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一种空调用新型PFC的设计 |
在IGBT斩波控制中，为了能够在有效降低器件开关损耗的同时，使功率因数校正及谐波抑制都达到一个较好的效果，根据交流输入电压以及输出电压和负载变化来选择合适的开关时序就成了一个系统电路设计的关键。通过多次的仿真及试验研究，本系统采用了对输入交流电压及输出直流电压幅值进行比较来对斩波时序进行控制的设计方法。
图2所示是用PSPICE9.1进行的仿真波形。由图可见，只要设定合适的电路参数，那么，当电源交流输入电压Ui为220 V时，直流输出电压Uo在290 V左右略有波动。因此可通过电压幅值采样电路来取得交流输入电压和直流输出电压幅值，然后通过比较器进行比较。当输入交流电压Ui幅值大于输出直流电压Uo时，可通过斩波控制信号比较器控制IGBT停止斩波，而当输人交流电压幅值Ui小于输出直流电压Uo时，斩波重新开始。事实上，输入电压在高峰处是大于直流输出电压的，故可控制开关器件停止斩波。
2.2 电压过零检测电路
为了使输入电流与输入电压保持同相位，设计时必须进行输入电压过零检测。在图1中，就是通过Rl、R2进行电压检测并将信号输入到三极管T1，当输入电压经过过零点时，三极管导通，该环节相应的输出口电平将被箝位到零，以便信号能完全输入到CPU的中断口；当输入交流电压瞬时值接近零时，三极管关断，电路向CPU中断口发出高电平信号，由CPU通过该电平转换信号对电流进行控制以使输入电流能够跟踪输入电压的变化。
2.3 电压幅值采样电路
由于本系统中的IGBT斩波时序要通过交流输入电压和直流输出电压幅值进行比较来进行控制，因此，电压幅值采样电路在本电路中显得尤为重要，它将直接影响到功率因数校正及谐波抑制的效果。电压幅值检测包括输入交流电压幅值检测和输出直流电压幅值检测。本设计通过电阻R1和R2分压后对输入交流电压瞬时值进行采样，并输入CPU进行A／D转换，而直流输人电压幅值则通过电阻R3、R4分压采样后再输入CPU进行A／D转换。
2.4 电流采样电路
本设计中采用了较为简单的电流采样电路，并通过电阻Rac对电流进行检测。与需要进行电流采样时，需要进行采样的电流将在外电路被转换为小电阻Rac两端的电压并被输入到CPU的A／D转换口以进行电流采样。
3 试验结果
经过该功率因数校正电路的PWM斩波控制后，电路中的输入电流基本能够跟随交流输入电压的变化，且高次谐波得到了有效抑制。图3所示为采用本文所述新型平均电流控制的boost型电路进行功率因数校正试验的波彤图，由图可见，校正后的波形比校正前更接近正弦波。图4所示为对校正结果的谐波分析图，由图4可知，采用本文的设计方式后，PF值可以达到0.95以上，且高次谐波均不超过国家喈波标准，控制结果完全符合变频空调等家电设备的使用要求，有效的降低了元器件要求，提高了系统稳定性。
4 结束语
本文在分析了传统PFC的基础上，提出了一种新的应用于变频空调产品中的PFC控制方案，并进一步对该方案进行了仿真及试验分析，结果证明，在电流高峰时关断开关器件的新型功率因数校正方法可有效降低对开关器件的要求，减少系统损耗，其校正后的PF值达到了0.95以上。 (end) |
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