CN110137913B - 一种变频设备pfc控制方法、控制装置及变频设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种变频设备PFC控制方法、控制装置及变频设备，其中，所述变频设备PFC控制方法包括：确定变频设备输入电流；根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中PFC电路的开关状态。本发明变频设备PFC控制方法、控制装置及变频设备可以避免过压或过流造成的频繁保护，防止对硬件电路造成损害，保证变频设备的正常使用。

Description

一种变频设备PFC控制方法、控制装置及变频设备
技术领域
本发明涉及变频技术领域，具体而言，涉及一种变频设备PFC控制方法、控制装置及变频设备。
背景技术
变频正逐渐成为家电设备的趋势，尤其是空调、冰箱和洗衣机等，通过变频技术可极大地节约家电设备的用电量，并具有低噪声和高性能等优点。由于变频需要直流供电，而一般市电为电压固定为220V的交流电，因此，需要通过整流电路和升压电路将交流电转变为直流电以给负载供电。另外，为了减少家电设备运行过程中产生的电流谐波和无功功率，通常采用PFC电路来满足升压功能和功率因数校正功能。
PFC电路通常包括电感、快恢复二极管和功率开关器件，其中，功率开关器件是实现升压功能和功率因数校正功能的重要器件。采用PFC电路的变频设备，在恶劣电压条件下使用时，电源波形很差，若控制不当，易造成PFC电路的功率开关器件过压或过流，导致频繁保护，进而导致变频设备不能正常使用，同时对硬件电路也存在损害隐患。
发明内容
本发明解决的问题是恶劣电压条件造成PFC电路的功率开关器件过压或过流，导致频繁保护，进而导致变频设备不能正常使用，同时对硬件电路也存在损害隐患。
为解决上述问题，本发明提供一种变频设备PFC控制方法、控制装置及变频设备。
一种变频设备PFC控制方法，包括：
确定变频设备输入电流；
根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中PFC电路的开关状态。
本发明控制方法，根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中PFC电路的开关状态，简单可靠，操作方便，无需增加非常复杂的结构，降低了成本。
进一步的，根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中PFC电路的开关状态，包括：若变频设备输入电流大于第一电流阈值，则关闭当前载波周期PWM信号输出。
本发明控制方法，在变频设备输入电流大于第一电流阈值时关闭当前载波周期PWM信号输出，从而避免电压波动较大(瞬时跌落或骤然上升)造成IGBT导通的电流过大或关断的电压过大，导致功率开关器件损坏。
进一步的，在根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中PFC电路的开关状态之后，还包括：根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中压缩机的运行状态。
进一步的，根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中压缩机的运行状态，包括：若变频设备输入电流在第一时间段内大于第二电流阈值的次数超过第一次数阈值，则降低压缩机最大运行频率。
本发明控制方法，根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中压缩机的运行状态，当变频设备输入电流在一时间段内大于一电流阈值的次数超过一次数阈值时降低压缩机最大运行频率，避免了压缩机运行频率过大造成变频设备损坏，提高了变频设备的可靠性。而且，相较于单纯的依据变频设备输入电流与一电流阈值的比较结果来控制压缩机最大运行频率，本发明更有利于提高控制的准确性。
进一步的，根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中压缩机的运行状态，还包括：在与所述降低压缩机最大运行频率的时刻间隔第二时间段之后，若变频设备输入电流在第三时间段内大于第三电流阈值的次数超过第二次数阈值，则继续降低压缩机最大运行频率。
进一步的，在根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中压缩机的运行状态之后，还包括：若所述变频设备掉电，则上电并将所述压缩机最大运行频率恢复至出厂值。
通过将变频设备在掉电之后重新上电并恢复压缩机最大运行频率，可以避免在正常情况下压缩机仍然降频运行而影响用户体验(例如在正常情况下，空调降频运行使得制冷效果较差)，有效提升了使用的舒适性。
一种变频设备PFC控制装置，包括：
电流检测单元，用于确定变频设备输入电流；
控制单元，用于根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中PFC电路的开关状态。
一种变频设备，包括所述的PFC控制装置。
本发明控制装置及包括其的变频设备，其控制单元根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中PFC电路的开关状态，简单可靠，操作方便，无需增加非常复杂的结构，降低了成本。
进一步的，所述的变频设备还包括：PFC电路，所述PFC电路包括采样电阻及IGBT，其中，所述变频设备输入电流为所述采样电阻上的电流；所述控制单元用于在变频设备输入电流大于第一电流阈值时关闭当前载波周期PWM信号输出。
进一步的，所述变频设备还包括压缩机，所述控制单元还用于根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备压缩机最大运行频率。
附图说明
图1为依据本发明变频设备PFC控制方法流程图；
图2为依据本发明变频设备PFC控制方法另一流程图；
图3为依据本发明变频设备PFC控制装置方框图；
图4为依据本发明实施例变频设备PFC电路示意图；
图5为依据本发明实施例变频设备PFC控制方法流程图。
附图标记说明：
1-整流桥、2-电感、3-二极管、4-稳压电容、5-IGBT、6-采样电阻、7-负载、8-交流电源。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
如图1所示，本发明提供了一种变频设备PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)控制方法，包括：
确定变频设备输入电流；
根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中PFC电路的开关状态。
其中，根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中PFC电路的开关状态，包括：若变频设备输入电流大于第一电流阈值，则关闭PFC电路；若变频设备输入电流小于或等于第一电流阈值，则开启PFC电路。
所述变频设备例如为变频空调、变频冰箱、变频洗衣机等等。
本发明PFC电路的开启和关闭是指PFC电路中功率开关器件IGBT开启和关闭，也即若变频设备输入电流大于第一电流阈值，则关闭当前载波周期PWM信号输出；若变频设备输入电流小于或等于第一电流阈值，则允许正常开启PFC电路中的IGBT。
本发明控制方法，根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中PFC电路的开关状态，在变频设备输入电流大于第一电流阈值时关闭当前载波周期PWM信号输出，从而避免电压波动较大(瞬时跌落或骤然上升)造成IGBT导通的电流过大或关断的电压过大，导致功率开关器件损坏。
进一步的，如图2所示，在根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中PFC电路的开关状态之后，还包括：根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中压缩机的运行状态。概括而言，也即当变频设备输入电流在一时间段内大于一电流阈值的次数超过一次数阈值(或者在变频设备输入电流大于一电流阈值的频繁度超过一频繁度阈值)时，降低压缩机最大运行频率。
具体而言，根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中压缩机的运行状态，可包括：若变频设备输入电流在第一时间段内大于第二电流阈值的次数超过第一次数阈值，则降低压缩机最大运行频率；若所述次数不超过第一次数阈值，则不降低压缩机最大运行频率。重复上述降频过程直至压缩机最大运行频率降低至预设最小值。当然，在重复时，各重复过程中电流阈值、次数阈值、次数所对应的时间段、频率降低量均可以不同，任意相邻两重复过程的间隔时间也可以不同。也就是说，与前一次降低压缩机最大运行频率的时刻间隔第二时间段之后，若变频设备输入电流在第三时间段内大于第三电流阈值的次数超过第二次数阈值，则继续降低压缩机最大运行频率。间隔第四时间段之后，若变频设备输入电流在第五时间段内大于第四电流阈值的次数超过第三次数阈值，则继续降低压缩机最大运行频率，......依此重复，直至压缩机最大运行频率降低至预设最小值。其中，所述第一时间段、第三时间段、第五时间段的时长可以不同，第一电流阈值至第四电流阈值可以不同，第一次数阈值至第三次数阈值可以不同。
本发明控制方法，根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中压缩机的运行状态，当变频设备输入电流在一时间段内大于一电流阈值的次数超过一次数阈值(或者在变频设备输入电流大于一电流阈值的频繁度超过一频繁度阈值)时降低压缩机最大运行频率，避免了压缩机运行频率过大造成变频设备损坏，提高了变频设备的可靠性。而且，相较于单纯的依据变频设备输入电流与一电流阈值的比较结果来控制压缩机最大运行频率，本发明更有利于提高控制的准确性。
更进一步的，在根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中压缩机的运行状态之后，还包括：若所述变频设备掉电，则上电并将所述压缩机最大运行频率恢复至出厂值。通过将变频设备在掉电之后重新上电并恢复压缩机最大运行频率，可以避免在正常情况下压缩机仍然降频运行而影响用户体验(例如在正常情况下，空调降频运行使得制冷效果较差)，有效提升了使用的舒适性。
如图3所示，本发明还提供了一种变频设备PFC控制装置，包括：
电流检测单元，用于确定变频设备输入电流；
控制单元，用于根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中PFC电路的开关状态。
具体的，所述控制单元用于在变频设备输入电流大于第一电流阈值时关闭PFC电路，在变频设备输入电流小于或等于第一电流阈值时开启PFC电路。
本发明控制装置，根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中PFC电路的开关状态，在变频设备输入电流大于第一电流阈值时关闭当前载波周期PWM信号输出，从而避免电压波动较大(瞬时跌落或骤然上升)造成IGBT导通的电流过大或关断的电压过大，导致功率开关器件损坏。
本发明还提供了一种变频设备，包括所述的PFC控制装置，还包括：PFC电路，所述PFC电路包括采样电阻及IGBT，其中，所述变频设备输入电流为所述采样电阻上的电流；所述控制单元用于在变频设备输入电流大于第一电流阈值时关闭当前载波周期PWM信号输出。
此外，所述变频设备还可包括压缩机，所述控制单元还用于根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备压缩机最大运行频率。具体的，若变频设备输入电流在第一时间段内大于第二电流阈值的次数超过第一次数阈值，则降低压缩机最大运行频率；若所述次数不超过第一次数阈值，则不降低压缩机最大运行频率。重复上述降频过程直至压缩机最大运行频率降低至预设最小值。
下面结合实施例对本发明进行详细的说明。
为便于理解，此处先介绍本发明变频设备PFC电路。如图4所示，所述变频设备PFC电路包括整流桥1、电感2、二极管3、稳压电容4、IGBT5、采样电阻6。
其中，所述整流桥1与外部220V交流电源8电连接。所述稳压电容4与负载7并联连接，所述稳压电容4的第一端和第二端分别与所述负载7的第一端和第二端连接。所述整流桥1的第一端与所述负载7的第一端之间依次串联有所述电感2、所述二极管3。所述整流桥1的第二端与所述负载7的第二端之间电连接有所述采样电阻6，所述采样电阻6靠近所述整流桥1一侧。所述IGBT 5第一端电连接于所述电感2与所述二极管3之间，所述IGBT 5模块第二端连接于所述采样电阻6与所述负载7的第二端之间。
所述采样电阻6上的电流为整个***的瞬时电流，称作变频设备输入电流Iacpeak。通过变频设备输入电流Iacpeak来控制功率开关器件IGBT 5的开关状态以及压缩机的运行状态。
本实施例中，以变频空调器(所述负载为压缩机)为例进行说明，请参照图5所示，所述变频空调器PFC控制方法包括以下步骤：
S1：实时检测变频空调器输入电流Iacpeak；
S2：若电流Iacpeak大于一峰值电流设定值Ipeakset(此步骤Ipeakset具体为Ipeakset1)，则关闭当前驱动IGBT的PWM信号；其中，所述峰值电流设定值Ipeakset1根据机型进行设定；
S3：计时时间开始计时，次数Cnt(此步骤Cnt具体为Cnt1)开始计数；
S4：若计时时间＜时间段X1，发生电流Iacpeak大于峰值电流设定值Ipeakset2(此步骤Ipeakset具体为Ipeakset2)的次数Cnt1大于次数设定值Cntset1(此步骤Cntset具体为Cntset1)，则将压缩机最大允许运行频率在当前运行频率基础上减F1，即压缩机最大运行频率＝当前运行频率-F1；反之，则不改变压缩机最大运行频率；其中，所述时间段X1、次数设定值Cntset1、峰值电流设定值Ipeakset2及频率降低量F1根据机型需要设定；
S5：间隔时间开始计时，间隔一时间段X2之后(间隔时间＞X2)，计时时间开始计时，次数Cnt(此步骤Cnt具体为Cnt2)开始计数；
S6：若计时时间＜时间段X3，发生电流Iacpeak大于峰值电流设定值Ipeakset3(此步骤Ipeakset具体为Ipeakset3)的次数Cnt2大于次数设定值Cntset2(此步骤Cntset具体为Cntset2)，则将压缩机最大允许运行频率在当前运行频率基础上减F2，即压缩机最大运行频率＝当前运行频率-F2；反之，若次数Cnt2小于或等于次数设定值Cntset2，则不改变压缩机最大运行频率；其中，所述时间段X2、X3、峰值电流设定值Ipeakset3、次数设定值Cntset2及频率降低量F2根据机型需要设定；
S7：实时检测变频空调器输入电流Iacpeak，转至步骤S3或S5，直至压缩机最大运行频率降低至最小值Fmin；
S8：在空调器掉电后，再次上电，将压缩机最大运行频率恢复至出厂值；之后，返回步骤S1。
此外，在步骤S5中间隔一时间段X2之后，也可以不进入S6，直接清除间隔计时，返回步骤S2，以此循环，其中，每个单循环中峰值电流设定值、次数设定值、计时时间、间隔时间等均可以相同，也可以不同。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的技术特征，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一技术特征得以和另一具有相同命名的技术特征能作出清楚区分。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (6)

1.一种变频设备PFC控制方法，其特征在于，包括：
确定变频设备输入电流；
根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中PFC电路的开关状态；
在根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中PFC电路的开关状态之后，还包括：根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中压缩机的运行状态；
其中，根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中压缩机的运行状态，包括：若变频设备输入电流在第一时间段内大于第二电流阈值的次数超过第一次数阈值，则降低压缩机最大运行频率；
在与所述降低压缩机最大运行频率的时刻间隔第二时间段之后，若变频设备输入电流在第三时间段内大于第三电流阈值的次数超过第二次数阈值，则继续降低压缩机最大运行频率；
重复上述降频过程，直至压缩机最大运行频率降低至预设最小值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中PFC电路的开关状态，包括：若变频设备输入电流大于第一电流阈值，则关闭当前载波周期PWM信号输出。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中压缩机的运行状态之后，还包括：若所述变频设备掉电，则上电并将所述压缩机最大运行频率恢复至出厂值。
4.一种变频设备PFC控制装置，其特征在于，包括：
电流检测单元，用于确定变频设备输入电流；
控制单元，用于根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中PFC电路的开关状态；
所述变频设备还包括压缩机，所述控制单元还用于根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备压缩机最大运行频率；
其中，根据所述变频设备输入电流控制所述变频设备中压缩机的运行状态，包括：若变频设备输入电流在第一时间段内大于第二电流阈值的次数超过第一次数阈值，则降低压缩机最大运行频率；
在与所述降低压缩机最大运行频率的时刻间隔第二时间段之后，若变频设备输入电流在第三时间段内大于第三电流阈值的次数超过第二次数阈值，则继续降低压缩机最大运行频率；
重复上述降频过程，直至压缩机最大运行频率降低至预设最小值。
5.一种变频设备，其特征在于，包括如权利要求4所述的PFC控制装置。
6.根据权利要求5所述的变频设备，其特征在于，还包括：PFC电路，所述PFC电路包括采样电阻及IGBT，其中，所述变频设备输入电流为所述采样电阻上的电流；所述控制单元用于在变频设备输入电流大于第一电流阈值时关闭当前载波周期PWM信号输出。
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