專(zhuān)利名稱(chēng)：一種功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是涉及一種用于改善電力系統(tǒng)功率因數(shù)的控制方法。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)中，電力質(zhì)量的定量測(cè)量通常有兩個(gè)要素，即功率因數(shù)(PowerFactor,PF)和總諧波失真量(Total Harmonic Distortion,THD)。大多數(shù)電力電子設(shè)備在應(yīng)用過(guò)程中都會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)造成不同程度的干擾影響，特別是需要變流的電源設(shè)備，例如整流器、UPS系統(tǒng)、變頻傳動(dòng)系統(tǒng)、晶閘管系統(tǒng)等，變流后的電流輸出通常為斷續(xù)、短暫的高峰值電流脈沖，由此產(chǎn)生的電路損耗、總諧波含量和輻射干擾都將明顯增加。為了提高電力系統(tǒng)的利用率，需要在電力電子設(shè)備中，連接電力系統(tǒng)的供電線(xiàn)路中增加功率因數(shù)校正器，功率因數(shù)校正PFC (Power Factor Correction)技術(shù)可以有效降·低諧波含量，提高功率因數(shù)，減少無(wú)功功率，高效率無(wú)污染的利用電網(wǎng)電能。目前，隨著數(shù)字控制技術(shù)和集成IC的快速發(fā)展，PFC技術(shù)在電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制技術(shù)上都有了明顯的進(jìn)步。但是，這些PFC技術(shù)都是在基于恒定電源頻率的基礎(chǔ)上研究產(chǎn)生并加以應(yīng)用的。例如我國(guó)目前采用的是50Hz的交流電源，針對(duì)國(guó)內(nèi)機(jī)型提出的PFC技術(shù)僅適用于對(duì)50Hz的交流電源進(jìn)行功率因數(shù)校正。而對(duì)于采用60Hz交流供電的國(guó)家來(lái)說(shuō)，這些PFC技術(shù)就不適用了。這就使得PFC技術(shù)在出口產(chǎn)品上的應(yīng)用受到了很大的限制，需要技術(shù)人員針對(duì)出口機(jī)型重新設(shè)計(jì)適用于60Hz交流供電的PFC技術(shù)，由此造成了研發(fā)周期長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低下等一系列問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法，在減少電源諧波含量、提高電源利用率的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同頻率交流電源的自適應(yīng)控制。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)
一種功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法，在對(duì)交流輸入電源進(jìn)行整流變換的整流橋的直流側(cè)連接斬波器，通過(guò)處理器產(chǎn)生脈沖信號(hào)控制所述斬波器通斷，以生成平滑的直流母線(xiàn)電壓Vdc ;所述脈沖信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程為
獲取所述交流輸入電源的電壓正弦波形，從所述電壓正弦波形中選取N個(gè)采樣點(diǎn)，并對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)的正弦值取絕對(duì)值，形成第一電壓參考值Vs ；
將所述直流母線(xiàn)電壓Vdc與設(shè)定的目標(biāo)電壓Vdc-ref進(jìn)行比較，并進(jìn)行電壓誤差補(bǔ)償處理后，生成第二電壓參考值Vpi ；
在一個(gè)交流周期內(nèi)對(duì)所述交流輸入電源的交流電壓Vac進(jìn)行N次采樣，對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)的電壓值取絕對(duì)值后，計(jì)算N個(gè)電壓值的平均值，對(duì)所述平均值進(jìn)行平方運(yùn)算后取倒數(shù)，形成第三電壓參考值Vcomp ；
將三個(gè)電壓參考值相乘后，作為電流參考值Iac-ref與整流橋整流輸出的直流母線(xiàn)電流Iac進(jìn)行比較，并進(jìn)行電流誤差補(bǔ)償處理后，輸出計(jì)算結(jié)果Ipi ；
利用所述計(jì)算結(jié)果Ipi確定脈沖信號(hào)的占空比，形成所述的脈沖信號(hào)。優(yōu)選的，在所述形成第一電壓參考值Vs的過(guò)程中，優(yōu)選根據(jù)所述交流輸入電源的交流電壓峰值，利用正弦值查表法形成所述交流輸入電源的電壓正弦波形。進(jìn)一步的，在所述形成第一電壓參考值Vs和形成第三電壓參考值Vcomp的過(guò)程中，還包括確定采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)N的步驟
處理器以固定的AD采樣頻率采集交流電壓Vac的瞬時(shí)值，當(dāng)采集到的交流電壓瞬時(shí)值Vac (η)為正數(shù),而Vac (η_1)為負(fù)數(shù)時(shí),判定Vac (η)是過(guò)零點(diǎn)，記錄兩個(gè)過(guò)零點(diǎn)之間的采集個(gè)數(shù)，即為一個(gè)交流電壓周期的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)N。
為了消除高頻干擾信號(hào)的影響，保證檢測(cè)的可靠性，對(duì)所述采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)N進(jìn)行容錯(cuò)處理，步驟如下
設(shè)定交流輸入電源的頻率范圍為ΗΓΗ2，則交流輸入電源的周期范圍為tl、2，其中，tl=l/H2,t2=l/Hl ；
計(jì)算N的有效范圍為N1 N2，其中，Nl=tl/T，N2=t2/T, T為處理器的AD采樣周期；
從上一個(gè)過(guò)零點(diǎn)到本次過(guò)零點(diǎn)，如果N的記錄個(gè)數(shù)在所述的有效范圍內(nèi)，則本次過(guò)零點(diǎn)是有效過(guò)零點(diǎn)；否則將本次過(guò)零點(diǎn)作為無(wú)效過(guò)零點(diǎn)處理，繼續(xù)累加記錄采集個(gè)數(shù)，直到下一個(gè)過(guò)零點(diǎn)，然后重復(fù)執(zhí)行本步驟的有效過(guò)零點(diǎn)判斷過(guò)程，直到生成在有效范圍內(nèi)的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)N。優(yōu)選的，所述交流輸入電源的頻率范圍設(shè)定在45Hz飛5Hz之間，由此形成的功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法可以適用于對(duì)50Hz和60Hz的交流電源進(jìn)行功率因數(shù)校正。又進(jìn)一步的，在所述形成第一電壓參考值Vs的過(guò)程中，以過(guò)零點(diǎn)為起始點(diǎn)，將交流電壓Vac的一個(gè)周期(Γ2 π用(Γ2Η-1表示，其中P為處理器的數(shù)據(jù)處理位數(shù)，則每一個(gè)數(shù)值對(duì)應(yīng)的弧度值為2 π /215'計(jì)算每一個(gè)所述的弧度值所對(duì)應(yīng)的正弦值，由此形成一個(gè)正弦值表；
設(shè)定查表步長(zhǎng)為2Ρ_7Ν，按照查表步長(zhǎng)對(duì)所述正弦值表進(jìn)行查表；將所述交流輸入電源的交流電壓峰值與每一次查表所得到的正弦值相乘，相乘的積取絕對(duì)值，形成所述的第一電壓參考值Vs。由于N值的計(jì)算結(jié)果與交流輸入電源的頻率相關(guān)聯(lián)，因而由此形成的第一電壓參考值Vs與所述交流輸入電源同頻率。再進(jìn)一步的，在所述形成第三電壓參考值Vcomp的過(guò)程中，以過(guò)零點(diǎn)為起始點(diǎn)，在交流輸入電源的一個(gè)交流周期內(nèi)，對(duì)所述交流電壓Vac進(jìn)行N次采樣，對(duì)采集到的N個(gè)交流電壓瞬時(shí)值取絕對(duì)值后求取平均值，并對(duì)所述平均值進(jìn)行平方運(yùn)算后取倒數(shù)，形成所述的第三電壓參考值Vcomp。優(yōu)選的，對(duì)于所述電壓誤差補(bǔ)償處理和電流誤差補(bǔ)償處理過(guò)程優(yōu)選采用PID運(yùn)算處理方式，即
所述電壓誤差補(bǔ)償處理過(guò)程為求取所述目標(biāo)電壓Vdc-ref與直流母線(xiàn)電壓Vdc之間的差值，代入PID運(yùn)算公式計(jì)算生成結(jié)果Ipi?？紤]到負(fù)載功率的不同，優(yōu)選將所述三個(gè)電壓參考值相乘后，再乘以系數(shù)KM，形成所述的電流參考值Iac-ref ;其中，所述系數(shù)KM在2_10的范圍內(nèi)取值。更進(jìn)一步的，所述脈沖信號(hào)的頻率Fl等于處理器的AD采樣頻率，利用所述計(jì)算結(jié)果Ipi確定脈沖信號(hào)的占空比的過(guò)程為
a、根據(jù)脈沖信號(hào)的頻率F1、處理器的主頻FCY以及處理器中比較器工作頻率的預(yù)分頻值Pl，計(jì)算載波頻率寄存器的值0C1TMR，即
—=(0C1TMR + 1)*—!—； i l '+FCY
b、將計(jì)算結(jié)果Ipi寫(xiě)入占空比寄存器；
C、比較器在其工作的每一個(gè)時(shí)鐘周期計(jì)數(shù)一次，并將計(jì)數(shù)值與占空比寄存器的值進(jìn)行一次比較，如果計(jì)數(shù)值與占空比寄存器的值相等，則產(chǎn)生匹配中斷；
d、所述處理器在匹配中斷產(chǎn)生前，輸出控制斬波器導(dǎo)通的高電平，在匹配中斷產(chǎn)生時(shí)反轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖?，直到比較器的計(jì)數(shù)值等于OClTMR時(shí)復(fù)位成高電平，并對(duì)比較器的計(jì)數(shù)值清零；重復(fù)執(zhí)行fd，形成所述的脈沖信號(hào)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是本發(fā)明的功率因數(shù)校正方法不僅可以減少電源諧波含量，提高電源的利用率，而且可以在不同頻率的交流電源上實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制。將該方法應(yīng)用在目前的變頻空調(diào)產(chǎn)品中，不僅適用于基于50Hz交流電源輸入的本國(guó)空調(diào)器，同樣也適用于基于60Hz交流電源輸入的出口空調(diào)器機(jī)型，真正達(dá)到了一次開(kāi)發(fā)、多機(jī)型適用的設(shè)計(jì)目的，大大縮短了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，降低了研發(fā)成本。結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。


圖I是有源PFC電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明所提出的功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法的一種實(shí)施例的控制流程 圖3是圖2中第一電壓參考值Vs的生成方法的一種實(shí)施例的生成流程 圖4是圖2和圖3整合后的整體系統(tǒng)架構(gòu) 圖5是圖2中輸出比較PWM模塊的工作原理示意 圖6是PFC不啟動(dòng)時(shí)交流輸入電源的電流測(cè)試波形 圖7是PFC啟動(dòng)后交流輸入電源的電流測(cè)試波形 圖8是為支持本發(fā)明所提出的功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法而設(shè)計(jì)的有源PFC電路的一種實(shí)施例的硬件架構(gòu)框 圖9是圖8中電流保護(hù)電路的一種實(shí)施例的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)地描述。PFC是Power Factor Correction的英文縮寫(xiě)，即功率因數(shù)校正。功率因數(shù)指的是有效功率與總耗電量(視在功率)之間的關(guān)系，也就是有效功率除以總耗電量(視在功率)的比值?；旧希β室驍?shù)可以衡量電力被有效利用的程度，功率因數(shù)的值越大，代表電力的利用率越 高。為了提高電網(wǎng)電能的利用率，減少電力電子設(shè)備對(duì)電網(wǎng)造成的干擾影響，在絕大部分電力電子設(shè)備的電源電路設(shè)計(jì)中要求增加PFC電路，以提高電源的轉(zhuǎn)換效率?？紤]到不同國(guó)家的電網(wǎng)所采用的電源頻率不同，有的是50Hz，有的是60Hz，為了使設(shè)計(jì)出來(lái)的PFC電路能夠適用于不同頻率的交流輸入電源，本實(shí)施例提出了一種功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法，可以實(shí)現(xiàn)有源PFC在50Hz、60Hz等不同頻率交流電源上的自適應(yīng)控制。下面首先對(duì)有源PFC電路的基本硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行具體說(shuō)明，參見(jiàn)圖I所述。在有源PFC電路中主要包括處理器、電感LI和斬波器。其中，電感LI為支持大電流通過(guò)的電抗器，在電路中起到儲(chǔ)能的作用。電網(wǎng)提供的工頻交流電源AC首先輸入到整流橋整流成單向直流電源，然后經(jīng)由電感LI傳輸至斬波器。所述斬波器在處理器輸出的脈沖信號(hào)的控制作用下導(dǎo)通或者關(guān)斷，保證在高輸入功率因數(shù)下輸入電流為正弦波，并通過(guò)對(duì)整流橋整流輸出的單向直流電源進(jìn)行斬波處理，以生成平滑、恒定的直流母線(xiàn)電壓Vdc，輸出至后級(jí)的用電負(fù)載。為了獲得較高的功率因數(shù)，需要對(duì)斬波器的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)序進(jìn)行嚴(yán)格的控制，也就是說(shuō)需要處理器生成合適的脈沖信號(hào)來(lái)控制斬波器準(zhǔn)確通斷，以生成與交流輸入電壓同相位的正弦交流輸入電流，使得功率因數(shù)得以顯著提升。為了使一套PFC電路能夠適用在不同頻率的交流輸入電源上，需要對(duì)處理器生成的脈沖信號(hào)的占空比進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，即針對(duì)輸入的交流電源AC頻率，自動(dòng)計(jì)算生成不同占空比的PWM脈沖信號(hào)，輸出至斬波器的·控制極，以實(shí)現(xiàn)對(duì)斬波器的通斷控制。為了實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的自適應(yīng)控制，需要設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的控制策略來(lái)產(chǎn)生所述的PWM脈沖信號(hào)，其基本設(shè)計(jì)思路是由于通過(guò)斬波器輸出的直流母線(xiàn)電壓Vdc和通過(guò)整流橋整流輸出的直流母線(xiàn)電流Iac是有源PFC控制的兩個(gè)主要參數(shù)，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)所述兩個(gè)主要參數(shù)的調(diào)節(jié)，本實(shí)施例的PFC技術(shù)采用電流環(huán)和電壓環(huán)共同控制的雙閉環(huán)系統(tǒng)，其軟件控制框圖參見(jiàn)圖2所示，主要包括電壓誤差補(bǔ)償器、電壓前饋補(bǔ)償器和電流誤差補(bǔ)償器。其中，在電流環(huán)系統(tǒng)中，電流誤差補(bǔ)償器的電流參考值Iac-ref是通過(guò)計(jì)算交流輸入電源的整流輸入電壓Vs、電壓誤差補(bǔ)償器的輸出電壓Vpi以及電壓前饋補(bǔ)償器的輸出電壓Vcomp三者的乘積來(lái)獲得的。乘以與交流輸入電源同步的整流輸入電壓Vs，是為了使得電流信號(hào)的參考值Iac-ref具有與整流輸入電壓Vs相同的波形。電壓誤差補(bǔ)償器對(duì)于保持恒定的輸出功率至關(guān)重要，因?yàn)樗?fù)責(zé)對(duì)輸出的直流母線(xiàn)電壓Vdc與輸出電壓的標(biāo)稱(chēng)值(所述標(biāo)稱(chēng)值是在程序中設(shè)定的直流電壓目標(biāo)值，即目標(biāo)電壓Vdc-ref，所述目標(biāo)電壓Vdc-ref —般設(shè)置在350V)的偏離進(jìn)行補(bǔ)償。電流內(nèi)環(huán)通過(guò)調(diào)節(jié)流經(jīng)電感LI的直流母線(xiàn)電流Iac，使其波形上能夠盡可能地跟隨整流輸入電壓Vs的波形變化，從而獲得較高的功率因數(shù)?；谏鲜鲈O(shè)計(jì)思路，需要從有源PFC硬件電路設(shè)計(jì)和PFC軟件控制算法兩方面出發(fā)具體設(shè)計(jì)有源PFC自適應(yīng)控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同頻率交流輸入電源的自適應(yīng)控制。下面首先從PFC自適應(yīng)控制方法上，闡述所述PWM脈沖信號(hào)的生成過(guò)程，具體包括以下主要部分
(I)本實(shí)施例的PFC自適應(yīng)控制算法需要采集三個(gè)輸入信號(hào)交流輸入電源的交流電壓Vac、整流橋整流輸出的直流母線(xiàn)電流Iac和經(jīng)斬波器斬波變換處理后輸出的直流母線(xiàn)電壓Vdc。所述三個(gè)輸入信號(hào)的采樣頻率可以設(shè)計(jì)成與處理器的AD采樣頻率一致。在本實(shí)施例中，所述處理器優(yōu)選采用數(shù)字信號(hào)控制器DSC (DSC即Digital Signal Controller的英文縮寫(xiě))來(lái)進(jìn)行PFC控制算法的計(jì)算，其AD采樣頻率以16KHz為例進(jìn)行說(shuō)明。(2)對(duì)于確定電流內(nèi)環(huán)的基準(zhǔn)信號(hào)(即電流參考值Iac-ref)的其中一個(gè)參考值一整流輸入電壓Vs，本實(shí)施例采用獲取交流輸入電源的電壓正弦波形，從所述電壓正弦波形中選取N個(gè)采樣點(diǎn)，并對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)的正弦值取絕對(duì)值的方法，來(lái)形成所述的整流輸入電壓Vs,作為第一電壓參考值。為了獲取交流輸入電源的電壓正弦波形，本實(shí)施例優(yōu)選采用正弦值查表法，利用交流輸入電源的交流電壓峰值，形成交流電壓的正弦波形。即獲取所述交流輸入電源的電壓正弦波形，從所述電壓正弦波形中檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)、測(cè)量計(jì)算交流電源頻率，計(jì)算交流電壓峰值，通過(guò)查表和計(jì)算形成所述的整流輸入電壓Vs，作為第一電壓參考值。為了使PFC控制方法能夠自動(dòng)適應(yīng)不同頻率的交流輸入電源，例如實(shí)現(xiàn)有源PFC在50Hz和60Hz交流電源上的自適應(yīng)控制，本實(shí)施例采用以下方法來(lái)生成所述的第一電壓參考值Vs
處理器以固定的AD采樣頻率(本實(shí)施例以16KHz為例進(jìn)行說(shuō)明)采集交流電壓Vac的瞬時(shí)值，當(dāng)采集到的交流電壓瞬時(shí)值Vac (η)為正數(shù)，而Vac (η_1)為負(fù)數(shù)時(shí)，則可認(rèn)為Vac(η)是過(guò)零點(diǎn)，記錄兩個(gè)過(guò)零點(diǎn)之間的采集個(gè)數(shù)(包括過(guò)零點(diǎn))，作為一個(gè)交流電壓周期的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)N。由于在驅(qū)動(dòng)斬波器導(dǎo)通和關(guān)斷的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高頻干擾信號(hào)，為了保證檢測(cè)的可靠性，需要對(duì)所述的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)N進(jìn)行容錯(cuò)處理，即通過(guò)限定N的有效范圍，來(lái)增強(qiáng)算法的可靠性。在本實(shí)施例中，所述N的有效范圍可以采用以下方法獲得
設(shè)定交流輸入電源的頻率范圍為ΗΓΗ2，則交流輸入電源的周期范圍為11、2，其中，tl=l/H2,t2=l/Hl ；
計(jì)算N的有效范圍為N1 N2，其中，Nl=tl/T, N2=t2/T, T為處理器的AD采樣周期。以兼容50Hz和60Hz兩種電源頻率的PFC自適應(yīng)控制方法為例進(jìn)行說(shuō)明，此時(shí)，可以將交流輸入電源的頻率范圍設(shè)定在45Hz飛5Hz之間，相應(yīng)的，交流輸入電源的周期范圍即
為
權(quán)利要求
1.一種功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于在對(duì)交流輸入電源進(jìn)行整流變換的整流橋的直流側(cè)連接斬波器，通過(guò)處理器產(chǎn)生脈沖信號(hào)控制所述斬波器通斷，以生成平滑的直流母線(xiàn)電壓VdC ;所述脈沖信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程為 獲取所述交流輸入電源的電壓正弦波形，從所述電壓正弦波形中選取N個(gè)采樣點(diǎn)，并對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)的正弦值取絕對(duì)值，形成第一電壓參考值Vs ； 將所述直流母線(xiàn)電壓Vdc與設(shè)定的目標(biāo)電壓Vdc-ref進(jìn)行比較，并進(jìn)行電壓誤差補(bǔ)償處理后，生成第二電壓參考值Vpi ； 在一個(gè)交流周期內(nèi)對(duì)所述交流輸入電源的交流電壓Vac進(jìn)行N次采樣，對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)的電壓值取絕對(duì)值后，計(jì)算N個(gè)電壓值的平均值，對(duì)所述平均值進(jìn)行平方運(yùn)算后取倒數(shù)，形成第三電壓參考值Vcomp ； 將三個(gè)電壓參考值相乘后，作為電流參考值Iac-ref與整流橋整流輸出的直流母線(xiàn)電 流Iac進(jìn)行比較，并進(jìn)行電流誤差補(bǔ)償處理后，輸出計(jì)算結(jié)果Ipi ； 利用所述計(jì)算結(jié)果Ipi確定脈沖信號(hào)的占空比，形成所述的脈沖信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于在所述形成第一電壓參考值Vs的過(guò)程中，根據(jù)所述交流輸入電源的交流電壓峰值，利用正弦值查表法形成所述交流輸入電源的電壓正弦波形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于在所述形成第一電壓參考值Vs和形成第三電壓參考值Vcomp的過(guò)程中，還包括確定采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)N的步驟 處理器以固定的AD采樣頻率采集交流電壓Vac的瞬時(shí)值，當(dāng)采集到的交流電壓瞬時(shí)值Vac (η)為正數(shù),而Vac (η_1)為負(fù)數(shù)時(shí),判定Vac (η)是過(guò)零點(diǎn)，記錄兩個(gè)過(guò)零點(diǎn)之間的采集個(gè)數(shù)，即為一個(gè)交流周期的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)N。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于對(duì)所述采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)N進(jìn)行容錯(cuò)處理，步驟如下 設(shè)定交流輸入電源的頻率范圍為ΗΓΗ2，則交流輸入電源的周期范圍為tl、2，其中，tl=l/H2,t2=l/Hl ； 計(jì)算N的有效范圍為N1 N2，其中，Nl=tl/T，N2=t2/T, T為處理器的AD采樣周期； 從上一個(gè)過(guò)零點(diǎn)到本次過(guò)零點(diǎn)，如果N的記錄個(gè)數(shù)在所述的有效范圍內(nèi)，則本次過(guò)零點(diǎn)是有效過(guò)零點(diǎn)；否則將本次過(guò)零點(diǎn)作為無(wú)效過(guò)零點(diǎn)，繼續(xù)累加記錄采集個(gè)數(shù)，直到下一個(gè)過(guò)零點(diǎn)，然后重復(fù)執(zhí)行本步驟的有效過(guò)零點(diǎn)判斷過(guò)程，直到生成在有效范圍內(nèi)的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)N。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于所述交流輸入電源的頻率范圍設(shè)定在45Hz 65Hz之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于在所述形成第一電壓參考值Vs的過(guò)程中，以過(guò)零點(diǎn)為起始點(diǎn)，將交流電壓Vac的一個(gè)周期(Γ2 π用Olp-1表示，其中P為處理器的數(shù)據(jù)處理位數(shù)，則每一個(gè)數(shù)值對(duì)應(yīng)的弧度值為2 π /f-1,計(jì)算每一個(gè)所述的弧度值所對(duì)應(yīng)的正弦值，由此形成一個(gè)正弦值表； 設(shè)定查表步長(zhǎng)為2P_7N，按照查表步長(zhǎng)對(duì)所述正弦值表進(jìn)行查表；將所述交流輸入電源的交流電壓峰值與每一次查表所得到的正弦值相乘，相乘的積取絕對(duì)值，形成所述的第一電壓參考值Vs。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于在所述形成第三電壓參考值Vcomp的過(guò)程中，以過(guò)零點(diǎn)為起始點(diǎn)，在交流輸入電源的一個(gè)交流周期內(nèi)，對(duì)所述交流電壓Vac進(jìn)行N次采樣，對(duì)采集到的N個(gè)交流電壓瞬時(shí)值取絕對(duì)值后求取平均值，并對(duì)所述平均值進(jìn)行平方運(yùn)算后取倒數(shù)，形成所述的第三電壓參考值Vcomp。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于所述電壓誤差補(bǔ)償處理過(guò)程為求取所述目標(biāo)電壓Vdc-ref與直流母線(xiàn)電壓Vdc之間的差值，代入PID運(yùn)算公式計(jì)算生成所述的第二電壓參考值Vpi ； 所述電流誤差補(bǔ)償處理過(guò)程為求取所述電流參考值Iac-ref與直流母線(xiàn)電流Iac之間的差值，代入PID運(yùn)算公式計(jì)算生成結(jié)果Ipi。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于將所 述三個(gè)電壓參考值相乘后，乘以系數(shù)KM，形成所述的電流參考值Iac-ref ;其中，所述系數(shù)KM在2-10的范圍內(nèi)取值。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于所述脈沖信號(hào)的頻率Fl等于處理器的AD采樣頻率，利用所述計(jì)算結(jié)果Ipi確定脈沖信號(hào)的占空比的過(guò)程為 a、根據(jù)脈沖信號(hào)的頻率F1、處理器的主頻FCY以及處理器中比較器工作頻率的預(yù)分頻值Pl，計(jì)算載波頻率寄存器的值0C1TMR，即 —=(ocmm. +1) *—J- *Pl ； Fl 、) FCY ' b、將計(jì)算結(jié)果Ipi寫(xiě)入占空比寄存器； C、比較器在其工作的每一個(gè)時(shí)鐘周期計(jì)數(shù)一次，并將計(jì)數(shù)值與占空比寄存器的值進(jìn)行一次比較，如果計(jì)數(shù)值與占空比寄存器的值相等，則產(chǎn)生匹配中斷； d、所述處理器在匹配中斷產(chǎn)生前，輸出控制斬波器導(dǎo)通的高電平，在匹配中斷產(chǎn)生時(shí)反轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖?，直到比較器的計(jì)數(shù)值等于OClTMR時(shí)復(fù)位成高電平，并對(duì)比較器的計(jì)數(shù)值清零；重復(fù)執(zhí)行fd，形成所述的脈沖信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種功率因數(shù)自適應(yīng)控制方法，通過(guò)計(jì)算生成三個(gè)電壓參考值，并將三個(gè)電壓參考值相乘后，作為電流參考值與直流母線(xiàn)電流進(jìn)行比較，并進(jìn)行電流誤差補(bǔ)償處理后，輸出計(jì)算結(jié)果；利用所述計(jì)算結(jié)果確定占空比，形成脈沖信號(hào)，控制斬波器通斷，以對(duì)整流橋整流輸出的直流電壓進(jìn)行斬波處理后，生成平滑的直流母線(xiàn)電壓以及與交流輸入電壓同相位的交流輸入電流，提高功率因數(shù)，減小電流諧波畸變率。本發(fā)明的功率因數(shù)校正方法可以在不同頻率的交流電源上實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制。將該方法應(yīng)用在變頻空調(diào)產(chǎn)品中，可以適用于基于50Hz和60Hz交流電源輸入的空調(diào)機(jī)型，真正達(dá)到了一次開(kāi)發(fā)、多機(jī)型適用的設(shè)計(jì)目的，縮短了開(kāi)發(fā)周期，降低了研發(fā)成本。
文檔編號(hào)H02M1/42GK102857087SQ20121034227
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月17日
發(fā)明者尹發(fā)展 申請(qǐng)人:海信(山東)空調(diào)有限公司