CN112383233A - 一种自适应载频控制方法及自适应载频控制电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种自适应载频控制方法及自适应载频控制电路。在该方法中，以预设驱动载频驱动PFC电路启动；获取PFC电路中开关器件的温度参数；根据该温度参数确定PFC电路的驱动载频；根据确定出的驱动载频驱动PFC电路。通过动态调整PFC电路中开关器件的驱动载频，从而避免以固定载频驱动开关器件时，载频选取过高则开关器件损耗过大，导致在大电流的时候开关器件温度升高，甚至烧毁，如果载频选取过低，造成PFC电感体积过大造成电路成本更高的问题。而在能够动态调整开关器件的驱动载频的方案中，可以根据开关器件的温度参数进行驱动载频的调整，从而有助于避免、减少开关器件温度过高易烧毁的情况发生。

Description

一种自适应载频控制方法及自适应载频控制电路

技术领域

本申请涉及充电技术领域，尤其涉及一种自适应载频控制方法及自适应载频控制电路。

背景技术

随着经济飞速发展以及人们生活质量的提高，家用电器逐渐与我们的生活密不可分，尤其是在炎热的夏天，空调已经是我们生活中必不可少的一部分了。但是在如今国家新能效的要求下，变频空调以高能效优势逐渐占领市场。

传统的变频空调使用的是不可控整流电路，电路缺点是电路谐波大、功率因数低，从而造成整流装置损耗增加，容易引起电网电压畸变，产生电磁干扰(ElectromagneticInterference，EMI)等一系列问题。为解决上述问题，目前大多采用BOOST升压式功率因数校正电路，简称PFC电路，如图1所示。

电路控制开关器件的开、关，通过电感L的充放电实现电能的变换，实现输入电流跟随电压变换，以此来提高功率因数，降低电源谐波对电网的影响。但是现有的驱动方式是通过固定驱动载频驱动开关器件，这种方式虽然能实现功率因数校正，但是也有一些缺点：1)固定载频造成开关器件的开关速度固定，如果驱动载频选取过高，开关器件损耗过大，导致在大电流的时候开关器件温度升高，甚至烧毁，如果载频选取过低，造成PFC电感L体积过大造成电路成本更高；2)固定载频带来了一系列电磁干扰问题。

发明内容

本申请实施例提供一种自适应载频控制方法及自适应载频控制电路，用于解决固定载频驱动PFC电路存在的温度易升高易烧坏器件以及电磁干扰的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种自适应载频控制方法，包括：

以预设驱动载频驱动PFC电路启动；

获取所述PFC电路中开关器件的温度参数；

根据所述温度参数确定所述PFC电路的驱动载频；

根据所述确定出的驱动载频驱动所述PFC电路。

在一种可能的实现方式中，所述开关器件为IGBT。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述确定出的驱动载频驱动所述PFC电路，包括：

根据所述确定出的驱动载频生成相应频率的脉冲宽度调制PWM信号；

将所述PWM信号输入至所述开关器件的控制端。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述温度参数确定所述PFC电路的驱动载频，包括：

根据所述温度参数和预设算法，确定所述PFC电路的驱动载频；

所述温度参数越高，确定出的所述驱动载频越小。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述温度参数确定所述PFC电路的驱动载频，包括：

确定所述温度参数所处的区间，每个区间对应一个驱动载频值；

将所述温度参数所处区间对应的驱动载频值作为所述PFC电路的驱动载频。

在一种可能的实现方式中，所述温度参数根据所述开关器件的电流参数和/或热敏电阻电压参数确定。

在一种可能的实现方式中，将所述开关器件的电流参数和热敏电阻电压参数输入乘法器，所述乘法器的输出参数为所述温度参数。

在一种可能的实现方式中，所述驱动载频的取值范围为40～100KHz。

第二方面，本申请实施例提供一种自适应载频控制电路，包括：整流电路、PFC电路和控制器；

所述整流电路的两个输入端用于连接交流电源，所述整流电路的两个输出端用于与所述PFC电路的两个输入端连接；

所述PFC电路的两个输出端用于连接直流母线的正负极，所述PFC电路包括用于采集所述PFC电路中开关器件温度参数的器件，并将采集到的温度参数发送至所述控制器；

所述控制器用于根据所述温度参数确定所述PFC电路的驱动载频，根据所述确定出的驱动载频驱动所述PFC电路。

在一种可能的实现方式中，所述控制器的输出端与所述开关器件的控制端连接；

所述控制器根据所述确定出的驱动载频生成相应频率的脉冲宽度调制PWM信号，将所述PWM信号通过所述输出端输入至所述开关器件的控制端。

在本申请上述实施例中，可以动态调整PFC电路中开关器件的驱动载频，从而避免以固定载频驱动开关器件时，载频选取过高则开关器件损耗过大，导致在大电流的时候开关器件温度升高，甚至烧毁,电磁干扰也较大，如果载频选取过低，造成PFC电感体积过大造成电路成本更高的问题。而在能够动态调整开关器件的驱动载频的方案中，可以根据开关器件的温度参数进行驱动载频的调整，从而有助于避免、减少开关器件温度过高易烧毁的情况发生。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为传统的充电电路结构示意图；

图2为本申请实施例提供的自适应载频控制方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的自适应载频控制电路结构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种自适应载频控制电路结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种自适应载频控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。

本申请实施例提供一种自适应载频控制方法及自适应载频控制电路，用于解决固定载频驱动PFC电路存在的温度易升高易烧坏器件以及电磁干扰的问题。该自适应载频控制方法及自适应载频控制电路可以适用于变频的电器中，尤其适用于变频空调中。

参见图2，为本申请实施例提供的自适应载频控制方法的流程示意图，如图所示，该方法可以包括以下步骤：

步骤201、以预设驱动载频驱动PFC电路启动。

在需要启动PFC电路时，可以先按照预设的驱动载频驱动PFC电路，使得PFC电路能够开始工作。

步骤202、获取PFC电路中开关器件的温度参数。

在PFC电路开始工作后，可以立即获取PFC电路中开关器件的温度参数，也可以在PFC电路工作一段时间之后再获取开关器件的温度参数；可以持续获取温度参数，也可以周期性的获取温度参数。

步骤203、根据温度参数确定PFC电路的驱动载频。

在获取到PFC电路中开关器件的温度参数后，可以根据该温度参数确定驱动PFC电路的驱动载频，从而避免开关器件的温度过高对开关器件造成损害。具体的，温度参数表示开关器件的温度越高，则相应确定出的驱动载频越小；反之，温度参数表示开关器件的温度越低，则相应确定出的驱动载频越高。如此，即能够避免一直维持高频驱动开关器件导致温度持续升高对开关器件造成损害，也能够避免一直维持低频驱动开关器件则需要较大体积的电感，增加电路的成本。

步骤204、根据确定出的驱动载频驱动PFC电路。

在根据温度参数确定出驱动载频后，根据确定出的驱动载频驱动PFC电路，即，根据确定出的驱动载频控制开关器件的开关速度。

可选的，上述PFC电路中的开关器件可以为绝缘栅双极型晶体管(Insulated GateBipolar Transistor，IGBT)。IGBT兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点，适用于变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

相应的，在执行上述步骤204时，可以根据确定出的驱动载频生成相应频率的脉冲宽度调制(Pulse width modulation，PWM)信号，并将该PWM信号输入至IGBT的控制端，即，IGBT的栅极，从而实现控制IGBT根据确定出的驱动载频导通、关断。

在一些实施例中，上述步骤203中根据温度参数确定PFC电路的驱动载频时，可以根据获取到的温度参数和预设的算法，确定PFC电路的驱动载频，若温度参数表示开关器件的温度越高，则确定出的驱动载频越小。

例如，刚启动时以f1驱动PFC电路，驱动刚刚开始整机电流较小整体负荷较轻，此时IGBT上的电流相对较小并且温度较低，则获取到的温度参数较小，判断IGBT温度较低，则根据预设算法，确定将PFC电路的驱动载频增大到f2。由于PFC电路的驱动载频增大，一段时间后，IGBT的温度可能会升高。一段时间后，再次获取IGBT的温度参数，并根据预设算法，确定相应的驱动载频，进而根据再次确定出的驱动载频驱动IGBT。

在另外一些实施例中，可以预先设置温度参数的取值区间，每个区间对应有一个驱动载频值；上述步骤203中根据温度参数确定PFC电路的驱动载频时，确定获取到的温度参数位于哪个区间中，则将该区间所对应的驱动载频值作为PFC电路的驱动载频。

例如，可以预先设置三个温度参数区间，并为每个温度参数区间设置一个对应的驱动载频，如表1所示。

表1

区间编号	温度参数	驱动载频
			1	T1～T2	f1
2	T3～T4	f2
			3	T5～T6	f3

其中，T1<T2<T3<T4<T5<T6，而f1>f2>f3。

在获取到温度参数T后，判断温度参数T所处的区间。若判断T1<T<T2，则确定驱动载频为f1；若判断T3<T<T4，则确定驱动载频为f2；若判断T5<T<T6，则确定驱动载频为f3。应当理解，上面以温度参数区间的数量为3进行举例，在实际应用时，可以根据实际需要设置温度参数区间的数量以及对应的驱动载频值。

进一步的，为了保证开关器件以及电路中其他器件的安全，还可以设置停机温度参数，即，当获取到的温度参数达到预设的停机温度参数时，为了避免开关器件及其他器件的安全，可以进行停机保护。

在一种可能的实现方式中，上述温度参数可以是根据开关器件的电流参数和/或热敏电阻电压参数确定出的。在一个具体实施例中，可以PFC电路中的开关器件采集电流参数和热敏电阻电压参数输入乘法器，然后将乘法器的输出参数作为开关器件的温度参数。此外，还可以根据实验结果，预先配置乘法器中的相应系数，即，乘法器结合电流参数、热敏电阻电压参数以及各种的系数输出相应的温度参数。此外，也可以不单独设置乘法器，而有实现上述方法的控制器来完成上述乘法所实现的功能。

在具体实施时，可以通过与开关器件串联的电路采用电阻两端的电压信号获取开关器件的电流参数；可以将负温度系数(Negative Temperature Coefficient，NTC)热敏电阻两端的电压信号作为热敏电阻电压参数输入至乘法器。

在一些实施例中，可以将根据温度参数确定出的驱动载频的取值范围设置在40～100KHz。

在本申请上述实施例中，可以动态调整PFC电路中开关器件的驱动载频，从而避免以固定载频驱动开关器件时，载频选取过高则开关器件损耗过大，导致在大电流的时候开关器件温度升高，甚至烧毁,电磁干扰也较大，如果载频选取过低，造成PFC电感体积过大造成电路成本更高的问题。而在能够动态调整开关器件的驱动载频的方案中，可以根据开关器件的温度参数进行驱动载频的调整，从而有助于避免、减少开关器件温度过高易烧毁的情况发生。

为了实现上述方法实施例，本申请实施例还提供一种自适应载频控制电路，如图3所述包括：整流电路301、PFC电路302和控制器303。

其中，整流电路301的两个输入端用于连接交流电源，整流电路301的两个输出端用于与PFC电路302的两个输入端连接。

PFC电路302的两个输出端用于连接直流电源，PFC电路302包括用于采集PFC电路中开关器件温度参数的器件，并将采集到的温度参数发送至控制器303。

控制器303用于根据温度参数确定PFC电路302的驱动载频，根据确定出的驱动载频驱动PFC电路302。

在一种可能的实现方式中，控制器303的输出端与开关器件的控制端连接；控制器303根据确定出的驱动载频生成相应频率的PWM信号，并将PWM信号通过输出端输入至开关器件的控制端。

可选的，该开关器件为IGBT，则控制器303的输出端与IGBT的栅极连接。

在一个具体实施例中，本申请实施例提供的自适应载频控制电路还可以如图4所示。在图4中，整流电路可以由四个二极管(D1～D4)实现，应当理解，由四个二极管实现仅为一种可选的实现方式中，还可以采用其他器件实现整流电路。PFC电路可以包括电感L、IGBT(Q1)，二极管D5以及直流母线电容C1；直流采样电阻RS2与Q1串联，其两端的电压U2能够作为Q1上的电流参数；负温度系数热敏电阻NTC1与电阻R1构成的分压电路，用于对IGBT进行温度采样，将NTC1的电压U3作为热敏电阻电压参数。U2、U3被输入至乘法器，乘法器将运算结果输入至IGBT的驱动主芯片，由芯片输出相应的PWM信号至Q1的栅极。此外，还可以采集整流电路与直流母线负极连接的输出端的电压信号U1，将其输入至IGBT的驱动主芯片。

下面以将上述自适应载频控制电路，应用于变频空调中，并通过上述自适应载频控制方法对该电路进行控制为例，其流程可以如图5所述。具体的，空调上电主芯片复位，在外机主芯片1接收到内机发送的开机直流后，启动负载，例如启动压缩机、各种阀类负载、外风机等。根据压缩机的电流Im、阀类负载电流If、外风机电流Im1进行整机电流采样，并采集压缩机的频率F。若压缩机频率F大于预设频率F1或者整机电流Is大于预设电流I0，则确定启动PFC电路。主芯片2则根据预设驱动载频f1生成相应的PWM信号，以驱动PFC电路开启。PFC电路开始工作后，主芯片2获取PFC电路中IGBT的电流参数、热敏电阻电压参数，从而对PFC电路的驱动载频进行动态调整。若根据电流参数、热敏电阻电压参数判断IGBT的温度过高，达到预设的停机保护温度，主芯片2还可以向主芯片1发送停机指令。此外，PFC电路的驱动载频增大后，还可以根据采样到的整机电流Is对PWM信号的占空比进行修正，从而保证整机输入电流跟随输入电压提高功率因数。

在本申请上述实施例中，可以动态调整PFC电路中开关器件的驱动载频，从而避免以固定载频驱动开关器件时，载频选取过高则开关器件损耗过大，导致在大电流的时候开关器件温度升高，甚至烧毁,电磁干扰也较大，如果载频选取过低，造成PFC电感体积过大造成电路成本更高的问题。而在能够动态调整开关器件的驱动载频的方案中，可以根据开关器件的温度参数进行驱动载频的调整，从而有助于避免、减少开关器件温度过高易烧毁的情况发生。

基于相同的技术构思，本申请实施例还提供一种自适应载频控制设备，包括处理器和与处理器连接的存储器，存储器用于存储程序，处理器调用存储器存储的程序，执行如前述实施例中任一实现方式所述的自适应载频控制方法。

基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述自适应载频控制方法。

需要说明的是，在本申请实施例的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于进行区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性或先后顺序。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种自适应载频控制方法，其特征在于，包括：

以预设驱动载频驱动功率因数校正PFC电路启动；

获取所述PFC电路中开关器件的温度参数；

根据所述温度参数确定所述PFC电路的驱动载频；

根据所述确定出的驱动载频驱动所述PFC电路。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开关器件为IGBT。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述确定出的驱动载频驱动所述PFC电路，包括：

根据所述确定出的驱动载频生成相应频率的脉冲宽度调制PWM信号；

将所述PWM信号输入至所述开关器件的控制端。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述温度参数确定所述PFC电路的驱动载频，包括：

根据所述温度参数和预设算法，确定所述PFC电路的驱动载频；

所述温度参数越高，确定出的所述驱动载频越小。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述温度参数确定所述PFC电路的驱动载频，包括：

确定所述温度参数所处的区间，每个区间对应一个驱动载频值；

将所述温度参数所处区间对应的驱动载频值作为所述PFC电路的驱动载频。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度参数根据所述开关器件的电流参数和/或热敏电阻电压参数确定。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述开关器件的电流参数和热敏电阻电压参数输入乘法器，所述乘法器的输出参数为所述温度参数。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述驱动载频的取值范围为40～100KHz。

9.一种自适应载频控制电路，其特征在于，包括：整流电路、PFC电路和控制器；

所述整流电路的两个输入端用于连接交流电源，所述整流电路的两个输出端用于与所述PFC电路的两个输入端连接；

所述PFC电路的两个输出端用于连接直流母线的正负极，所述PFC电路包括用于采集所述PFC电路中开关器件温度参数的器件，并将采集到的温度参数发送至所述控制器；

所述控制器用于根据所述温度参数确定所述PFC电路的驱动载频，根据所述确定出的驱动载频驱动所述PFC电路。

10.根据权利要求9所述的电路，其特征在于，所述控制器的输出端与所述开关器件的控制端连接；

所述控制器根据所述确定出的驱动载频生成相应频率的脉冲宽度调制PWM信号，将所述PWM信号通过所述输出端输入至所述开关器件的控制端。

Images