功率因数校正控制装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电器制造技术领域，特别涉及一种功率因数校正控制装置和方法。
【背景技术】
[0002]在变频空调控制系统中，由于不可控整流桥和大电容滤波的存在，造成输入电源电流通电区间变窄，因而使得电流波形成为较多含有谐波成分的失真波形。波形的失真引起电流功率因数(Power Factor)的变化，因而对电网和其他用电设备的安全运行造成潜在危害。目前国际和国内已对谐波规格有了严格的要求、规格的内容基于欧洲标准[EN61000-3]。
[0003]空调各厂家为了应对谐波规格，搭载了 PFC控制系统。目前功率因数校正器(Power Factor Correct1n, PFC)主要米取无源式(Passive PFC)和有源式(Active PFC)两种方案。无源式PFC方法的优势在于成本低、可靠性高，但其功率因数校正有限，特别是在输入功率大时其直流母线电压降明显。有源式(ACTIVE) PFC主要分为全PFC (FullModular APFC)和部分PFCXPartial APFC)两种方式，其中全PFC方法效果较好，功率因数可以达到99%以上，电流的谐波含量也可以抑制在10%以下，且输出电压稳定，但是，由于使用了高频电感和高速功率器件，因而引起的EMI (电磁干扰，Electromagnetic Interference简称EMI)问题处理比较麻烦，滤波器设计复杂成本高，同时其本身使用的高频电感成本也较高，控制复杂，调试难度大。另外，部分PFC不但可以解决无源校正功率因数低，电压降明显的缺点，通过减少开关次数，可以降低功率器件的损耗。提高转换效率，具有更加广阔的应用前景。但是，现有部分PFC控制方案中，电感和开关功率管位于整流桥前或者整流桥后，不论哪种方式，控制方案都要检测输入电压过零点、电感电流、输出直流电压，控制IC(Integrated Circuit,集成电路)通过输入电压过零点信号和电感电流、负载大小控制电路的工作模式和输出PWM (Pulse Width Modulat1n，脉冲宽度调制)脉冲信号的占空比，从而控制输入电流跟随输入电压并调节输出电压。控制相对负载，需要的采样参数多，占用控制芯片的资源多。
【发明内容】
[0004]本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题。
[0005]为此，本发明的一个目的在于提出一种功率因数校正控制装置，该功率因数校正控制装置可以降低开关损耗，提高转换效率，在控制过程中需要的采样参数较少，占用控制芯片的资源少，控制简单。
[0006]本发明的另一个目的在于提出一种功率因数校正控制方法。
[0007]为达到上述目的，本发明的一方面实施例提出一种功率因数校正控制装置，该功率因数校正控制装置包括用于检测输入电压的特征参数的第一检测模块，所述第一检测模块的一端与电源的第一端连接；对所述输入电压进行的转换模块，所述转换模块包括控制开关，所述转换模块的第一输入端与所述电源的第一端连接，所述转换模块的第二输入端与电源的第二端连接；输出电容，所述输出电容的一端与所述转换模块的第一输出端连接，所述输出电容的另一端与所述转换模块的第二输出端连接；用于检测输出电压的第二检测模块，所述第二检测模块的一端与所述转换模块的第一输出端连接，电路控制模块，所述电路控制模块的第一输入端和第二输入端均与所述第一检测模块的另一端连接，所述电路控制模块的第三输入端与所述第二检测模块的另一端连接，所述电路控制模块的输出端与所述控制开关的控制端连接，所述电路控制模块根据所述输入电压的特征参数和输出电压生成控制信号，并根据所述控制信号控制所述控制开关的开关以进行功率因数校正。
[0008]根据本发明实施例的功率因数校正控制装置，通过第一检测模块和第二检测模块分别检测输入电压的特征参数和输出电压，进而电路控制模块根据特征参数和输出电压生成控制信号以控制控制开关的开关，从而实现功率因数的校正，可以实现电网或设备的输入电流谐波满足规格要求，需要采集的参数少，减少了占用控制芯片的资源，控制简单。
[0009]其中，在本发明的一些实施例中，所述第一检测模块包括:检测所述输入电压的电压峰值信号的第一检测单元，所述第一检测单元的一端与所述电源的第一端连接，所述第一检测单元的另一端与所述电路控制模块的第一输入端连接；检测所述输入电压的电压过零点信号的第二检测单元，所述第二检测单元的一端与所述电源的第一端连接，所述第二检测单元的另一端与所述电路控制模块的第二输入端连接。
[0010]在本发明的一些实施例中，所述转换模块还包括:第一电感，所述第一电感的一端与所述电源的第一端连接；第一桥式电路，所述第一桥式电路包括:第一二极管，所述第一二极管的一端与所述控制开关的第一端连接；第二二极管，所述第二二极管的一端与所述第一二极管的另一端连接，所述第一二极管另一端与所述第二二极管的一端之间具有第一节点，所述第一节点与所述电源第二端连接，所述第二二极管的另一端与所述控制开关的第二端连接；第三二极管，所述第三二极管的一端与所述控制开关的第一端连接;第四二极管，所述第四二极管的一端与所述第三二极管的另一端连接，所述第四二极管的一端与所述第三二极管的另一端之间具有第二节点，所述第二节点与所述第一电感的另一端连接，所述第四二极管的另一端与所述控制开关的第二端连接；第二桥式电路，所述第二桥式电路包括:第五二极管，所述第五二极管的一端与所述输出电容的另一端连接；第六二极管，所述第六二极管的一端与所述第五二极管的另一端连接，所述第六二极管的一端与所述第五二极管的另一端之间具有第三节点，所述第三节点与所述第一电感的另一端连接，所述第六二极管的另一端与所述输出电容的一端连接；第七二极管，所述第七二极管的一端与所述输出电容的另一端连接；第八二极管，所述第八二极管的一端与所述第七二极管的另一端连接，所述第八二极管的一端与所述第七二极管的另一端之间具有第四节点，所述第四节点与所述电源的第二端连接，所述第八二极管的另一端与所述输出电容的一端连接。
[0011]在本发明的一些实施例中，所述转换模块还包括:第二电感，所述第二电感的一端与所述控制开关的第二端连接；第三桥式电路，所述第三桥式电路包括:第九二极管，所述第九二极管的一端与所述控制开关的第一端连接；第十二极管，所述第十二极管的一端与所述第九二极管的另一端连接，所述第十二极管的一端与所述第九二极管另一端之间具有第五节点，所述第五节点与所述电源的第一端连接，所述第十二极管的另一端与所述第二电感的另一端连接；第十一二极管，所述第十一二极管的一端与所述控制开关的第一端连接；第十二二极管，所述第十二二极管的一端与所述第十一二极管的另一端连接，所述第十二二极管的一端与所述第十一二极管的另一端之间具有第六节点，所述第六节点与所述电源的第二端连接，所述第十二二极管的另一端与所述第二电感的另一端连接；第十三二极管，所述第十三二极管的一端与所述控制开关的第二端连接，所述第十三二极管的另一端与所述输出电容的一端连接。
[0012]在本发明的一些实施例中，所述转换模块还包括:第三电感，所述第三电感的一端与所述第二电感的另一端连接；第一控制开关，所述第一控制开关的第一端与所述输出电容的另一端连接，所述第一控制开关的第二端与所述第三电感的另一端连接，所述第一控制开关的控制端与所述电路控制模块连接；第十四二极管，所述第十四二极管的一端与所述第一控制开关的第二端连接，所述第十四二极管的另一端与所述输出电容的一端连接。
[0013]在本发明的一些实施例中，所述电路控制模块包括:用于根据所述输入电压的电压峰值信号获得参考电压的第一运算单元，所述第一运算单元的一端与所述第一检测单元的另一端连接；用于将所述参考电压与所述输出电压进行比较获得比较数据的第二运算单元，所述第二运算单元的一端与所述第一运算单元的另一端连接；对所述比较数据进行调节的调节单元，所述调节单元的一端与所述第二运算单元的另一端连接；对所述输入电压的过零点信号进行处理获得过零点数据的第一处理单元，所述第一处理单元