CN202586739U - 有源功率因素校正控制电路及变频空调器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种有源功率因素校正控制电路及变频空调器，其中有源功率因素校正控制电路包括交流电火线输入端、交流电零线输入端、整流桥堆、极性电容、电感、过零检测电路、主控芯片、IGBT、IGBT驱动电路及整流二极管控制电路，过零检测电路对交流电火线输入端所输入交流电压的过零信号进行检测，并将检测到的过零信号输送给主控芯片，主控芯片根据该过零信号，在延迟一预设时间后输出控制信号给IGBT驱动电路，IGBT驱动电路根据该控制信号控制IGBT的导通或截止，整流二极管控制电路在IGBT的导通期间内对电感进行充电。本实用新型提高了电网的功率因素，减少了电网对用电对象的电磁干扰及浪涌尖峰干扰。

Description

有源功率因素校正控制电路及变频空调器
技术领域
本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种有源功率因素校正控制电路及变频空调器。 
背景技术
由于变频空调器具有噪音低、振动小、寿命长以及启动时对电网电流冲击小的优点，使得变频空调器的使用量日益增多。 
变频空调器工作时，其需要通过整流电路将电网的220V交流电整流成310V左右的高压直流电，然后再将该310V左右的高压直流电输送给IPM(Intelligent Power Module，智能功率模块)逆变成交流电，以供给变频空调器的压缩机。但是，由于其整流电路中的整流二极管及滤波极性电容的非线性，使得变频空调器所输入的交流电压与其所输入的交流电流不同步(存在相位差)。通常情况下，其所输入的交流电压与其所输入交流电流的导通角仅有50～70度左右，从而使得变频空调器所输入的交流电流呈强脉冲状态；而该强脉冲状态的交流电流反过来又会影响其所输入的交流电压，使得变频空调器所输入的交流电压产生严重畸变。该畸变的交流电压和强脉冲状态的交流电流将对变频空调器产生严重的电磁干扰及浪涌尖峰干扰，从而影响变频空调器的正常使用，而且还将导致电网功率因素的降低。 
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种有源功率因素校正控制电路，旨在提高电网的功率因素，以及减少电网对用电对象的电磁干扰及浪涌尖峰干扰。 
为了达到上述目的，本实用新型提出一种有源功率因素校正控制电路，包括交流电火线输入端、交流电零线输入端、整流桥堆、极性电容、电感、过零检测电路、主控芯片、绝缘栅双极型晶体管IGBT、IGBT驱动电路及整流二极管控制电路，其中： 
所述电感的一端与所述交流电火线输入端连接，其另一端与所述整流桥堆的第1端连接，所述过零检测电路的检测输入端与所述交流电火线输入端连接，其检测输出端与所述主控芯片连接，所述主控芯片连接于所述过零检测电路和所述IGBT驱动电路之间，所述IGBT驱动电路连接于所述主控芯片和所述IGBT的栅极之间，所述IGBT的栅极与所述IGBT驱动电路连接，其漏极及源极与所述整流二极管控制电路连接，所述整流二极管控制电路连接于所述交流电火线输入端和所述交流电零线输入端之间，且与所述IGBT连接； 
所述过零检测电路对所述交流电火线输入端所输入交流电压的过零信号进行检测，并将检测到的过零信号输送给所述主控芯片，所述主控芯片根据所述过零信号，在延迟一预设时间后输出控制信号给所述IGBT驱动电路，所述IGBT驱动电路所述控制信号控制IGBT的导通或截止，所述整流二极管控制电路在所述IGBT的导通期间内对所述电感进行充电。 
优选地，所述整流二极管控制电路包括第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管及第四整流二极管，第一整流二极管的阳极与第四整流二极管的阴极连接，且与所述整流桥堆的第1端连接，所述第一整流二极管的阴极与第三整流二极管的阴极连接，且与所述IGBT的漏极连接，第三整流二极管的阳极与第二整流二极管的阴极连接，且与所述交流电零线输入端连接，第二整流二极管的阳极与第四整流二极管的阳极连接，且与所述IGBT的源极连接。 
优选地，所述极性电容连接于所述整流桥堆的第2端和第4端之间，所述整流桥堆的第3端与所述交流电零线输入端连接。 
优选地，所述主控芯片输出的控制信号为高电平时，所述IGBT驱动电路工作，所述IGBT导通，所述电感储存电能； 
所述主控芯片输出的控制信号为低电平时，所述IGBT驱动电路不工作，所述IGBT截止，所述电感释放电能。 
优选地，所述预设时间为5ms。 
本实用新型还提出一种变频空调器，所述变频空调器包括有源功率因素校正控制电路，所述有源功率因素校正控制电路包括交流电火线输入端、交 流电零线输入端、整流桥堆、极性电容、电感、过零检测电路、主控芯片、绝缘栅双极型晶体管IGBT、IGBT驱动电路及整流二极管控制电路，其中： 
所述电感，一端与所述交流电火线输入端连接，另一端与所述整流桥堆的第1端连接； 
所述过零检测电路，其检测输入端与所述交流电火线输入端连接，其检测输出端与所述主控芯片连接，用于对所述交流电火线输入端所输入交流电压的过零信号进行检测，并将检测到的所述过零信号输送给所述主控芯片； 
所述主控芯片，连接于所述过零检测电路和所述IGBT驱动电路之间，用于根据过零检测电路检测到的所述过零信号，在延迟一预设时间后输出控制信号给所述IGBT驱动电路； 
所述IGBT驱动电路，连接于所述主控芯片和所述IGBT的栅极之间，用于根据主控芯片输出的所述控制信号控制IGBT的导通或截止； 
所述IGBT，其栅极与所述IGBT驱动电路连接，其漏极及源极与所述整流二极管控制电路连接； 
所述整流二极管控制电路，连接于所述交流电火线输入端和所述交流电零线输入端之间，且与所述IGBT连接，用于在所述IGBT的导通期间内对所述电感进行充电。 
本实用新型提出的有源功率因素校正控制电路，通过过零检测电路对交流电火线输入端所输入交流电压的过零信号进行检测，并将检测到的过零信号输送给主控芯片，主控芯片根据过零检测电路检测到的过零信号，在延迟一预设时间后输出控制信号给IGBT驱动电路，以控制IGBT的导通或截止，当IGBT导通时，整流二极管控制电路对与交流电火线输入端连接的电感进行充电。本实用新型能够使电路中整流桥堆所输入交流电流的波形同步于其所输入交流电压的波形，提高了电网的功率因素，同时减少了电网对用电对象的电磁干扰及浪涌尖峰干扰，提升了用电对象的可靠性，保证了用电对象的正常使用。 
附图说明
图1是本实用新型有源功率因素校正控制电路较佳实施例的电路结构示 意图。 
本实用新型目的的实现、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
以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。 
图1是本实用新型有源功率因素校正控制电路较佳实施例的电路结构示意图。 
参照图1，本实用新型有源功率因素校正控制电路包括交流电火线输入端ACL、交流电零线输入端ACN、整流桥堆BD1、极性电容E1、电感L1、过零检测电路1、主控芯片2、绝缘栅双极型晶体管IGBT4、IGBT驱动电路3、整流二极管控制电路5及用电对象6。 
具体的，电感L1的一端与交流电火线输入端ACL连接，电感L1的另一端与整流桥堆BD1的第1端连接。 
极性电容E1连接于整流桥堆BD1的第2端和第4端之间，整流桥堆BD1的第3端与交流电零线输入端ACN连接。 
过零检测电路1的检测输入端与交流电火线输入端ACL连接，过零检测电路1的检测输出端与主控芯片2连接。过零检测电路1用于对交流电火线输入端ACL所输入交流电压的过零信号进行检测，并将检测到的过零信号输送给主控芯片2。 
主控芯片2连接于过零检测电路1和IGBT驱动电路3之间。主控芯片2用于根据过零检测电路1检测到的过零信号，在延迟一预设时间后输出控制信号给IGBT驱动电路3。其中，本实施例中该预设时间为5ms。 
IGBT驱动电路3连接于主控芯片2和IGBT 4的栅极之间。IGBT驱动电路3用于根据主控芯片2输出的控制信号控制IGBT 4的导通或截止。 
IGBT 4的栅极G与IGBT驱动电路3连接，IGBT 4漏极C及源极E与整流二极管控制电路5连接。 
整流二极管控制电路5连接于交流电火线输入端ACL和交流电零线输入端ACN之间，且与IGBT 4连接。整流二极管控制电路5用于在IGBT 4的导通期间内对电感L1进行充电。 
本实用新型实施例中的整流二极管控制电路5包括第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3及第四整流二极管D4。其中，第一整流二极管D1的阳极与第四整流二极管D4的阴极连接，且与整流桥堆BD1的第1端连接，第一整流二极管D1的阴极与第三整流二极管D3的阴极连接，且与IGBT 4的漏极C连接，第三整流二极管D3的阳极与第二整流二极管D2的阴极连接，且与交流电零线输入端ACN连接，第二整流二极管D2的阳极与第四整流二极管D4的阳极连接，且与IGBT 4的源极E连接。 
本实用新型实施例，当主控芯片2输出的控制信号为高电平时，IGBT驱动电路3工作，IGBT 4导通，电感L1储存电能。当主控芯片2输出的控制信号为低电平时，IGBT驱动电路3不工作，IGBT 4截止，电感L1释放电能。 
具体的，当IGBT 4导通时，且交流电火线输入端ACL输入的交流电压为正半周时，交流电流的回路为：交流电火线输入端ACL→电感L1→第一整流二极管D1→IGBT 4→第二整流二极管D2→交流电零线输入端ACN，从而使得电感L1对电网中的电能进行储存。然而，由于电感L1中的电流不能突变，因此，当IGBT 4截止时，电感L1中所产生的感应电动势务必会增加电感L1中所减少的电流，从而使得电感L1的输出端(图示标号为a)的交流电压比电感L1输入端的交流电压高，若主控芯片2控制IGBT 4的导通时间越长，则电感L1中储存的电能就越大，使得电感L1的输出端的交流电压就越高，即a点的交流电压越高。 
当IGBT 4导通时，且交流电火线输入端ACL输入的交流电压为负半周时，交流电流的回路为：交流电零线输入端ACN→第三整流二极管D3→IGBT4→第四整流二极管D4→电感L1→交流电火线输入端ACL，从而使得电感L1对电网中的电能进行储存，且IGBT 4的导通时间越长，电感L1中储存的电能就越大，使得电感L1的输出端的交流电压就越高，即a点的交流电压越高。 
因此，无论电感L1的输入端所输入的交流电压为正半周还是负半周，电感L1的输出端a点的电压都要比电感L1的输入端所输入的交流电压高，即 将电感L1的输出端a点的交流电压“抬高”了，a点的电压＝电网电压+电感L1所产生的感应电动势，从而使得输入到整流桥堆BD1的电网电压升高了，从而增加了整流桥堆BD1中整流二极管的导通时间，即增加了整流桥堆BD1所输入交流电流的导通角，使本实用新型实施例中整流桥堆BD1所输入交流电流的波形同步于其所输入交流电压的波形，从而减少了电网对用电对象6的电磁干扰及浪涌尖峰干扰，并且，还提高了电网的功率因素。 
本实用新型通过过零检测电路对交流电火线输入端所输入交流电压的过零信号进行检测，并将检测到的过零信号输送给主控芯片，主控芯片根据过零检测电路检测到的过零信号，在延迟一预设时间后输出控制信号给IGBT驱动电路，以控制IGBT的导通或截止，当IGBT导通时，整流二极管控制电路对与交流电火线输入端连接的电感进行充电。本实用新型能够使电路中整流桥堆所输入交流电流的波形同步于其所输入交流电压的波形，提高了电网的功率因素，同时减少了电网对用电对象的电磁干扰及浪涌尖峰干扰，提升了用电对象的可靠性，保证了用电对象的正常使用。 
本实用新型还提出一种变频空调器，该变频空调器包括有源功率因素校正控制电路，其有源功率因素校正控制电路的电路结构与上面所述有源功率因素校正控制电路的电路结构相同，此处不再赘述。 
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型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，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。 

Claims (6)

1.一种有源功率因素校正控制电路，包括交流电火线输入端、交流电零线输入端、整流桥堆及极性电容，其特征在于，还包括电感、过零检测电路、主控芯片、绝缘栅双极型晶体管IGBT、IGBT驱动电路及整流二极管控制电路，其中：
所述电感的一端与所述交流电火线输入端连接，其另一端与所述整流桥堆的第1端连接，所述过零检测电路的检测输入端与所述交流电火线输入端连接，其检测输出端与所述主控芯片连接，所述主控芯片连接于所述过零检测电路和所述IGBT驱动电路之间，所述IGBT驱动电路连接于所述主控芯片和所述IGBT的栅极之间，所述IGBT的栅极与所述IGBT驱动电路连接，其漏极及源极与所述整流二极管控制电路连接，所述整流二极管控制电路连接于所述交流电火线输入端和所述交流电零线输入端之间，且与所述IGBT连接；
所述过零检测电路对所述交流电火线输入端所输入交流电压的过零信号进行检测，并将检测到的过零信号输送给所述主控芯片，所述主控芯片根据所述过零信号，在延迟一预设时间后输出控制信号给所述IGBT驱动电路，所述IGBT驱动电路所述控制信号控制IGBT的导通或截止，所述整流二极管控制电路在所述IGBT的导通期间内对所述电感进行充电。
2.根据权利要求1所述的有源功率因素校正控制电路，其特征在于，所述整流二极管控制电路包括第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管及第四整流二极管，第一整流二极管的阳极与第四整流二极管的阴极连接，且与所述整流桥堆的第1端连接，所述第一整流二极管的阴极与第三整流二极管的阴极连接，且与所述IGBT的漏极连接，第三整流二极管的阳极与第二整流二极管的阴极连接，且与所述交流电零线输入端连接，第二整流二极管的阳极与第四整流二极管的阳极连接，且与所述IGBT的源极连接。
3.根据权利要求2所述的有源功率因素校正控制电路，其特征在于，所述极性电容连接于所述整流桥堆的第2端和第4端之间，所述整流桥堆的第3端与所述交流电零线输入端连接。
4.根据权利要求3所述的有源功率因素校正控制电路，其特征在于：
所述主控芯片输出的控制信号为高电平时，所述IGBT驱动电路工作，所述IGBT导通，所述电感储存电能；
所述主控芯片输出的控制信号为低电平时，所述IGBT驱动电路不工作，所述IGBT截止，所述电感释放电能。
5.根据权利要求4所述的有源功率因素校正控制电路，其特征在于，所述预设时间为5ms。
6.一种变频空调器，其特征在于，所述变频空调器包括权利要求1-5中任一项所述的有源功率因素校正控制电路。
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CN110474527A (zh) * 2019-08-15 2019-11-19 海信（山东）空调有限公司 三相电功率因素矫正的变频装置及其控制方法、空调器

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