[发明专利]一种用于永磁同步电机的功率因数校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及永磁同步电机控制领域，尤其涉及一种用于永磁同步电机的功率因数校正方法。

背景技术

变频式空调器体现了现代电力电子技术和微电控制技术的应用成果，具有节能、高效、舒适的优势，有广阔地发展前景。而由于变频器供电的特点以及压缩机运行的特殊性，普通异步电机往往会出现效率低，噪声大等问题，难以达到较好的运行性能。永磁式同步电动机具有结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高等特点。和异步电动机相比，它由于不需要无功励磁电流，因而效率高，功率因数高，力矩惯量比大，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好。永磁同步电机矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的调速控制，因此永磁同步电机矢量控制系统广泛应用于在变频空调中。

功率因数（Power Factor）是指有效功率和视在功率的比值，输入电压和电流之间的相位差以及电流或电压波形的畸变均会导致电路功率因数下降导致系统无功功率上升，增加系统能耗。

为提高电源的利用率，提高功率因数，大多永磁同步电机的前级AC-DC电路都采用功率因数校正（Power Factor Correction,PFC）电路，用于提高电源的功率因数，从而提高直流母线电压，一方面降低了电源整流回路的谐波含量，另一方面提高了变频器的输入电压，使压缩机可以运行到更高频频率。现有的功率因数控制方法一般分为三种方法，第一种采用无源PFC方法，无源PFC方法通过在电路中设置电感或电容改变电源输入电压和电流的相位差，从而提高功率因数。但是，无源PFC方案的缺点是采用大电感量的电抗器和交流电容，成本高，体积大，功率因数提高不够理想，一般在0.9左右。

第二种方案称为完全有源PFC方法，这种PFC方法采用是功率因数提高比较理想。有源PFC方案的基本原理是在电源的整流电路和滤波电容之间增加一个DC－DC的升压斩波电路，如图1所示，通过脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）驱动器控制高频功率开关期间（图中示出为绝缘栅极双极性晶体管IGBT）在整个电压波形周期内反复开关从而调节电感工作状态，对电路因整流引起的波形畸变进行补偿，进而实现PFC控制。对于供电线路来说，该整流电路输出没有直接接滤波电容，所以其对于供电线路来说呈现的是纯阻性的负载，其电压和电流波形同相、相位相同。但采用完全有源PFC控制，在一个周期内，驱动器IGBT的开关次数满负荷运行，开关损耗增大，温升提高，从而导致必须采用大额定电流的IGBT，并同时加大散热装置，散热体积增大，导致成本上升。

发明内容

本发明目的是提供一种效率更高，开关损耗低，散热体积较小的PFC方法。

本发明公开了一种用于永磁同步电机的功率因数校正方法，包括：

步骤100、设置当前周期系统所需升压比为设定升压比；

步骤200、基于当前周期的系统所需升压比确定斩波停止条件，根据斩波停止条件控制功率因数校正电路的功率开关在周期内的运行时间区域实现功率因子校正；其中，所述斩波停止条件为|i_s|≥a·|i_s|_mean，|i_s|为当前电源电流绝对值，|i_s|_mean为平均电源电流，a为当前周期系统所需升压比；

步骤300、同时进行两个条件判断，判断功率因数校正电路的直流输出电压是否小于预先设定的母线最大电压阈值，以及判断永磁同步电机励磁电流是否大于预先设定的励磁电流阈值；如果两个判断结果均为是，则执行步骤400；如果两个判断结果均为否，则执行步骤500；如果两个判断结果一个为是一个为否；则执行步骤600；

步骤400、将下一周期系统所需升压比提高第一步进值，执行步骤700；

步骤500、保持下一周期系统所需升压比不变，执行步骤700；

步骤600、将下一周期系统所需升压比降低第二步进值；

步骤700、下一周期开始时转步骤200。

优选地，所述根据斩波停止条件控制功率因数校正电路的功率开关在周期内的运行时间区域实现功率因子校正包括：

判断斩波停止条件是否满足，如果满足，则控制器输出信号控制脉冲宽度调制（PWM）驱动器停止向功率开关提供PWM信号，从而停止开关功率进行斩波操作；如果不满足，则控制器控制PWM驱动器持续向功率开关提供PWM信号保持进行斩波操作。

优选地，所述设定升压比为系统预设值，取值为1.10至1.38。