CN116760276A - 一种跑步机变频器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种跑步机变频器，涉及变频器技术领域。变频器包括整流电路、功率因素校正PFC升压电路、PFC驱动电路、滤波电路；其中，整流电路将第一直流电流输入PFC升压电路；PFC驱动电路将放大信号发送至PFC升压电路；PFC升压电路中，PFC开关管接收放大电路发送的放大信号并转换至开通状态，以使得第一直流电流经过电感器；电感器在PFC开关管处于开通状态时，存储输入至电感器的直流电的电能；在PFC开关管处于关闭状态时，基于所存储的电能向升压组件提供第二直流电流；升压组件输出第三直流电流；滤波电路对第三直流电流进行滤波处理，输出滤波电流。应用本发明实施例提供的方案能够提高变频器的功率因素。

Description

一种跑步机变频器

技术领域

本发明涉及变频器技术领域，特别是涉及一种跑步机变频器。

背景技术

人在跑步机上跑步时产生的负荷随着者的脚步速度的变化而变化，在此情况下，跑步机的转速需要始终保持一致，为此，现有技术中会采用变频器调整跑步机中电机的转速，以实现速度控制。

现有技术中使用的变频器通过设置滤波电容器对交流电进行滤波处理，调整电流频率，再接入需要供电的负载。

但是，在此种方案中，由于滤波电容器进行滤波处理时，交流电会积累滤波电容器的电压，当电容器的电压高于交流电的输入电压时，电路中不存在向负载流动的电流，只能等待交流电的电压随着周期变化到高于电容器的电压的程度才向负载提供电流。也就是，交流电只有每个周期内的一部分时间能够提供电流，这样就引起了功率因素的下降。

为此，需要一种提高功率因素的技术方案。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种跑步机变频器，以提高功率因素。具体技术方案如下：

本发明的一个实施例中，提供了一种跑步机变频器，所述变频器包括整流电路、功率因素校正PFC升压电路、PFC驱动电路、滤波电路；其中，

所述整流电路，用于从预设的交流电源接入第一交流电流，并将所述第一交流电流转换为具有脉动电压的第一直流电流，将所述第一直流电流输入所述PFC升压电路；

所述PFC驱动电路包括：PFC驱动芯片，放大电路；所述PFC驱动芯片，用于向所述放大电路发送驱动信号；所述放大电路接收所述驱动信号，并对所述驱动信号进行放大，得到放大信号，将所述放大信号发送至所述PFC升压电路；

所述PFC升压电路包括：电感器、PFC开关管以及升压组件；其中，所述PFC开关管接收所述放大电路发送的放大信号并进行状态转换，以使得所述PFC开关管处于开通状态时所述第一直流电流经过所述电感器；所述电感器，用于在所述PFC开关管处于开通状态时，存储输入至所述电感器的第一直流电的电能，并向所述升压组件输出储能后的待升压电流；在所述PFC开关管处于关闭状态时，基于所存储的电能向所述升压组件提供待升压电流；所述升压组件，对输入的待升压电流进行升压处理，输出第二直流电流；

所述滤波电路，用于接收所述升压组件输出的第二直流电流，并对所述第二直流电流进行滤波处理，得到具有预设目标电压的滤波电流；输出所述滤波电流。

可选的，所述跑步机变频器还包括乘法器电路；

所述乘法器电路，用于获得所述整流电路中转换所得的直流电，并根据所获得的直流电的电压向所述PFC驱动芯片输出控制信号，以使得所述PFC驱动芯片控制所述PFC驱动芯片调整所述PFC开关管的状态。

可选的，所述PFC升压电路还包括整流二极管电路；

所述整流二极管电路中包含至少一个整流二极管，且所述整流二极管电路与所述电感器所在电路并联；

可选的，所述整流电路包括：整流器、电流检测电阻、旁路电容；

所述整流器与所述电流检测电阻并联，且所述整流器通过所述旁路电容与所述PFC驱动电路连接。

可选的，所述跑步机变频器还包括加速度传感器和计步器；

所述加速度传感器，用于向调整所述交流电流的电流频率；

所述计步器，用于获取所述滤波电路输出的滤波电流；对比所获取的滤波电流的电流频率与上次所获取的滤波电流的电流频率，并基于对比结果进行计数。

本发明实施例有益效果：

本发明实施例提供的方案中，通过整流电路，将交流电转换为直流电流，避免了出现交流电周期中电压过低的情况，相应的，减少了此种情况下，由于滤波电容的电压相对较高，导致电流无法进过滤波电容向负载流动，从而增加了有效提供电流的时间，提高了功率因素。

并且，在PFC升压电路中设置电感器，使得在PFC开关管处于开通状态时，电流流经电感器，并向负载供电；另外，在PFC开关管处于关闭状态时，电感器仍然可以通过之前的储能持续供电，无论开关管状态如何，电路中都一直有电流，不存在断流的情况，进一步地提高了变频器的功率因素。

当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为本发明实施例提供的一种电路的模块结构图。

图2为本发明实施例提供的一种电路图。

图3为本发明实施例提供的一种电压表示图。

具体实施方式

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基于本发明所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的一个实施例中，参见图1，提供了一种跑步机变频器，变频器包括整流电路101、PFC(Power Factor Correction，功率因素校正)升压电路102、PFC驱动电路103、滤波电路104；其中，

整流电路101，用于从预设的交流电源接入第一交流电流，并将第一交流电流转换为具有脉动电压的第一直流电流，将第一直流电流输入PFC升压电路；

PFC驱动电路103包括：PFC驱动芯片，放大电路；PFC驱动芯片，用于向放大电路发送驱动信号；放大电路接收驱动信号，并对驱动信号进行放大，得到放大信号，将放大信号发送至PFC升压电路；

PFC升压电路102包括：电感器、PFC开关管以及升压组件；其中，PFC开关管接收放大电路发送的放大信号并进行状态转换，以使得PFC开关管处于开通状态时第一直流电流经过电感器；电感器，用于在PFC开关管处于开通状态时，存储输入至电感器的第一直流电的电能，并向升压组件输出储能后的待升压电流；在PFC开关管处于关闭状态时，基于所存储的电能向升压组件提供待升压电流；升压组件，对输入升压组件的待升压电流进行升压处理，输出第二直流电流；

滤波电路104中设置有滤波电容器，用于接收升压组件输出的第二直流电流，并对第二直流电流进行滤波处理，得到具有预设目标电压的滤波电流；输出滤波电流。

以下对整流电路101进行说明。

具体的，整流电路101可以是半波整流电路、全波整流电路等，本发明实施例并不对此进行限定。在本发明的一个实施例中，整流电路可以通过设置二极管断路，将电压未达到的预设阈值的电流截断，从而将交流电流转换为脉动波形为半波整流波形的电流，也就是将具有不同方向的交流电流中反方向的电流截断形成馒头波。

整流电路的设置可以参见图2所示的电路实施例。图2中，整流器为整流电路中进行截断的二极管断路的集合。此处仅作为优选实施例的，存在有4个二极管。

以下对PFC升压电路进行说明。

PFC开关管可以是高频开关管，也可以是低频开关管，本发明实施例并不对此进行限定。

上述升压组件可以包括自举升压二极管、自举升压电容等电子元件，此类电子元件可以使电容放电电压和电源电压叠加，从而使电压升高。

升压组件按照以下两种方式获得待升压电流：

其一，有电流经过电感器，则可以经由电感器达到升压组件，产生待升压电流。参见图2，图2中升压组件举例为一个升压二极管D1。电感器为L，也就是途中的PFC电感。D1和L为串联，因此在存在电流时，升压组件左侧会直接输入待升压电流。

其二，电感器可以在电流经过时将电能转换为磁能进行存储，并在电路中无输入电流时，将存储的磁能转换为电能，从而产生待升压电流。

以下对PFC驱动电路103进行说明。

上述PFC驱动芯片可以包括：高压板桥驱动芯片和隔离驱动芯片等。驱动芯片的作用为，产生表示状态转换的驱动信号，例如，表示转换为开通状态或者转换为关闭状态的驱动信号等。

放大电路可以是推挽放大电路、多级放大电路等，本发明实施例并不对此进行限定。

滤波电路的滤波处理可以将具有脉动电压的第一直流电流转换为带有波纹的直流电流，参见图3所示。

其中，T1为滤波处理后的电流，T2为滤波处理前的电流。Vpk为处理后的电压峰值，Vmin为处理后的电压最低值，可见相对于滤波处理前产生了变化。

通过上述滤波处理，可以将滤波电流的电压限定在设置的范围内，从而，控制电流电压同相位。

由上可见，本发明实施例提供的方案中，通过整流电路，将交流电转换为直流电流，避免了出现交流电周期中电压过低的情况，相应的，减少了此种情况下，由于滤波电容的电压相对较高，导致电流无法进过滤波电容向负载流动，从而增加了有效提供电流的时间，提高了功率因素。

并且，在PFC升压电路中设置电感器，使得在PFC开关管处于开通状态时，电流流经电感器，并向负载供电；另外，在PFC开关管处于关闭状态时，电感器仍然可以通过之前的储能持续供电，无论开关管状态如何，电路中都一直有电流，不存在断流的情况，进一步地提高了变频器的功率因素。

本发明的又一实施例中，跑步机变频器还包括乘法器电路；

乘法器电路，用于获得整流电路中转换所得的直流电，并根据所获得的直流电的电压向PFC驱动芯片输出控制信号，以使得PFC驱动芯片控制PFC驱动芯片调整PFC开关管的状态。

乘法器电路可以与PFC升压电路并联，乘法器电路中可以设置乘法器，乘法器将电压误差信号和输入电压做乘法，得到对驱动芯片的控制信号。

由上可见，由于乘法器的存在，电压的误差信号也被考虑在目标中。同样输出电压将会随时接收调整，使其相位控制在于电流相同的水平。

本发明的一个实施例中，PFC升压电路还包括整流二极管电路；

整流二极管电路中包含至少一个整流二极管，且整流二极管电路与电感器所在电路并联；

参见图2，整流二极管具有保护作用，为图中D2的保护二极管。一方面，图中C为滤波电路的滤波电容，会产生浪涌电压，D2会降低浪涌电压的冲击。

另一方面，在开机瞬间，可能会有大量电路通过PFC电感，从而导致PFC电感更容易被损毁。并联的整流二极管可以分摊部分电流，降低上述损毁风险。

本发明的一个实施例中，整流电路包括：整流器、电流检测电阻、旁路电容；

整流器与电流检测电阻并联，且整流器通过旁路电容与PFC驱动电路连接。

参见图2，电流检测电阻用于反馈电路中是否存在异常的电流，如电压过大的电流。电流检测电阻可以使具有非常低的电阻额定值和高额定功率的电阻。这样，可以在电路存在异常的时候及时进行处理。

旁路电容，即图中的高频旁路滤波电容，可以用于去除噪音信号，也就是不稳定的电流。

本发明的一个实施例中，跑步机变频器还包括加速度传感器和计步器；

加速度传感器，用于向调整交流电流的电流频率；

计步器，用于获取滤波电路输出的滤波电流；对比所获取的滤波电流的电流频率与上次所获取的滤波电流的电流频率，并基于对比结果进行计数。

由于用户在跑步机上的步点可以在加速度传感器中产生电流频率的变化，并据此调整交流电流的电流频率，相应的，变频器输出的直流电流频率也会产生调整。从而，按照上述电流频率对比的过程，可以得到电流频率变化的次数，进而确定用户具体跑出得步数，实现计步功能。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种跑步机变频器，其特征在于，所述变频器包括整流电路、功率因素校正PFC升压电路、PFC驱动电路、滤波电路；其中，

所述整流电路，用于从预设的交流电源接入第一交流电流，并将所述第一交流电流转换为具有脉动电压的第一直流电流，将所述第一直流电流输入所述PFC升压电路；

所述PFC驱动电路包括：PFC驱动芯片，放大电路；所述PFC驱动芯片，用于向所述放大电路发送驱动信号；所述放大电路接收所述驱动信号，并对所述驱动信号进行放大，得到放大信号，将所述放大信号发送至所述PFC升压电路；

所述PFC升压电路包括：电感器、PFC开关管以及升压组件；其中，所述PFC开关管接收所述放大电路发送的放大信号并进行状态转换，以使得所述PFC开关管处于开通状态时所述第一直流电流经过所述电感器；所述电感器，用于在所述PFC开关管处于开通状态时，存储输入至所述电感器的第一直流电的电能，并向所述升压组件输出储能后的待升压电流；在所述PFC开关管处于关闭状态时，基于所存储的电能向所述升压组件提供待升压电流；所述升压组件，对输入所述升压组件的待升压电流进行升压处理，输出第二直流电流；

所述滤波电路中设置有滤波电容器，用于接收所述升压组件输出的第二直流电流，并对所述第二直流电流进行滤波处理，得到具有预设目标电压的滤波电流；输出所述滤波电流。

2.根据权利要求1所述的跑步机变频器，其特征在于，所述跑步机变频器还包括乘法器电路；

所述乘法器电路，用于获得所述整流电路中转换所得的直流电，并根据所获得的直流电的电压向所述PFC驱动芯片输出控制信号，以使得所述PFC驱动芯片控制所述PFC驱动芯片调整所述PFC开关管的状态。

3.根据权利要求1所述的跑步机变频器，其特征在于，所述PFC升压电路还包括整流二极管电路；

所述整流二极管电路中包含至少一个整流二极管，且所述整流二极管电路与所述电感器所在电路并联。

4.根据权利要求1所述的跑步机变频器，其特征在于，所述整流电路包括：整流器、电流检测电阻、旁路电容；

所述整流器与所述电流检测电阻并联，且所述整流器通过所述旁路电容与所述PFC驱动电路连接。

5.根据权利要求1所述的跑步机变频器，其特征在于，所述跑步机变频器还包括加速度传感器和计步器；

所述加速度传感器，用于向调整所述交流电流的电流频率；

所述计步器，用于获取所述滤波电路输出的滤波电流；对比所获取的滤波电流的电流频率与上次所获取的滤波电流的电流频率，并基于对比结果进行计数。