变频家电设备中pfc电路的电压骤升保护装置、方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及空调系统技术领域，特别涉及一种用于变频家电设备中PFC(P〇wer FactorCorrection，功率因数校正）电路的电压骤升保护装置以及一种用于变频家电设备 中PFC电路的电压骤升保护方法。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003]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。
[0004] 在变频家电设备中，PFC电路通常为Boost型PFC电路，该电路主要包括电感、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。而功率开关器件导通时的电流过大或关断时的电压过大，都容易导致功率开关 器件损坏，因此，需要对其进行保护。
[0005] 而造成功率开关器件过压或过流的原因很多，例如，所用电源的质量好坏就是其 中一个重要方面。当所用电源如市电的电压发生扰动（电源电压瞬时跌落或骤然上升），或 者软件控制算法不合理或处理不及时（响应慢）都会导致功率开关器件发生过流或过压， 从而导致功率开关器件损坏。
[0006] 相关技术中，通过直接开启保护功能来断开负载供电以保护功率开关器件。但是， 该方法对于末端电网或分布式电网，如乡镇和农村电网，由于电网电压不稳定且扰动频繁， 家电设备很难正常稳定工作，尤其是变频家电设备，很容易出现频繁启停的状况，既起不到 节省电量的作用，还极大地影响了用户的舒适性和体验。
【发明内容】
[0007] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0008] 为此，本发明的一个目的在于提出一种用于变频家电设备中PFC电路的电压骤升 保护装置，能够在电压骤升且输入电流小于第一电流阈值时保证不停机运行，并在输入电 流超过第一电流阈值时断电停机，避免变频家电设备损坏。
[0009] 本发明的另一个目的在于提出一种用于变频家电设备中PFC电路的电压骤升保 护方法。
[0010] 为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种用于变频家电设备中PFC电路 的电压骤升保护装置，所述变频家电设备包括所述PFC电路、控制所述PFC电路开启和关闭 的PFC控制模块、电机、电机控制器，所述电压骤升保护装置包括：第一电压检测模块，所述 第一电压检测模块用于检测所述PFC电路的输入电压；电流检测模块，所述电流检测模块 用于检测所述PFC电路的输入电流；第二电压检测模块，所述第二电压检测模块用于检测 所述PFC电路的输出电压；以及保护模块，所述保护模块分别与所述第一电压检测模块、所 述电流检测模块、所述第二电压检测模块、所述PFC控制模块和所述电机控制器相连，所述 保护模块用于对所述输入电压和所述输出电压进行比较以生成第一比较结果，并对所述输 入电流和预设的最大允许电流进行比较以生成第二比较结果，以及在所述输入电流大于第 一电流阈值时所述保护模块生成第三比较结果，并且所述保护模块根据所述第一比较结果 和所述第二比较结果分别通过所述PFC控制模块对所述PFC电路进行控制和通过所述电机 控制器对所述电机进行控制，以及根据所述第三比较结果通过所述变频家电设备中的主控 制器控制所述变频家电设备断电停机，其中，所述第一电流阈值大于所述预设的最大允许 电流。
[0011] 根据本发明实施例的用于变频家电设备中PFC电路的电压骤升保护装置，第一电 压检测模块检测PFC电路的输入电压，电流检测模块检测PFC电路的输入电流，第二电压检 测模块检测PFC电路的输出电压，保护模块对输入电压和输出电压进行比较以生成第一比 较结果，并对输入电流和预设的最大允许电流进行比较以生成第二比较结果，以及在输入 电流大于第一电流阈值时保护模块生成第三比较结果，并且保护模块根据第一比较结果和 第二比较结果分别通过PFC控制模块对PFC电路进行控制和通过电机控制器对电机进行控 制，以及根据第三比较结果通过变频家电设备中的主控制器控制变频家电设备断电停机， 从而在电压骤升且输入电流小于第一电流阈值时，有效避免PFC电路损坏，同时保证电机 不停机运行，并在输入电流超过第一电流阈值时断电停机，避免变频家电设备损坏，有效提 高了变频家电设备的可靠性和用户体验。
[0012] 根据本发明的一个实施例，当所述输入电压大于或等于所述输出电压时，其中，如 果所述输入电流大于或等于所述预设的最大允许电流且小于或等于第二电流阈值，所述保 护模块输出第一保护信号至所述PFC控制模块，以使所述PFC控制模块控制所述PFC电路 关闭，并输出第一降频保护信号至所述电机控制器，以使所述电机控制器通过减小转速指 令以控制所述电机降频运行，其中，所述第二电流阈值小于所述第一电流阈值且大于所述 预设的最大允许电流；如果所述输入电流大于所述第二电流阈值且小于或等于所述第一电 流阈值，所述保护模块输出第一保护信号至所述PFC控制模块，以使所述PFC控制模块控制 所述PFC电路关闭，并输出第二降频保护信号至所述电机控制器，以使所述电机控制器通 过减小电流指令以控制所述电机降频运行。
[0013] 根据本发明的一个实施例，当所述输入电压大于或等于所述输出电压且所述输入 电流小于所述预设的最大允许电流时，所述保护模块输出第一保护信号至所述PFC控制模 块，以使所述PFC控制模块关闭所述PFC电路，并通过所述电机控制器控制所述电机按照预 设频率正常运行或提前降频运行。
[0014] 根据本发明的一个实施例，当所述输入电压小于所述输出电压且所述输入电流大 于或等于所述预设的最大允许电流时，所述保护模块输出第一保护信号至所述PFC控制模 块，以使所述PFC控制模块控制所述PFC电路关闭，并输出第一降频保护信号至所述电机控 制器，以使所述电机控制器通过减小转速指令以控制所述电机降频运行。
[0015] 根据本发明的一个实施例，当所述输入电压小于所述输出电压且所述输入电流小 于所述预设的最大允许电流时，所述PFC控制模块控制所述PFC电路开启，所述电机控制器 控制所述电机按照预设频率正常运行。
[0016] 为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种用于变频家电设备中PFC电 路的电压骤升保护方法，所述变频家电设备包括所述PFC电路、控制所述PFC电路开启和关 闭的PFC控制模块、电机、电机控制器，所述电压骤升保护方法包括以下步骤：检测所述PFC 电路的输入电压，并检测所述PFC电路的输入电流；检测所述PFC电路的输出电压；对所述 输入电压和所述输出电压进行比较以生成第一比较结果，并对所述输入电流和预设的最大 允许电流进行比较以生成第二比较结果，以及在所述输入电流大于第一电流阈值时生成第 三比较结果，其中，所述第一电流阈值大于所述预设的最大允许电流；以及根据所述第一比 较结果和所述第二比较结果分别通过所述PFC控制模块对所述PFC电路进行控制和通过所 述电机控制器对所述电机进行控制，并且根据所述第三比较结果通过所述变频家电设备中 的主控制器控制所述变频家电设备断电停机。
[0017] 根据本发明实施例的用于变频家电设备中PFC电路的电压骤升保护方法，首先检 测PFC电路的输入电压，并检测PFC电路的输入电流以及检测PFC电路的输出电压，然后对 输入电压和输出电压进行比较以生成第一比较结果，并对输入电流和预设的最大允许电流 进行比较以生成第二比较结果，以及在输入电流大于第一电流阈值时生成第三比较结果， 最后根据第一比较结果和第二比较结果分别通过PFC控制模块对PFC电路进行控制和通 过电机控制器对电机进行控制，并且根据第三比较结果通过变频家电设备中的主控制器控 制变频家电设备断电停机，从而在电压骤升且输入电流小于第一电流阈值时，有效避免PFC 电路损坏，同时保证电机不停机运行，并在输入电流超过第一电流阈值时断电停机，避免变 频家电设备损坏，有效提高了变频家电设备的可靠性和用户体验。
[0018] 根据本发明的一个实施例，当所述输入电压大于或等于所述输出电压时，其中，如 果所述输入电流大于或等于所述预设的最大允许电流且小于或等于第二电流阈值，输出第 一保护信号至所述PFC控制模块，以使所述PFC控制模块控制所述PFC电路关闭，并输出第 一降频保护信号至所述电机控制器，以使所述电机控制器通过减小转速指令以控制所述电 机降频运行，其中，所述第二电流阈值小于所述第一电流阈值且大于所述预设的最大允许 电流；如果所述输入电流大于所述第二电流阈值且小于或等于所述第一电流阈值，输出第 一保护信号至所述PFC控制模块，以使所述PFC控制模块控制所述PFC电路关闭，并输出第 二降频保护信号至所述电机控制器，以使所述电机控制器通过减小电流指令以控制所述电 机降频运行。
[0019] 根据本发明的一个实施例，当所述输入电压大于或等于所述输出电压且所述输入 电流小于所述预设的最大允许电流时，输出第一保护信号至所述PFC控制模块，以使所述 PFC控制模块关闭所述PFC电路，并通过所述电机控制器控制所述电机按照预设频率正常 运行或提前降频运行。
[0020] 根据本发明的一个实施例，当所述输入电压小于所述输出电压且所述输入电流大 于或等于所述预设的最大允许电流时，输出第一保护信号至所述PFC控制模块，以使所述 PFC控制模块控制所述PFC电路关闭，并输出第一降频保护信号至所述电机控制器，以使所 述电机控制器通过减小转速指令以控制所述电机降频运行。
[0021] 根据本发明的一个实施例，当所述输入电压小于所述输出电压且所述输入电流小 于所述预设的最大允许电流时，所述PFC控制模块控制所述PFC电路开启，所述电机控制器 控制所述电机按照预设频率正常运行。
【附图说明】
[0022] 图1为根据本发明实施例的用于变频家电设备中PFC电路的电压骤升保护装置的 方框示意图；
[0023] 图2为根据本发明的一个实施例的功率开关器件IGBT导通时的等效电路图；
[0024] 图3为根据本发明的一个实施例的功率开关器件IGBT关断时的等效电路图；
[0025] 图4根据本发明的一个实施例的输入电压小于输出电压时一个开关周期内的输 入电流的波形图；
[0026]