直流電源裝置及提高其功率因數(shù)的pwm脈沖控制方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電源裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種直流電源裝置及提高其功率因數(shù)的PWM脈沖控制方法。本發(fā)明提供的適用于變頻空調(diào)室外機(jī)的直流電源裝置及有效提高其功率因數(shù)的PWM脈沖控制方法，可以有效地降低諧波和提高供電系統(tǒng)的電壓，并且可以減少電壓和電流之間的夾角，有效地提供直流電源裝置的功率因數(shù)。特別地，在現(xiàn)有直流電源裝置的強(qiáng)制短路單元與交流電源之間增加一個保險絲，可以在直流電源裝置的其他各個單元的保護(hù)作用失效、出現(xiàn)電流過大的情形時立即熔斷，防止元器件進(jìn)一步毀壞或起火。并且功率因素校正部分的整流橋和后續(xù)交流電整流濾波單元中的整流橋分開，能夠減小共用一個整流橋引起的功耗發(fā)熱，安全可靠。
【專利說明】直流電源裝置及提高其功率因數(shù)的PWM脈沖控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電源裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種直流電源裝置及提高其功率因數(shù)的PWM脈沖控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]變頻空調(diào)等家電在其內(nèi)部有把交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓的整流電路，以此形成直流電源，再把電力供到各電子電路中。這些整流電路大多數(shù)為電容輸入型，其輸入電流只在峰值電壓波形附近流通、并呈脈沖狀電流波形，從而產(chǎn)生出不同程度的諧波。諧波的出現(xiàn)會導(dǎo)致電壓波形出現(xiàn)畸變、進(jìn)相電容異常發(fā)熱及電機(jī)或變壓器的噪音增大、受電設(shè)備的容量降低等問題。因此IEC以及世界各國都設(shè)有限度值來控制諧波。
[0003]另一方面，由于電機(jī)里永久磁鐵的存在，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動時，電機(jī)自身會感應(yīng)出動生電動勢，并且有轉(zhuǎn)速越大、動生電動勢就越大。要想電機(jī)在更高的轉(zhuǎn)速上運行，就需要更高的電壓來驅(qū)動，但市電額定值220V是固定的，要想電機(jī)在更寬的頻率范圍內(nèi)運行，必須人為地提高電路系統(tǒng)中的電壓。
[0004]再則，在交流電路中，電壓與電流之間的相位差(Φ)的余弦叫做功率因數(shù)，功率因數(shù)越高，系統(tǒng)利用能量的效率越好。在一般的非純電阻電路中，功率因數(shù)都小于1，原因是由于電路中電感和電容的存在，使得交流電壓與交流電流之間的相位差不等于零。
[0005]以上所述即為業(yè)界使用功率因數(shù)校正(PFC, Power Factor Correction)電路的主要原因，業(yè)界中使用的功率因數(shù)校正一般有以下幾種:無源PFC、部分有源PFC、有源PFC。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的首先在于提供一種直流電源裝置，以安全可靠地解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的需要控制供電系統(tǒng)的諧波電流以及提高其工作電壓和功率因數(shù)的技術(shù)問題。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0008]一種直流電源裝置，用于給變頻空調(diào)室外機(jī)的功率系統(tǒng)供電，除了依次連接的交流電源、電抗器和交流電整流濾波單元，還包括:
[0009]分別與所述交流電源的火線、零線相接的過零信號檢測單元和與所述交流電源的火線相接的交流電流檢測單元；
[0010]第一端接所述電抗器的輸出端、第二端通過一保險絲與所述交流電源的零線相接、強(qiáng)制對所述電抗器進(jìn)行短路通電的強(qiáng)制短路單元；
[0011 ] 輸入端接所述交流電整流濾波單元的輸出端、對經(jīng)整流后的直流電壓進(jìn)行檢測的直流電壓檢測單元；
[0012]連接在所述直流電壓檢測單元與強(qiáng)制短路單元之間、當(dāng)直流電壓過高時對所述強(qiáng)制短路單元輸出硬件保護(hù)信號的過壓檢測保護(hù)單元；以及
[0013]分別與所述過零信號檢測單元、交流電流檢測單元、直流電壓檢測單元和過壓檢測保護(hù)單元的輸出端相連，接收上述各個單元發(fā)送的信號、并發(fā)送PWM控制信號給所述強(qiáng)制短路單元的微處理器控制單元。
[0014]本發(fā)明的另一目的在于提供一種提高上述直流電源裝置功率因數(shù)的PWM脈沖控制方法，具體包括如下步驟:
[0015]確定系統(tǒng)交流電過零點與微處理器控制單元檢測到的過零信號之間的時間間隔;
[0016]將功率零點到系統(tǒng)運行的最大功率點劃分為兩個以上的功率區(qū)間；
[0017]在系統(tǒng)實際運行的不同功率區(qū)間內(nèi)對應(yīng)輸出預(yù)設(shè)不同的PWM脈寬。
[0018]具體地，所述系統(tǒng)運行的最大功率點由以下關(guān)系式確定=Pm 二.其中，匕
為系統(tǒng)運行的最大功率點，Ini為系統(tǒng)交流電流允許的最大值，ω為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動頻率的最大值。
[0019]本發(fā)明提供的適用于變頻空調(diào)室外機(jī)的直流電源裝置及有效提高其功率因數(shù)的PWM脈沖控制方法，可以有效地降低諧波和提高供電系統(tǒng)的電壓；并且采用本發(fā)明提供的直流電源裝置，可以減少電壓和電流之間的夾角，有效地提供直流電源裝置的功率因數(shù)。特別地，在現(xiàn)有直流電源裝置的強(qiáng)制短路單元與交流電源之間增加一個保險絲，可以在直流電源裝置的其他各個單元的保護(hù)作用失效、出現(xiàn)電流過大的情形時立即熔斷，防止元器件進(jìn)一步毀壞或起火，強(qiáng)制將電抗器的強(qiáng)制短路單元從原直流電源裝置中剝離出來，不影響其他后續(xù)電路的正常運行，安全可靠。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明提供的直流電源裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0021]圖2是本發(fā)明y —優(yōu)選實施例提供的直流電源裝置的示例電子元器件圖；
[0022]圖3是本發(fā)明提供的提高圖1所示直流電源裝置的功率因數(shù)的PWM脈沖控制方法的實現(xiàn)流程圖；
[0023]圖4是本發(fā)明一優(yōu)選實施例提供的系統(tǒng)功率區(qū)間分配圖；
[0024]圖5是圖4所示的系統(tǒng)功率區(qū)間上A、B、C三點上的脈寬控制波形圖；
[0025]圖6是采用本發(fā)明提供的PWM脈沖控制方法的直流電源裝置的波形圖。
【具體實施方式】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]本發(fā)明的目的在于提供一種直流電源裝置，適用于變頻空調(diào)室外機(jī)的供電電路，可以有效地降低諧波和提高供電系統(tǒng)的電壓；并且可以減少電壓和電流之間的夾角，有效地提供直流電源裝置的功率因數(shù)。
[0028]圖1是本發(fā)明提供的直流電源裝置的結(jié)構(gòu)框圖；為了便于說明，僅示出了與本實施例相關(guān)的部分，如圖所示:
[0029]一種直流電源裝置，接變頻空調(diào)室外機(jī)的功率系統(tǒng)，除了包括依次連接的交流電源10、電抗器20和交流電整流濾波單元30，還包括:分別與交流電源10的火線L、零線N相接的過零信號檢測單元40 ;與交流電源10的火線L相接的交流電流檢測單元50 ;—端接電抗器20的輸出端、一端通過一保險絲60與交流電源10的零線N相接的強(qiáng)制短路單元70 ;輸入端接交流電整流濾波單元30的輸出端的直流電壓檢測單元80 ;連接在直流電壓檢測單元80與強(qiáng)制短路單元70之間的過壓檢測保護(hù)單元90 ；以及分別與過零信號檢測單元40、交流電流檢測單元50、直流電壓檢測單元80和過壓檢測保護(hù)單元90的輸出端相連的微處理器控制單元100。
[0030]其中，過零信號檢測單元40用于檢測交流電源10的頻率和交流電壓的過零點，交流電流檢測單元50則用于檢測交流電流的大小，一般可以采取在電抗器20與交流電整流濾波單元30之間串接一個電流互感器的方式來獲取交流電流的大小。過零信號檢測單元40和交流電流檢測單元50可以為微處理器控制單元100提供交流電流大小信號和交流電過零信號，協(xié)助微處理器控制單元100實現(xiàn)對強(qiáng)制短路單元70的脈寬控制及過電流保護(hù)作用。
[0031]強(qiáng)制短路單元70用于對電抗器20進(jìn)行強(qiáng)制短路通電，在本發(fā)明實施例中，強(qiáng)制短路單元70主要包括功率開關(guān)管、通過保險絲與零線N相接的、對功率開關(guān)管起整流作用的整流橋以及用于驅(qū)動功率開關(guān)管的驅(qū)動模塊；這里的保險絲60為重要的系統(tǒng)保護(hù)元器件之一，當(dāng)過零信號檢測單元40、交流電流檢測單元50和過壓檢測保護(hù)單元90等的保護(hù)功能都失效，導(dǎo)致對電抗器20交流短路時的電流過大時，保險絲60會立即熔斷，防止元器件進(jìn)一步毀壞或起火。當(dāng)保險絲60熔斷時，能夠?qū)?qiáng)制短路單元70從原電路中剝離出來，而不影響其他后續(xù)電路單元的正常運行。
[0032]直流電壓檢測單元80與功率系統(tǒng)都接在交流電整流濾波單元30的輸出端。交流電整流濾波單元30對交流電源10進(jìn)行全波整流和平滑濾波后，形成穩(wěn)定的直流電壓，共給后續(xù)功率系統(tǒng)使用。直流電壓檢測單元80則用于對該直流電壓進(jìn)行檢測，將信號輸出給過壓檢測保護(hù)單元90和微處理器控制單元100。過壓檢測保護(hù)單元90在直流電壓過高時，一方面可以使強(qiáng)制短路單元70斷開連接，具有快速的硬件保護(hù)能力；另一方面又可以給微處理器控制單元100 —個信號，使微處理器控制單元100停止對強(qiáng)制短路單元70的脈寬控制，具有軟件保護(hù)的能力。
[0033]圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例提供的直流電源裝置的示例電子元器件圖。為了便于說明，僅示出了與本實施例相關(guān)的部分，如圖所示:
[0034]作為本發(fā)明的一實施例，交流電整流濾波單元30包括由二極管D5、二極管D6、二極管D7和二極管D8組成的整流橋BR2、電解電容El和電解電容E2 ;整流橋BR2的兩個輸入端(二極管D5和D7連接處、二極管D6和D8的連接處)分別接交流電源的火線L和零線N，整流橋BR2的輸出端(二極管D5和D6的連接處)作為交流電整流濾波單元30的輸出端接功率系統(tǒng)，整流橋BR2的接地端(二極管D7和D8的連接處)接地，電解電容El的正極和電解電容E2的正極分別接整流橋BR2的輸出端，電解電容El的負(fù)極和電解電容E2的負(fù)極都接地。
[0035]作為本發(fā)明的一實施例，通過一保險絲60與交流電源10的零線N相接的強(qiáng)制短路單元70包括:由二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4組成的整流橋BR1、絕緣柵雙極晶體管G1、用于保護(hù)絕緣柵雙極晶體管Gl過壓用的壓敏電阻R1、用于隔離和驅(qū)動絕緣柵雙極晶體管Gl的推挽輸出型光耦I(lǐng)Cl和用于驅(qū)動光耦I(lǐng)Cl的PNP型三極管Ql ;整流橋BRl的兩個輸入端(二極管Dl和D3連接處、二極管D2和D4的連接處)分別接交流電源10的火線L和保險絲60，整流橋BRl的輸出端(二極管Dl和D2的連接處)接絕緣柵雙極晶體管Gl的集電極，壓敏電阻Rl并接在絕緣柵雙極晶體管Gl的集電極與發(fā)射極之間，整流橋BRl的接地端(二極管D3和D4的連接處)與絕緣柵雙極晶體管Gl的發(fā)射極都接地，絕緣柵雙極晶體管Gl的柵極接推挽輸出型光I禹ICl的輸出端,推挽輸出型光I禹ICl輸入端的發(fā)光二極管的陽極接PNP型三極管Ql的集電極，推挽輸出型光耦I(lǐng)Cl的輸入端的發(fā)光二極管的陰極接過壓檢測保護(hù)單元90的輸出端，PNP型三極管Ql的發(fā)射極接工作電壓VCC，PNP型三極管Ql的基極接微處理器控制單元100的PWM控制信號輸出端。
[0036]由圖2及以上描述可知，在本發(fā)明中，功率因素校正部分的整流橋BRl和后續(xù)交流電整流濾波單元30中的整流橋BR2能使功率因素校正部分的電流回路和交流電整流回路的電流分開，能夠減小共用一個整流橋引起的功耗發(fā)熱。另外，在本實施例中，強(qiáng)制短路單元70中對電抗器20交流短路用的功率開關(guān)管選用的是絕緣柵雙極晶體管G1。當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員都容易想到，在功率范圍允許的情況下，晶閘管和場效應(yīng)管也是可以實現(xiàn)相同或類似功能的。
[0037]作為本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，強(qiáng)制短路單元70還包括:下拉電阻R10、抗干擾電阻Rll和限流電阻R12 ;下拉電阻RlO接在絕緣柵雙極晶體管Gl的柵極與地之間，抗干擾電阻Rll連接在絕緣柵雙極晶體管Gl的柵極與推挽輸出型光耦I(lǐng)Cl的輸出端之間，限流電阻R12接在推挽輸出型光耦I(lǐng)Cl輸入端的發(fā)光二極管的陽極與PNP型三極管Ql的集電極之間。
[0038]作為本發(fā)明的一實施例，直流電壓檢測單元80包括采樣電阻R2、采樣電阻R3和采樣電阻R4 ;采樣電阻R2、采樣電阻R3和采樣電阻R4依次串接在交流電整流濾波單元的輸出端與地之間，所述采樣電阻R3與采樣電阻R4的公共連接端作為所述直流電壓檢測單元的輸出端、分別接所述過壓檢測保護(hù)單元和所述微處理器控制單元的輸入端。
[0039]作為本發(fā)明的一實施例，過壓檢測保護(hù)單元90包括運算放大器IC2、分壓電阻R5、分壓電阻R6和上拉電阻R7 ;運算放大器IC2的正相輸入端接直流電壓檢測單元80的輸出端，運算放大器IC2的反相輸入端通過分壓電阻R5接工作電壓VCC，分壓電阻R6接運算放大器IC2的反相輸入端與地之間，運算放大器IC2的輸出端作為過壓檢測保護(hù)單元90的輸出端、同時接強(qiáng)制短路單元70和微處理器控制單元100的輸入端。
[0040]正常工作下，運算放大器IC2的輸出端輸出低電平。當(dāng)微處理器控制單元100發(fā)送PWM控制信號到PNP型三極管Ql的基極進(jìn)行開關(guān)控制，使三極管Ql導(dǎo)通或截止。當(dāng)PNP型三極管Ql導(dǎo)通時，電流從VCC流經(jīng)PNP型Q1、再流經(jīng)推挽輸出型光耦I(lǐng)Cl的發(fā)光二極管流出來，再由運算放大器IC2的輸出端下拉到地。當(dāng)有電流流經(jīng)光耦I(lǐng)Cl的輸入端(發(fā)光二極管)時，使光耦I(lǐng)Cl導(dǎo)通從而驅(qū)動功率開關(guān)管Gl (在本實施例中即為絕緣柵雙極晶體管G1)。
[0041]絕緣柵雙極晶體管Gl處于導(dǎo)通階段時:當(dāng)交流電處于正半周期時，交流電流經(jīng)電抗器20后再流經(jīng)二極管D1、通過絕緣柵雙極晶體管Gl后，再流經(jīng)二極管D4，最后通過保險絲60回流到零線N上；當(dāng)交流電處于負(fù)半周期時，交流電從零線N通過保險絲60流經(jīng)二極管D2、通過絕緣柵雙極晶體管Gl后，再流經(jīng)二極管D3，最后通過電抗器60回流到火線L上。也就是說，絕緣柵雙極晶體管Gl導(dǎo)通時，電抗器20交流短路，此時電抗器20將電能轉(zhuǎn)化為磁能。當(dāng)絕緣柵雙極晶體管Gl關(guān)閉時，二極管Dl、D2、D3和D4和絕緣柵雙極晶體管Gl均沒有電流通過，由絕緣柵雙極晶體管Gl導(dǎo)通期間存儲的磁能釋放為電能供后續(xù)的功率系統(tǒng)使用。從上述的工作原理可以看出，在絕緣柵雙極晶體管Gl導(dǎo)通期間，電流均勻流經(jīng)二極管Dl、D2、D3和D4，這樣可以保證元器件發(fā)熱均勻。
[0042]當(dāng)經(jīng)交流電整流濾波單元30整流濾波后的直流電壓過高時，運算放大器IC2的正相輸入端電壓比反相輸入端電壓高，運算放大器IC2的輸出端輸出高電平，使推挽輸出型光耦I(lǐng)Cl的輸入端的發(fā)光二極管的陰極置高電平，從而使推挽輸出型光耦I(lǐng)Cl截止，具有快速的硬件保護(hù)功能。與此同時，推挽輸出型光耦I(lǐng)Cl的輸出端輸入信號到微處理器控制單元100，使微處理器控制單元100停止對PNP型三極管Ql的PWM脈寬控制，具有軟件保護(hù)的能力。
[0043]還需特別說明的是，本發(fā)明提供的直流電源裝置，可以根據(jù)電流的波形和發(fā)熱量以及電流的最大值來選取電抗器20的感量。對于EMCXElectro Magnetic Compatibility,電磁兼容性)要求不高的方案，可以使用一個合適電感量的電抗器LI串接在火線中；對于EMC要求高的方案，可以使用2個電抗器L2和L3分別串接在火線和零線中，作為優(yōu)選，電抗器L2和電抗器L3的感量相同。
[0044]圖3是本發(fā)明提供的提高圖1所示直流電源裝置的功率因數(shù)的PWM脈沖控制方法的實現(xiàn)流程圖；如圖所示:
[0045]在步驟SlO中，確定系統(tǒng)交流電過零點與微處理器控制單元檢測到的過零信號之間的時間間隔；
[0046]在此步驟中，應(yīng) 先確定系統(tǒng)交流電過零點與微處理器控制單元檢測到的過零信號之間的時間間隔。此為本方法必要步驟的根源在于:過零信號的產(chǎn)生實際是當(dāng)交流電低于光耦的導(dǎo)通閥值電壓時令光耦截止產(chǎn)生的，但截止導(dǎo)通電壓不等于零，一般是一個非常接近零的值。所以當(dāng)微處理器控制單元檢測到過零信號時，真正的過零點時刻其實已經(jīng)提前過了，因此當(dāng)微處理器控制單元檢測到的過零信號的時刻，在之前一個時間間隔的差值才是真正的過零點時刻，應(yīng)以真正過零點時刻做為系統(tǒng)輸出PWM脈寬的計時起點時刻。
[0047]在步驟S20中，將功率零點到系統(tǒng)運行的最大功率點劃分為兩個以上的功率區(qū)間。
[0048]在此步驟中，要將從功率零點到系統(tǒng)運行的最大功率點劃分為兩個以上的功率區(qū)
間。在具體實現(xiàn)時，系統(tǒng)運行的最大功率點可以由以下關(guān)系式確定I) = ψ,? X CO ;其中，
Pni為系統(tǒng)運行的最大功率點，Ini為系統(tǒng)交流電流允許的最大值，ω為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動頻率的最大值。計算出系統(tǒng)運行的最大功率點后，將零到最大功率點劃分為兩個以上的功率區(qū)間。作為本發(fā)明的一實施例，可以劃分為3個區(qū)間，分別用L、M、H區(qū)間表示，如圖4所示。當(dāng)然，圖4中對應(yīng)三個功率區(qū)間的脈寬時間都只是一個示例，并不用于進(jìn)行限定。
[0049]在步驟S30中，在系統(tǒng)實際運行的不同功率區(qū)間內(nèi)對應(yīng)輸出預(yù)設(shè)不同的PWM脈寬。
[0050]在本步驟中，首先獲取系統(tǒng)運行的實際功率，再根據(jù)預(yù)設(shè)的功率區(qū)間與PWM脈寬的對應(yīng)關(guān)系，確定應(yīng)當(dāng)輸出的PWM脈寬，并且所述PWM脈寬包括的脈沖數(shù)目可以為一個或一個以上。
[0051]當(dāng)脈寬數(shù)量為一個時，只要在不同等功率區(qū)間(L、M、H)中查表得出對應(yīng)的脈寬長度即可，這種單脈沖控制簡單，也易于調(diào)試，但是缺乏諧波電流的分量控制。
[0052]當(dāng)脈寬數(shù)量為三個時，第一個脈寬的控制方法可以如單脈寬控制，針對系統(tǒng)不同功率區(qū)間進(jìn)行脈寬調(diào)制。第二個脈寬和第三個脈寬則作為第一個脈寬輔助的同時，還具備調(diào)制高次諧波電流的功能。當(dāng)調(diào)制第二個和第三個脈寬長度時，高次諧波電流會發(fā)生變化，故在將第二個和第三個脈寬長度調(diào)制合適(即高次諧波電流最小化)后，可以把第二個和第三個脈寬長度固定不變，后兩個脈寬不隨功率區(qū)間的變化而變化，如圖5所示。圖5是圖4所示的系統(tǒng)功率區(qū)間上A、B、C三點上的脈寬控制波形圖；由圖5可知，本實施例是采用三個脈寬控制的，第二個和第三個脈寬的長度固定為0.19ms和0.14msο圖6則為采用本發(fā)明提供的PWM脈沖控制方法的直流電源裝置的2個周期內(nèi)的波形圖，分別是輸出給功率系統(tǒng)的直流電壓、交流電流和脈寬控制波形。
[0053]本發(fā)明提供的適用于變頻空調(diào)室外機(jī)的直流電源裝置及有效提高其功率因數(shù)的PWM脈沖控制方法，可以有效地降低諧波和提高供電系統(tǒng)的電壓；并且采用本發(fā)明提供的直流電源裝置，可以減少電壓和電流之間的夾角，有效地提供直流電源裝置的功率因數(shù)。
[0054]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了較詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改、或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種直流電源裝置，用于給變頻空調(diào)室外機(jī)的功率系統(tǒng)供電，包括依次連接的交流電源、電抗器和交流電整流濾波單元，其特征在于，所述直流電源裝置還包括: 分別與所述交流電源的火線、零線相接的過零信號檢測單元和與所述交流電源的火線相接的交流電流檢測單元； 第一端接所述電抗器的輸出端、第二端通過一保險絲與所述交流電源的零線相接、強(qiáng)制對所述電抗器進(jìn)行短路通電的強(qiáng)制短路單元； 輸入端接所述交流電整流濾波單元的輸出端、對經(jīng)整流后的直流電壓進(jìn)行檢測的直流電壓檢測單元； 連接在所述直流電壓檢測單元與強(qiáng)制短路單元之間、當(dāng)直流電壓過高時對所述強(qiáng)制短路單元輸出硬件保護(hù)信號的過壓檢測保護(hù)單元；以及 分別與所述過零信號檢測單元、交流電流檢測單元、直流電壓檢測單元和過壓檢測保護(hù)單元的輸出端相連，接收上述各個單元發(fā)送的信號、并發(fā)送PWM控制信號給所述強(qiáng)制短路單元的微處理器控制單元。
2.如權(quán)利要求1所述的直流電源裝置，其特征在于，所述強(qiáng)制短路單元包括:由二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4組成的整流橋BR1、絕緣柵雙極晶體管G1、壓敏電阻R1、推挽輸出型光耦I(lǐng)Cl和PNP型三極管Ql ； 所述整流橋BRl的兩個輸入端分別接所述交流電源的火線和保險絲，所述整流橋BRl的輸出端接所述絕緣柵雙極晶體管Gl的集電極，所述壓敏電阻Rl并接在所述絕緣柵雙極晶體管Gl的集電極與發(fā)射極之間，所述整流橋BRl的接地端與所述絕緣柵雙極晶體管Gl的發(fā)射極都接地，所述絕緣柵雙極晶體管Gl的柵極接所述推挽輸出型光耦I(lǐng)Cl的輸出端，所述推挽輸出型光耦I(lǐng)Cl輸入端的發(fā)光二極管的陽極接所述PNP型三極管Ql的集電極，所述推挽輸出型光耦I(lǐng)Cl的輸入端的發(fā)光二極管的陰極接所述過壓檢測保護(hù)單元的輸出端，所述PNP型三極管Ql的發(fā)射極接工作電壓VCC，所述PNP型三極管Ql的基極接所述微處理器控制單元的PWM控制信號輸出端。
3.如權(quán)利要求2所述的直流電源裝置，其特征在于，所述強(qiáng)制短路單元還包括:下拉電阻R10、抗干擾電阻Rll和限流電阻R12 ； 所述下拉電阻RlO接在所述絕緣柵雙極晶體管Gl的柵極與地之間，所述抗干擾電阻Rll連接在所述絕緣柵雙極晶體管Gl的柵極與所述推挽輸出型光耦I(lǐng)Cl的輸出端之間，所述限流電阻R12接在所述推挽輸出型光耦I(lǐng)Cl輸入端的發(fā)光二極管的陽極與所述PNP型三極管Ql的集電極之間。
4.如權(quán)利要求1-3任一項所述的直流電源裝置，其特征在于，所述直流電壓檢測單元包括采樣電阻R2、采樣電阻R3和采樣電阻R4 ； 所述采樣電阻R2、采樣電阻R3和采樣電阻R4依次串接在所述交流電整流濾波單元的輸出端與地之間，所述采樣電阻R3與采樣電阻R4的公共連接端作為所述直流電壓檢測單元的輸出端、分別接所述過壓檢測保護(hù)單元和所述微處理器控制單元的輸入端。
5.如權(quán)利要求4所述的直流電源裝置，其特征在于，所述過壓檢測保護(hù)單元包括運算放大器IC2、分壓電阻R5、分壓電阻R6和上拉電阻R7 ； 所述運算放大器IC2的正相輸入端接所述直流電壓檢測單元的輸出端，所述運算放大器IC2的反相輸入端通過所述分壓電阻R5接工作電壓VCC，所述分壓電阻R6接在所述運算放大器IC2的反相輸入端與地之間，所述運算放大器IC2的輸出端作為所述過壓檢測保護(hù)單元的輸出端、同時接所述強(qiáng)制短路單元和所述微處理器控制單元的輸入端。
6.如權(quán)利要求5所述的直流電源裝置，其特征在于，所述交流電整流濾波單元包括由二極管D5、二極管D6、二極管D7和二極管D8組成的整流橋BR2、電解電容El和電解電容E2 ； 所述整流橋BR2的兩個輸入端分別接所述交流電源的火線和零線，所述整流橋BR2的輸出端作為所述交流電整流濾波單元的輸出端、接所述功率系統(tǒng)的輸入端，所述整流橋BR2的接地端接地，所述電解電容El的正極和所述電解電容E2的正極分別接所述整流橋BR2的輸出端，所述電解電容El的負(fù)極和所述電解電容E2的負(fù)極都接地。
7.如權(quán)利要求1所述的直流電源裝置，其特征在于，所述電抗器為單個串接在所述交流電源火線上的電抗器 LI ;或者 所述電抗器為分別串接在所述交流電源火線和零線上、感量相同的電抗器L2和電抗器L3。
8.一種提高權(quán)利要求1-7任一項所述直流電源裝置的功率因數(shù)的PWM脈沖控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 確定系統(tǒng)交流電過零點與微處理器控制單元檢測到的過零信號之間的時間間隔； 將功率零點到系統(tǒng)運行的最大功率點劃分為兩個以上的功率區(qū)間； 在系統(tǒng)實際運行的不同功率區(qū)間內(nèi)對應(yīng)輸出預(yù)設(shè)不同的PWM脈寬。
9.如權(quán)利要求8所述的提高直流電源裝置功率因數(shù)的PWM脈沖控制方法，其特征在于，所述系統(tǒng)運行的最大功率點由以下關(guān)系式確定:
10.如權(quán)利要求8或9所述的提高直流電源裝置功率因數(shù)的PWM脈沖控制方法，其特征在于，所述在系統(tǒng)實際運行的不同功率區(qū)間內(nèi)對應(yīng)輸出預(yù)設(shè)不同的PWM脈寬的步驟具體為: 獲取系統(tǒng)運行 的實際功率； 輸出預(yù)設(shè)的與實際功率相對應(yīng)的PWM脈寬，所述PWM脈寬包括的脈沖數(shù)目可以為一個或一個以上。
【文檔編號】H02H7/125GK103973134SQ201310037184
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月30日
【發(fā)明者】辛杰文, 李強(qiáng), 羅宇華, 滕建文, 劉全德, 游志強(qiáng) 申請人:廣東美的制冷設(shè)備有限公司