交错式PFC电流控制方法、控制电路和变频空调器与流程

本发明涉及电源，尤其涉及一种交错式功率因数校正（pfc）电流控制方法、控制电路和变频空调器。

背景技术：

交错式pfc是目前常见的一种pfc拓扑，其由两路升压电路并联在直流母线上构成。理想状态下，两路升压电路应流过相等的电流。这种拓扑与传统的单相pfc相比，具有电感体积小，输入电流纹波小，emc效果好等优点。在实际的工程电路中，流过两路的电流往往不相等，原因有电感感值差异、两路控制占空比不相同、一路电感损坏等，长期运行可能会导致电流大的那一条支路出现损坏。

因此，如何设计一种能自动平衡两路电流大小的控制方法，在两路电流相差过大时，能及时进行停机保护，有效防止了因电流不平衡导致的电路损坏，是业界亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的两路电流大小不平衡的问题，本发明提出一种可以自动平衡两路电流的交错式pfc电流控制方法、控制电路和变频空调器。

本发明采用的技术方案是设计一种交错式pfc电流控制方法，该包括：采样交错式pfc电路中第一支路电流il1和第二支路电流il2，根据两路电流的差值对第一支路电流il1和第二支路电流il2进行反馈控制，使两路电流趋于平衡。

将所述第一支路电流il1加上所述第二支路电流il2得到电流合值，若电流合值大于最大电流值n则停机保护。

将所述第一支路电流il1减去所述第二支路电流il2得到电流差值，若电流差值的绝对值大于最大差值m则停机保护。

对所述电流差值进行计算得出占空比调节量△d，调节所述第一支路和第二支路中开关的占空比，用第一支路占空比d1减去占空比调节量△d，用第二支路占空比d2加上占空比调节量△d。

计算所述占空比调节量△d采用以下公式：

其中△d为所述占空比调节量△d，kp为比例系数，ki为积分系数，il1为所述第一支路电流il1，il2为所述第二支路电流il2,n为从开机起当前时刻计算占空比调节量△d的次数。

本发明还设计了一种交错式pfc电流控制电路，包括并联后连接直流母线的第一支路和第二支路，还包括采样模块，用于采样交错式pfc的第一支路电流il1和第二支路电流il2；pwm控制模块，用于根据两路电流的差值对第一支路电流il1和第二支路电流il2进行反馈控制，使两路电流趋于平衡。

所述采样模块包括与第一支路中第一电感l1进行串联的第一采样电阻rs1、以及与第二支路中第二电感l2进行串联的第二采样电阻rs2。

本发明还设计了一种变频空调器，该变频空调器采用上述的交错式pfc电流控制方法。

本发明还设计了一种变频空调器，该变频空调器采用上述的交错式pfc电流控制电路。

本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明有效的解决交错式pfc两路电流不平衡的问题，在允许范围内时能自动平衡两路电流，超过允许范围时能及时停机保护，从而降低pfc电路损坏的概率，使pfc控制更加精确，提高了电路可靠性。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是交错式pfc拓扑图；

图2是较佳实施例电流控制方框图；

图3是较佳实施例电流控制流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明是要解决交错式pfc两路电流不平衡的问题，在允许范围内时能自动平衡两路电流，超过允许范围时能及时停机保护，从而降低pfc电路损坏的概率。

图1示出的是交错式pfc拓扑图，图左侧的整流桥将交流变换成直流，直流输出的直流母线上，图最右侧为负载load。直流母线上并接第一支路和第二支路，这两个支路是升压电路。第一支路由第一电感l1、第一采样电阻rs1、第一二极管d1和第一功率开关管q1组成，第二支路由第二电感l2、第二采样电阻rs2、第二二极管d2和第二功率开关管q2组成。两个支路电路结构相同，电路中元器件的参数也相同。直流母线的正、负母线之间还连接一个母线电容c。pwm控制模块（图中未绘出）对第一功率开关管q1和第二功率开关管q2进行pwm控制。该电路的工作原理为：交流输入电压vac经过整流桥，变成直流电压。当q1（或q2）导通时，l1（或l2）、rs1（或rs2）与q1（或q2）形成回路，此时l1（或l2）充电储能。当q1（或q2）断开时，l1(或l2)储存的能量与整流后的直流电压一起给母线电容c充电。pwm控制模块发出pwm1（或pwm2）控制q1（或q2）的开通与关断，使流过电感l1（或l2）的电流il1（或il2）的相位跟随整流后的电压相位，以达到提高功率因数的目的。改变pwm1的占空比d1、以及pwm2的占空比d2即可改变支路的输出电压和电流。

本发明公开了一种交错式pfc电流控制方法，图2示出了电流控制方框图，图3示出了电流控制流程图，可以看出控制方法包括：采样交错式pfc电路中第一支路电流il1和第二支路电流il2，根据两路电流的差值对第一支路电流il1和第二支路电流il2进行反馈控制，使两路电流趋于平衡。

在较佳实施例中，控制程序先所述第一支路电流il1加上所述第二支路电流il2得到电流合值（电流合值为此时流过pfc的总电流），若电流合值大于最大电流值n则停机保护；若电流合值小于n，则继续下一步程序。

随后将所述第一支路电流il1减去所述第二支路电流il2得到电流差值，若电流差值的绝对值（丨il1-il2丨）大于最大差值m，表示两路电路不平衡程度过大，则停机保护；若电流差值的绝对值小于m，则继续下一步程序。需要指出最大电流值n和最大差值m在不同电路中，具体数值有所不同。

在较佳实施例中，电流合值和电流差值的绝对值接在允许范围内的话，则对所述电流差值进行计算得出占空比调节量△d，在图3中是将电流差值（il1-il2）与给定值lerr=0输入到pi控制器，输出占空比调节量△d，计算所述占空比调节量△d采用以下公式：

其中△d为所述占空比调节量△d，kp为比例系数，ki为积分系数，il1为所述第一支路电流il1，il2为所述第二支路电流il2,n为从开机起当前时刻计算占空比调节量△d的次数。比例系数kp和积分系数ki在不同电路中，具体数值有所不同。

得到占空比调节量△d之后调节所述第一支路和第二支路中开关的占空比，用第一支路占空比d1减去占空比调节量△d，用第二支路占空比d2加上占空比调节量△d。第一支路占空比d1和第二支路占空比d2的赋值如图3所示。进行简化分析，如果il1>il2，则△d为正，d1减去△d后，第一支路占空比d1变小，随之第一支路电流il1变小；同时d2加上△d后，第二支路占空比d2变大，随之第二支路电流il2变大。反过来，如果il1<il2，则△d为负，d1减去△d后，第一支路占空比d1变大，随之第一支路电流il1变大；同时d2加上△d后，第二支路占空比d2变小，随之第二支路电流il2变小。藉此方法，经过反馈控制，il1和il2会逐步趋于接近平衡。

本发明还公开了一种交错式pfc电流控制电路，参看图1示出的交错式pfc拓扑图，图中整流桥将交流变换成直流，第一支路和第二支路并联后连接整流桥输出的直流母线。电路还包括采样模块，用于采样交错式pfc的第一支路电流il1和第二支路电流il2；pwm控制模块，用于根据两路电流的差值对第一支路电流il1和第二支路电流il2进行反馈控制，使两路电流趋于平衡。

在较佳实施例中，所述采样模块包括与第一支路中第一电感l1进行串联的第一采样电阻rs1、以及与第二支路中第二电感l2进行串联的第二采样电阻rs2。rs1和rs2的电阻值已知的，检测电阻两端的电压即能算出流经其上的电流il1和il2。

本发明还公开了一种变频空调器，该变频空调器采用上述的交错式pfc电流控制方法。

本发明还公开了一种变频空调器，该变频空调器采用上述的交错式pfc电流控制电路。

以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。