變頻空調(diào)功率變換器功率因數(shù)校正研究

介紹了功率因數(shù)校正(pfc)電路在變頻空調(diào)中的應用、優(yōu)越性和一種輸入功率為3.3kw的變頻空調(diào)pfc模塊的工作原理,對非晶磁性pfc電感的設計進行了詳細分析,主要包括:臨界電感值的計算、磁性材料的選擇及磁芯規(guī)格的確定等.試驗結果表明,鐵基非晶磁性材料具有飽和磁通密度高、溫度穩(wěn)定性好的特點,所設計的基于非晶磁性材料的電感能夠滿足變頻空調(diào)要求.

利用雙閉環(huán)控制原理設計了較大功率交流/直流變頻空調(diào)的一種有源功率因數(shù)校正(apfc)方案.實驗結果表明,前級功率因數(shù)校正(pfc)環(huán)節(jié)輸出電壓紋波大大降低,輸入電流交越失真大為改善,滿足了"3c認證"中電磁兼容(emc)認證要求,最后給出了部分實驗結果.

家用電器科技31·1999·5· 表1 階次n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 電壓(v) 11213 019 013 019 211 113 116 016 018 013 014 114 016 118 113 電流(a) 51723 01424 01032 0105 01235 01028 01126 0104 01004 01008 01021 01015 01015 01015 01001 表2 hj頻率 (hz) 38 44 48 52 55 基波電壓 (v) 8613 10112 11112 11913 12915 基波電流 (a) 61552 51902 51707 51801 7 vthd 8170% 11120% 12180% 13100% 12190% ithd 12170%

采用偽相移式全橋零電壓零電流(pps-fb-zvzcs)變換器完成三相功率因數(shù)校正(pfc)和輸出電壓調(diào)節(jié)雙重功能,并能有效抑制直流母線電壓。本文對其進行了理論分析、關鍵參數(shù)計算、計算機仿真和實驗室樣機實驗驗證。實驗表明,其最大輸出功率為10kw,功率因數(shù)達到0.99,輕載時直流母線電壓小于800v。

·· 本的測試項目有注入電源干擾電壓、輻射騷擾場強、騷擾功率等 等。而對諧波電流和電壓閃爍測試，按!"#$%%%&’&()&’中規(guī) 定，所有消耗電流小于$#*的電氣、電子類產(chǎn)品都須執(zhí)行。 !+,的測試項目種類較多，對不同產(chǎn)品要求差異也較大。 因此，后面將會對!+,測試要求加以說明。 (-.歐盟!+,測試項目及判定等級 相對于!+/而言!+,對于不同產(chǎn)品有不同的測試項目、 測試規(guī)格及判定等級。每一種測試項目大致上都是引用/!0或 !"的基本性標準（12345,62782983）:但是測試規(guī)格與判定等級 則按產(chǎn)品適用的產(chǎn)品標準而有所不同。 下面對國內(nèi)常出口歐盟的產(chǎn)品進行舉例說明： 表’2;’8為家電、手提式電動工具類產(chǎn)品，家電及手提式電 動工具類產(chǎn)品標準依產(chǎn)品的電源與控制電路區(qū)分為.類（02

引言熒光燈鎮(zhèn)流器的整流濾波電路(如圖1所示)工作時會在電網(wǎng)中產(chǎn)生諧波。其產(chǎn)生機理是:交流電壓經(jīng)過整流和電容濾波后,在濾波電容c上得到一個直流電壓uc。由于uc的存在,在交流輸入電壓的絕對值〡u入〡<uc時,整流電路的所有二極管都處

通過對采用不同控制模式的ａｃ－ｄｃ脈寬調(diào)制功率變換器調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)過程的分析，指出單極式脈寬調(diào)制功率變換器運行中存在著電流不可控現(xiàn)象，會引起過流進而危及功率管的可靠運行。通過對這一問題的分析，為不同應用場合下選擇ａｃ－ｄｃ功率變換器的結線形式提供了理論依據(jù)。

遙時‘幽目抽 、才 一 。 經(jīng)過匯能電子集團公司和清華大學自動化系的共 同努力 , 在美國公司的積極支持下 , 匯能電子集團 公司已經(jīng)開始小批量生產(chǎn)具有國內(nèi)自主知識產(chǎn)權 、 達 到國內(nèi)領先水平 、 采用新型嵌人式的直流無刷電 機無位置傳感器的高性能變速傳動控制裝置— 一 型變頻控制器系列產(chǎn)品 , 并在變頻電冰箱等 調(diào)速系統(tǒng)中得到了驗證 , 取得了很好的實驗結 果 , 為變頻電冰箱等家用電器和其他驅動系統(tǒng)實 現(xiàn)真正意義上的國產(chǎn)化奠定了基礎 。 參考文獻 李旭春等 , 系列單片電機控制器 , 電子技術 應用 ,, 第期 李旭春等 , 控制器在交流異步機變頻調(diào)速中 的應用 , 電子技術應用 , 〕沉 , 第期 一耳 , 張深 , 直流無刷電動機原理及應用 , 機械工業(yè)出版社 , 編輯韓彬 吉盛春蘭空調(diào)器廠 引言 變頻空調(diào)器已日益得到廣大用

研究了單周期控制技術用于功率變換器的pwm控制,對單管功率變換器設計了單周期控制器,該控制器可使系統(tǒng)輸出嚴格跟蹤參考信號,并利用仿真軟件對電路進行了仿真試驗,證明單周期控制具有較強的抗電源干擾能力.

用于變頻空調(diào)器 powermod~e) ic驅動和保護 以及新的封裝 技術，其功率范圍能滿足0．75kw~5&kw電機對驅動功率 的要求，特別適合于變頻空調(diào)器用逆變器系統(tǒng)。 新的1pm系列可使其應用裝置具有更小的體積和更 好的性能 開發(fā)ipm時，我們在igbt芯片、續(xù)流二極管芯片、控 制ic電路以及封裝結構等方面都采取了多種優(yōu)化處理 措施，從而使其應用系統(tǒng)具有較高的性能／價格比。 第三代ipm 家用空調(diào)器常采用低頻逆變系統(tǒng)，它要求具有較高 的可靠性和較低的功耗，為此我們開發(fā)了第三代智能功 率模塊opm)pmxxctm060，其額定電壓為600v，額定電流 為15a一75a． 裹1特性和氟定位 三菱電機由宇義珍平元隆裕 與第二代ipm相比，第三代ipm具有更低的飽和壓 降、更豐富的內(nèi)置功能和更小的體積。它特別適合于家 用空調(diào)器用低頻逆變器系

本文介紹一種被稱為ipm(intelligentpowermodule)的新型智能功率模塊。它采用了ic驅動和保護技術、低飽和壓降igbt芯片技術以及新的封裝技術,其功率范圍能滿足0.75kw～5.0kw電機對驅動功率的要求,特別適合于變頻空調(diào)器用逆變器系統(tǒng)。新的ipm系列可使其應用裝置具有更小的體積和更

介紹了功率變換器中電解電容器和金屬化薄膜電容器在各種電路拓撲應用下的優(yōu)缺點,對功率變換器中電容器的應用注意事項作了詳盡說明,同時描述了在各種電路拓撲應用下電容器的具體設計參數(shù)。從具體計算參數(shù)可得知,金屬化薄膜電容器將是更好的選擇,在以后的功率變換器,尤其是直流高壓輸入產(chǎn)品中可以得到廣泛應用。

針對傳統(tǒng)的發(fā)光二極管(led)驅動電源功率因數(shù)不高的問題,在需要隔離的場合選擇反激電路作為主電路拓撲實現(xiàn)功率因數(shù)校正(pfc)和led電流的控制。通過對反激電路的分析,證明了工作在臨界連續(xù)模式下的反激電路可以實現(xiàn)pfc。該電源是采用反激電路為主電路的單級pfc電路,能同時實現(xiàn)pfc和led電流控制,相對2級功率因數(shù)校正電路,所用器件少,損耗低,在輸入、輸出需要隔離的場合是很好的選擇。通過調(diào)試和實驗測試證明了理論分析的正確性。

從電路耦合濾波的角度考慮,以boost變換器為例揭示了在電流模式控制開關變換器中,由于存在耦合電路引起的傳導和輻射干擾,使得有可能產(chǎn)生呼吸現(xiàn)象,這在功率變換電路中是一種非正常的工作狀態(tài).可以通過建立具有固定初相位的模擬干擾信號,并使其頻率與變換器的開關頻率相同,以便將呼吸現(xiàn)象(時間分叉)轉換為參數(shù)分叉,分析結果與數(shù)值仿真是完全一致的,并在電路實驗中得到了印證.

通過對單周雙極性控制三相功率因數(shù)校正技術的工作原理、控制方法進行仿真研究,在單周雙極性控制下輸入電流能較好地跟蹤輸入電壓,驗證了采用該控制策略,功率因數(shù)校正系統(tǒng)具有動態(tài)響應快、易于平穩(wěn)等優(yōu)點。分析了單周雙極性控制下,在每個開關周期、不同開關時段、不同開關組合情況的電感電壓和電感電流的關系,經(jīng)過對saber模型仿真結果的分析,推導出電感電流紋波的數(shù)學表達式,得出了電流紋波與電感值、開關頻率和積分時間系數(shù)相關的結論。同時,系統(tǒng)參數(shù)一定時,當輸出電壓大于2倍的相電壓與積分時間系數(shù)的比值,可以減小電感電流紋波;輸入、輸出電壓一定時,電感電流紋波與電感值和開關頻率成反比;系統(tǒng)穩(wěn)定性范圍與負載大小及積分時間系數(shù)有關。

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交流變頻技術存在著能效低,120度方波驅動的變頻空調(diào)器則存在著易退磁、易失步、低頻噪聲嚴重得現(xiàn)象,本文在進行充分試驗的基礎上,提出了一種180度正弦控制大功率直流變頻空調(diào)的控制技術方案。

軟開關技術可以抑制功率因數(shù)校正(pfc)電路中功率管開通時的電流上升率di/dt,同時降低關斷時的電壓上升率du/dt,使整個電路的效率得到提高。介紹了一種無損軟開關升壓(boost)功率因數(shù)校正變換器,詳細分析了電路的工作原理,并以此設計出一臺開關頻率為100khz,功率300w的樣機,并給出實驗波形。實驗結果表明,加入輔助電路結構可以實現(xiàn)軟開關,有效地改善開關管的工作波形。

功率變換器是開關磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)重要組成部分,也是較容易出現(xiàn)故障的機構之一,長期故障運行必將對整個系統(tǒng)造成損壞。本文以不對稱半橋型功率變換器為研究對象,基于電機正常運行與故障運行時直流母線電流、相電流的不同表現(xiàn)提取故障特征量,并結合功率元件通斷狀態(tài)進行綜合分析,提出一種開關磁阻電機功率變換器的故障檢測方案。仿真與實驗結果,表明該檢測方案在高速、低速運行時可快速準確地診斷出故障相、判斷出故障類型、及時定位出故障元件,節(jié)省了電流傳感器數(shù)目,具有較高的可靠性。

■臣翻i■■!j|：■■benoi~hidian 嬲調(diào) 一 !喧玟玟3-一陳仕金陳永強 i國f 變●■_?自'’·i7c目i 砭． -； }工： 宴 _薹i -■l一 話。l 變頻空調(diào)器的變頻方式主要有兩種： 交流(ac)變頻方式和直流(dc)變頻方式： 交流(aq變頻方式是目前采用最多 的變頻方式，這種方式使用的是三相感應 壓縮機。其工作原理是：將交流電整流成 直流電，并送往變頻器。在微電腦的控制 下，變頻器輸出頻率可連續(xù)變化的三相交 流電．使壓縮機的定子線圈產(chǎn)生旋轉磁 場，帶動轉子的轉動。與此同時．調(diào)節(jié)壓縮 機的吸排氣，達到交流∽c)變頻的效果。 直流(dc)變頻方式采用的是直流壓 縮機。其工作原理是：電流通過定子時產(chǎn) 生旋轉磁場，驅使永久性磁鐵轉子轉動。 同時加在壓縮機上的電壓在變

變頻空調(diào)器是國外近年來開發(fā)生產(chǎn)的高效、節(jié)能型家電產(chǎn)品。它采用v/f控制方式,即改變頻率的同時控制逆變器輸出電壓,使壓縮機電動機的磁通保持一定,在大范圍內(nèi)調(diào)速,而電動機效率、功率因數(shù)不下降。一、變頻空調(diào)器的特點變頻空調(diào)器與通常房間空調(diào)器相比,具有以下特點。(1)節(jié)能:房間空調(diào)器一年的運行基本上是在輕負載下運行,采用逆變器的容量控制在負載下降時,使壓縮能力也下降,以此來保持與負載的平衡,輕載時的eer獲得大幅度改善。這種空調(diào)器節(jié)能20～30％。

主要討論空調(diào)器的變頻器及其各種控制方式。