谐波电流抑制方法技术

本发明专利技术所述的谐波电流抑制方法，提供一种基于正、负周期中流经负载电流值的变化，应用相对独立的ＭＣＵ模块来控制跨接在桥式整流器两个输出端之间的开关装置的开、断状态和闭合状态下的占空比，进而实现抑制谐波、提高功率因素和抬升直流侧电压的方法。在第一控制时间段△ｔ１，控制开关处于断开状态；在第二控制时间段△ｔ２，ＭＣＵ控制芯片控制开关在闭合和断开状态之间进行高频切换；在第三控制时间段△ｔ３中，开关处于断开状态，此时流经负载的电流先是下降、后是上升并逐渐趋近于第二峰值电流Ｖ２。在第四控制时间段△ｔ４，ＭＣＵ控制芯片控制开关在闭合和断开状态之间进行高频切换。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种采用桥式全波整流电路的谐波抑制方法，具体地该方法应用于功率因素校正电路。
技术介绍
目前在办公和家用变频空调器中均配置有功率因素校正电路，为实现将输入的交流电压调整为直流电压来保证直流压缩机的正常运行。在现有功率因素校正电路中，通常采用桥式全波整流电路来实现整流、平滑电容稳压和频率变换等功能。如附图1所示的现有功率因素校正电路，采用交流电源、经整流电路和平滑电容后，利用变频信号实现对变频压缩机的运行控制。在交流电压为正半周期时，电流如附图2中所示箭头方向流动；当交流电压为负半周期时，电流如附图3中所示箭头方向流动。通过上述现有功率因素校正电路可将交流电压变为直流电压以驱动变频压缩机运行。但是上述方案只有在输入电压高于负载电压时才有电流流过，所以功率因素比较低；由于低功率因素而向供电网回注的高次谐波较大，致使谐波无法满足标准要求，对供电网造成严重干扰；同时，直流侧电压较低导致压缩机无法高速运转。现有变频空调器也有采用“电感+电容”的功率因素校正模式，来被动地吸收谐波电流、以提高功率因素。如附图4所示。但是此方案中，电抗器的感抗较大而使直流侧电压下降很大而导致压缩机无法以高的转速运行。另外，现有变频空调器还通过采用专用集成电路对功率因素进行校正。如附图5所示。但是该方案会使设计和生产成本增加、且EMI电磁干扰也相应地增加许多。
技术实现思路
本专利技术所述的，其目的在于解决上述问题和不足而提供一种基于正、负周期中流经负载电流值的变化，应用相对独立的MCU模块来控制跨接在桥式整流器两个输出端之间的开关装置的开、断状态和闭合状态下的占空比，进而实现抑制谐波、提高功率因素和抬升直流侧电压的方法。与现有应用功率因素校正电路相比，本专利技术所述的方法不采用专用IC芯片，无需全波调制，而且能够根据电路设计做出相应的调试和改进，具有较强的通用性和升级能力。应用本专利技术所述的功率因素校正电路，在交流电源和压缩机构成的回路中具有跨接在交流输入两端的桥式整流装置、在整流桥输出侧依次串联有电抗器、整流滤波装置和负载。与现有功率因素校正电路不同的是，还增加有一MCU控制模块。在该MCU控制模块中设计有，跨接在桥式整流装置正、负端之间的一开关装置，连接在交流电源端的零交叉检知装置，串接在开关装置之间的过流保护装置，连接在直流侧的电压检知装置，连接开关的开关驱动装置、电流检知装置和MCU芯片。本专利技术所述的，是在输入电压处于正或负半周期中的四个控制时间段，来控制跨接在桥式整流装置正、负端之间的开关的开断状态和占空比。当输入电压由负半周期进入正半周期、或是由负半周期进入正半周期时，在第一控制时间段Δt1，控制开关处于断开状态，此时直流输出电压比交流输入电压高，负载中并没有输入电流。当负载中有输入电流，即在第二控制时间段Δt2，MCU控制芯片生成开关信号并通过开关驱动装置驱动开关，使开关在闭合和断开状态之间进行高频切换。在开关高频切换的初期，直流输出电压比交流输入电压高；在生成开关信号一段时间后，交流输入电压大于直流输出电压。在第二控制时间段Δt2中，通过电抗器的总电流会比第一控制时间段Δt1中的电流增大，并逐渐趋近于第一峰值电流V1。可以通过电流检知装置11判断负载6的大小，根据流经负载的实际大小，进而调节第二控制时间段Δt2的时间长度。当实际电流值达到第一峰值电流V1并滞后一定时间，第二控制时间段Δt2即结束。在第二控制时间段Δt2结束前，当后续的时间段(即Δt3)控制开关再次被断开，是在实际电流值达到第一峰值电流V1的一段时间后，以避免开关在第一峰值电流V1处被开通而加大负荷。在第三控制时间段Δt3中，由MCU控制芯片控制开关处于断开状态，此时流经负载的电流先是下降、后是上升并逐渐趋近于第二峰值电流V2。当实际电流值达到第二峰值电流V2并滞后一定时间，第三控制时间段Δt3结束。其中，第二峰值电流V2是所述功率因素校正电路的最大额定值，即第一峰值电流V1小于第二峰值电流V2。在第三控制时间段Δt3结束前，当后续的时间段(即Δt4)控制开关再次被闭合，是在实际电流值达到第二峰值电流V2的一段时间后，以避免开关在第二峰值电流V2处被开通而加大负荷。在第四控制时间段Δt4，MCU控制芯片控制开关在闭合和断开状态之间进行高频切换。在开关进行高频切换的初期，交流输入电压大于直流输出电压；在生成开关信号一段时间后，直流输出电压比交流输入电压高。在第四控制时间段Δt4中，通过电抗器的总电流会比第三控制时间段Δt3中的电流减小，并逐渐趋近于零。可以根据负载的大小，来调整第四控制时间段Δt4的时间延长或缩短，以实现到达零电流时间的长度。以上是输入电压处于正半周期、或是处于负半周期中，由MCU控制芯片控制开关的开断状态和进行高速切换的四个控制时间段Δt1至Δt4的主要流程。当直流输出电压偏低时，加大Δt2和Δt4时间段中的占空比，可提高直流输出电压值；当直流输出电压偏高时，减小Δt2和Δt4时间段中的占空比，相应地降低直流输出电压，以使直流输出电压维持在一个较稳定的值。在Δt2时间段的后期，随着实际电压接近正弦波电压的峰值，流过开关4的实际电流相应变大，为避免在开关闭合时形成较大的电流峰值，在整个Δt2时间段中，从开始到结束采取占空比逐渐由大到小的变化趋势，使得电流波形在接近正弦波峰值处比较平滑地到达，避免尖峰电流再次形成高次谐波。与之相反的是，在Δt4时间段的前期，实际电压比较接近正弦波电压的峰值，流过开关的实际电流相应地变大，为避免在开关再次闭合时形成较大的电流峰值，在整个Δt4时间段中，从开始至结束采取占空比由小到大的变化趋势，使得电流波形在正弦波峰值处比较平滑地开始，避免尖峰电流再次形成高次谐波。进一步的改进方案是，在MCU控制芯片一侧连接一存储装置，实际Δt1至Δt4的时间段数值、以及占空比参数均可预设于存储装置中，由MCU控制芯片根据电流检知装置的输出值，调整Δt1至Δt4的实际时间值，以满足在不同负载的情况下均获得较高的功率因素。当负载的负载值加大时，实际电流到达零电流时间缩短，此时控制Δt2和Δt4时间段加长，以提高直流侧输出电压值。如上内容，本专利技术所述的优点是应用开关进行高频切换，因而可选择较小值的电抗器，从而降低了成本；可以通过选择合适的电抗器和高频开关频率，以有效地抑制电流中的谐波成分；应用上述方法，可有效提高功率因素、抬升直流侧电压，使得变频空调实现预定的高转速，发挥最大能力。附图说明图1至图5是现有功率因素校正电路的模块图。图6是应用本专利技术所述的电路模块图。图7和图8是处于交流电源正半周期的Δt2中的电流示意图。图9和图10是处于交流电源正半周期的Δt4中的电流示意图。图11和图12是处于交流电源负半周期的Δt2中的电流示意图。图13和图14是处于交流电源负半周期的Δt4中的电流示意图。图15和图16是实施例1中输入电压、输入电流和控制信号的波形图。图17是图6中增加存储装置13的电路模块图。如图6至图17所示具有，交流电源1、桥式整流装置2、电抗器3、开关4、整流滤波装置5、负载6、电压检知装置7、MCU控制芯片8、开关驱动装置9、电流检知装置10、零交叉检测装置11、以及开关过流保护装置12、存储装置13。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种谐波电流抑制方法，其特征在于：在所述功率因素校正电路中具有，跨接在桥式整流装置正、负端之间的一开关装置，以及连接开关的开关驱动装置和ＭＣＵ控制芯片；所述的谐波电流抑制方法是在输入电压处于正或负半周期中，通过调节四个控制时间段来控 制所述开关的状态和占空比；在第一控制时间段△ｔ１，控制开关处于断开状态，负载中并没有输入电流；在第二控制时间段△ｔ２，开关在闭合和断开状态之间进行高频切换；在实际电流值达到第一峰值电流Ｖ１并滞后一定时间后，第二控制时间段△ｔ ２结束；在第三控制时间段△ｔ３，开关处于断开状态；在实际电流值达到第二峰值电流Ｖ２并滞后一定时间后，第三控制时间段△ｔ３结束；在第四控制时间段△ｔ４，开关在闭合和断开状态之间进行高频切换；并且，通过电抗器的总电流会比第三控制 时间段△ｔ３中的电流减小，并逐渐趋近于零。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李敬恩，胡文生，张永利，
申请(专利权)人：山东朗进科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]