动对PFC的驱动控制;
首先控制PFC频率抖动模块通过PFC载波抖频函数产生一个随时间周期性变化的PFC载波频率,同时获取市电电压信号的相位,控制所述PFC载波抖频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和最大频率点与所述市电电压信号的过零点相位相对应,所述PFC载波频率函数的过零点相位和所述市电电压信号的最小频率点和最大频率点相对应;
具体的,所述PFC载波频率函数具体为:
F = F0 * |COS(ωt)| (1);
其中:F为抖频后的PFC载波频率;F0为PFC的初始载波频率;ωt为载波抖动函数的相位;
所述市电电压信号的波形函数具体为:
U = U0 * SIN(ωt) (2);
其中:U为市电电压信号的瞬时值;U0为市电电压信号的幅值;ωt为市电电压信号的相位。
步骤2:判断PFC启动后的工作时间是否达到一个抖频计时周期Δt,当PFC载波频率工作周期计时达到一个抖频计时周期Δt时,则执行步骤3;当PFC载波频率工作周期计时未达到一个抖频计时周期Δt时,则执行步骤6;
PFC启动后,控制模块会启动PFC工作周期计时;同时设定每Δt时间改变一次PFC载波频率,使PFC载波频率的变化满足公式(1)。
步骤3:根据PFC抖频函数和PFC载波频率工作周期计时实时更新PFC载波频率;
PFC载波频率工作周期计时与PFC抖频函数相对应,每经过一个抖频计时周期Δt,则更新一次PFC载波频率。
步骤4:PFC驱动参数自适应计算;
根据步骤3确定的PFC载波频率,计算与当前PFC载波频率对应的PFC驱动参数。
步骤5:PFC驱动参数更新;
在PFC驱动中断程序中更新步骤4计算好的PFC的驱动参数。
步骤6:按步骤3确定的PFC载波频率和步骤5更新的与载波频率对应的PFC驱动参数对PFC进行驱动控制,
在本实施例中,由公式(1)和公式(2)可知:
1.当ωt为0或π时,即市电电压波形0点时PFC载波频率F=F0*|COS(ωt)|= F0,PFC工作在最高载波频率F0;
2.当ωt为π/2或3π/2时,即市电电压波形峰值时PFC载波频率F=F0*|COS(ωt)|=0,PFC工作在最低载波频率0,PFC的功率器件IGBT或MOS处于完全关闭状态,此时不存在开关应力和开关损耗;
3.当ωt由0逐步递增到π/2时,PFC的载波频率由F0逐步递减到0;
4.当ωt由π/2逐步递增到π时,PFC的载波频率由0逐步递增到F0;
5.当ωt由π逐步递增到3π/2时,PFC的载波频率由F0逐步递减到0;
6.当ωt由3π/2逐步递增到2π时,PFC的载波频率由0逐步递增到F0;
如此反复循环以上3、4、5、6,则可以实现PFC载波频率按余弦调制,在市电波形过零点时PFC载波频率最高;在市电波形峰值时,PFC载波频率为0,此时PFC的功率器件IGBT或MOS处于完全关闭状态,此时不存在开关应力和开关损耗。从而实现PFC的变载波频率控制,最大限度的降低PFC电路中功率器件的开关应力、开关损耗,同时有效抑制电磁干扰。
应用了本实施例的一种PFC抖频控制方法的变频空调机组的EMI测试数据如附图2所示,EMI辐射干扰有9.16dB的裕量,完全超越认证标准的要求,测试数据表明,本实施例的PFC抖频控制方法可以有效降低变频空调产品的电磁干扰,显著改善变频机组的EMI效果。同时该方法还可以有效的降低PFC电路中IGBT或MOS器件的开关电应力和开关损耗,提升产品的可靠性。
实施例2,一种PFC抖频控制系统。
如附图3所示,本实施例提供了一种PFC防抖控制系统,所述PFC防抖控制系统用于实现实施例1所述的PFC防抖控制方法,包括:
PFC频率抖动模块,用于通过PFC载波抖频函数产生一个随时间周期性变化的PFC载波频率;
PFC控制模块:用于检测市电电压信号的相位,控制所述PFC载波抖频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;
PFC驱动参数自适应模块,根据周期性变化的PFC载频频率,自动计算生成与所述PFC载波频率对应的PFC驱动参数;
PFC驱动参数更新模块,根据所述PFC驱动参数自适应模块生成的PFC驱动参数更新输出的PFC驱动参数;
PFC驱动运行模块,根据更新后的PFC载波频率和与所述PFC载波频率对应的PFC驱动参数驱动运行PFC。
其中,所述PFC载波频率函数的最小频率点和最大频率点与所述市电电压信号的过零点相位相对应,所述PFC载波频率函数的过零点相位和所述市电电压信号的最小频率点和最大频率点相对应。
实施例3,一种电器。
本实施例提供了一种电器,所述电器包括第二方面所述的PFC防抖控制系统。
所述电器具体为:空调器。
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种PFC抖频控制方法,其特征在于,包括:
控制PFC频率抖动模块通过PFC载波抖频函数产生一个随时间周期性变化的PFC载波频率;
获取市电电压信号的相位,控制所述PFC载波抖频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和最大频率点与所述市电电压信号的过零点相位相对应,所述PFC载波频率函数的过零点相位和所述市电电压信号的最小频率点和最大频率点相对应。
2.如权利要求1所述的一种PFC防抖控制方法,其特征在于,还包括:
每过一个计时周期Δt更新一次PFC载波频率;
根据所述PFC载波频率更新对应的PFC驱动参数;
PFC驱动运行模块以更新后的PFC驱动参数运行。
3.如权利要求1所述的一种PFC防抖控制方法,其特征在于,所述PFC载波频率函数具体为:
F = F0 * |COS(ωt)|;
其中:F为抖频后的PFC载波频率;F0为PFC的初始载波频率;ωt为载波抖动函数的相位。
4.如权利要求1所述的一种PFC防抖控制方法,其特征在于,所述市电电压信号的波形函数具体为:
U = U0 * SIN(ωt);
其中:U为市电电压信号的瞬时值;U0为市电电压信号的幅值;ωt为市电电压信号的相位。
5.如权利要求2所述的一种PFC防抖控制方法,其特征在于,当PFC启动后,在小于计时周期Δt的时间内,PFC以初始载波频率F0和与初始载波频率F0对应的驱动参数驱动运行。
6.一种PFC防抖控制系统,其特征在于,所述PFC防抖控制系统用于实现权利要求1至5任意一项所述的PFC防抖控制方法。
7.如权利要求6所述的一种PFC抖频控制系统,其特征在于,包括:
PFC频率抖动模块,用于通过PFC载波抖频函数产生一个随时间周期性变化的PFC载波频率;
PFC控制模块:用于检测市电电压信号的相位,控制所述PFC载波抖频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和最大频率点与所述市电电压信号的过零点相位相对应,所述PFC载波频率函数的过零点相位和所述市电电压信号的最小频率点和最大频率点相对应。
8.如权利要求6所述的一种PFC抖频控制系统,其特征在于,还包括:
PFC驱动参数自适应模块,根据周期性变化的PFC载频频率,自动计算生成与所述PFC载波频率对应的PFC驱动参数;
PFC驱动参数更新模块,根据所述PFC驱动参数自适应模块生成的PFC驱动参数更新输出的PFC驱动参数;
PFC驱动运行模块,根据更新后的PFC载波频率和与所述PFC载波频率对应的PFC驱动参数驱动运行PFC。
9.一种电器,其特征在于,所述电器包括权利要求7或8任意一项所述的PFC抖频控制系统。
10.如权利要求9所述的一种电器,其特征在于,所述电器包括:空调器。
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