一种变频器pfc电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及变频器功率因数校正领域，尤其涉及一种变频器PFC电路。包括PFC输入端、PFC输出端、以及设置在所述PFC输入端和所述PFC输出端之间的PFC调整电路；其特征在于：所述PFC输入端用于连接变频器的输入端，所述PFC输出端用于连接所述变频器的输出端；所述PFC调整电路包括交流检测单元、PFC调整单元、电流检测单元、控制单元；所述交流检测单元检测所述变频器的电源并传输至所述控制单元，所述电流检测单元检测所述变频器的电流并传输至所述控制单元，所述控制单元根据来自所述交流检测单元和所述电流检测单元的检测结果，调整输出至所述PFC调整单元的控制信号，以使得所述PFC调整单元调整所述变频器的电流的相位与所述变频器的电源的相位一致。
【专利说明】
一种变频器PFC电路
技术领域
[0001 ]本发明涉及变频器功率因数校正领域，尤其涉及一种变频器PFC电路。
【背景技术】
[0002]功率因数是衡量电器设备的一项重要指标，功率因数低的电器设备，不仅不利于电网传输功率的充分利用，而且往往这些电器设备的输入电流谐波含量较高，而较高的谐波会沿输电线路产生传导干扰和辐射干扰，影响其他用电设备的安全经济运行。对于发电机和变压器产生附加功率损耗，对继电器、自动保护装置、电子计算机及通讯设备产生干扰而造成误动作或计算误差。因此，防止和减小电流谐波对电网的污染，抑制电磁干扰，已成为全球性普遍关注的问题。
[0003]随着减小谐波标准的广泛应用，更多的电源设计结合了功率因数校正(PFC)功能。如图1，在变频器的整流模块和滤波模块之间串联一个PFC电路(功率因数校正电路)。通过PFC电路对电源进行调整，使得电源的电流和电压的相位一致，以减少功率的失，提高整个驱动系统的功率因数。但是该PFC电路的安装，需要将原来变频器的整流模块和滤波模块之间的连接断开，再将PFC电路的输入端与整流模块的输出端连接，将PFC电路的输出端与滤波模块的输入端连接。PFC电路的安装程序复杂，将变频器原有的电路断开再进行连接，容易对变频器造成损害，降低了生产效率、增加了次品率、无形中增加了生产的成本。
【发明内容】
[0004]本发明为解决上述技术问题提供一种变频器PFC电路。本发明的技术方案如下:
[0005]—种变频器PFC电路，包括PFC输入端、PFC输出端、以及设置在所述PFC输入端和所述PFC输出端之间的PFC调整电路;其特征在于:所述PFC输入端用于连接变频器的输入端，所述PFC输出端用于连接所述变频器的输出端;所述PFC调整电路包括交流检测单元、PFC调整单元、电流检测单元、控制单元;所述交流检测单元检测所述变频器的电源并传输至所述控制单元，所述电流检测单元检测所述变频器的电流并传输至所述控制单元，所述控制单元根据来自所述交流检测单元和所述电流检测单元的检测结果，调整输出至所述PFC调整单元的控制信号，以使得所述PFC调整单元调整所述变频器的电流的相位与所述变频器的电源的相位一致。
[0006]作为优选，所述交流检测单元包括第一采样电阻，所述第一采样电阻连接所述PFC输入端口，所述第一采样电阻连接所述控制单元的第一输入引脚，所述第一采样电阻采集所述变频器的电源并通过所述第一输入引脚传输至所述控制单元。
[0007]作为优选，所述PFC调整单元包括整流桥、滤波电容、PFC电感和晶体管;所述整流桥的输入端连接所述PFC输入端;所述滤波电容的一端连接所述整流桥的第一输出端，所述滤波电容的另一端连接所述整流桥的第二输出端;所述滤波电容的一端连接所述PFC电感，所述滤波电容的另一端连接所述晶体管的集电极，所述PFC电感的另一端连接所述晶体管开关的发射极，所述晶体管的门极连接通过单向二极管连接至所述控制单元的第一输出引脚，所述二极管的导通方向沿所述门极指向所述控制单元;所述控制单元通过所述第一输出引脚输出高/低电平信号控制所述晶体管的通断，从而使得所述变频器的电流的相位与所述变频器的电源的相位一致。
[0008]作为优选，所述电流检测单元包括第一运算放大器;所述运算放大器的负输入端连接所述控制单元的第二输出引脚，所述运算放大器的正输入端连接所述晶体管的集电极，所述运算放大器的输出端分别通过第三采样电阻和第四采样电阻连接至所述控制单元的第二输入引脚和第三输入引脚;所述控制单元根据由所述第二输入引脚输入的信号控制由所述第二输出引脚输出至所述第一运算放大器的参考信号;所述控制单元根据由所述第三输入引脚输入的信号控制所述第一输出引脚输出至所述晶体管的门极的控制信号。
[0009]作为优选，还包括直流检测单元和继电保护单元;所述直流检测单元检测所述变频器的直流信号并传输至所述控制单元，所述继电保护单元连接所述PFC输入端，所述继电保护单元连接所述控制单元，所述控制单元根据所述直流检测单元的检测结果，控制所述继电保护单元的通断。
[0010]作为优选，所述直流检测单元包括第五采样电阻、以及第二运算放大器，所述第二运算放大器的负输入端通过所述第五采样电阻连接所述变频器的输出端，所述第二运算放大器的正输入端输入参考电流，所述第二运算放大器的输出端连接所述控制单元的第四输入引脚。
[0011]作为优选，所述继电保护单元包括三极管和继电器，所述三极管的发射极接地，所述三极管的门极连接所述控制单元的第三输出引脚，所述三极管的集电极连接所述继电器的控制端，所述控制单元根据由所述第四输入引脚输入的第二运算放大器的比较结果，控制经所述第三输出引脚输出至所述继电器控制端的信号，从而控制所述继电器的连通或者断开。
[0012]作为优选，所述晶体管为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。所述绝缘栅双极型晶体管兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。具有驱动功率小同时饱和压降低的优点。
[0013]所述变频器PFC电路通过调整所述变频器的电流相位与所述变频器的电源相位的一致，减少电路的功率损害，从而提高了系统的功率因数。所述直流检测单元在所述变频器PFC电路开启工作前检测所述变频器的工作状态，判断所述变频器工作是否正常，在确定所述变频器工作正常以后通过所述控制单元启动PFC调整单元开始工作。防止所述PFC调整单元在所述变频器工作状态异常时，接入所述变频器以后被破坏或烧毁。
[0014]变频器PFC电路与变频器并联，使得变频器PFC电路的安装并不需要破坏变频器原有的电路连接。简化了安装的难度、提高了安装效率，减少了安装功率因数校正装置的过程中驱动装置被破坏的风险，提高了产品的稳定性，降低了生产的次品率，节省了成本。
【附图说明】
[0015]图1为原有的变频器PFC电路系统。
[0016]图2本发明的变频器PFC电路系统。
[0017]图3实施例二的变频器PFC电路原理图。
[0018]图4实施例二的变频器PFC电路控制单元引脚信号图。
【具体实施方式】
[0019]下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
[0020]实施例一
[0021 ] 如图3，一种变频器PFC电路，包括PFC输入端X5、X6，PFC输出端X4、X8，以及设置在PFC输入端和PFC输出端之间的PFC调整电路。PFC输入端用于连接变频器的输入端，PFC输出端用于连接变频器的输出端。PFC调整电路包括交流检测单元、PFC调整单元、电流检测单元和控制单元。交流检测单元检测变频器的电源并传输至控制单元，电流检测单元检测变频器的电流并传输至控制单元，控制单元根据来自交流检测单元和电流检测单元的检测结果，调整输出至PFC调整单元的控制信号，以使得PFC调整单元调整变频器的电流的相位与变频器的电源的相位一致。
[0022 ] 交流检测单元包括第一采样电阻R4、Rl 2、R26、R30、R25、R27，第一采样电阻R4的一端连接PFC输入端口 X5，第一采样电阻R4的另一端连接第一采样电阻R12的一端，第一采样电阻R12的另一端连接第一采样电阻R26，第一采样电阻R26的另一端连接第一采样电阻R30，第一采样电阻R25的一端连接第一采样电阻R26、R12，第一采样电阻R25的另一端接地，第一采样电阻R27的一端连接第一采样电阻R26、R12和R25，第一采样电阻R27的另一端连接控制单元的第一输入引脚28，第一采样电阻采集变频器的电源并通过第一输入引脚28传输至控制单元。
[0023]PFC调整单元包括整流桥D3、滤波电容C2、PFC电感(未示出)和晶体管Q1。整流桥D3的输入端连接PFC输入端X5、X6。滤波电容C2的一端连接整流桥D3的第一输出端X2，滤波电容C2的另一端连接整流桥D3的第二输出端，与整流桥D3的第二输出端一同接地。滤波电容C2的一端连接PFC电感的一端X2，滤波电容C2的接地端连接晶体管Ql的集电极，PFC电感的另一端X3连接晶体管Ql的发射极，晶体管Ql的门极通过单向二极管D2连接至控制单元的第一输出引脚18，二极管D2的导通方向沿门极指向控制单元。控制单元通过第一输出引脚18输出高/低电平信号控制晶体管Ql的通断，从而使得变频器的电流的相位与变频器的电源的相位一致。
[0024]电流检测单元包括第一运算放大器IC2A。运算放大器IC2A的负输入端连接控制单元的第二输出引脚8，运算放大器的正输入端连接晶体管Ql的集电极，运算放大器IC2A的输出端分别通过第三采样电阻R22和第四采样电阻R28连接至控制单元的第二输入引脚13和第三输入引脚19。控制单元根据由第二输入引脚13输入的信号控制由第二输出引脚8输出至第一运算放大器IC2A的参考信号。控制单元根据由第三输入引脚19输入的信号控制第一输出引脚18输出至晶体管Ql的门极的控制信号。
[0025]实施例二
[0026]为了防止PFC调整单元在变频器工作状态异常时，接入变频器以后被破坏或烧毁。本实施例的变频器PFC电路还包括直流检测单元和继电保护单元;直流检测单元检测变频器的直流信号并传输至控制单元，继电保护单元连接PFC输入端，继电保护单元连接控制单元，控制单元根据直流检测单元的检测结果，控制继电保护单元的通断。
[0027]直流检测单元包括第五采样电阻R2、R8、R18、R11，以及第二运算放大器IC2B。第五采样电阻R2的一端连接电源VCC，第五采样电阻R2的另一端连接第五采样电阻R8，第一采样电阻R8的另一端接地，第五采样电阻Rll的一端连接第五采样电阻R18和R8，第五采样电阻Rll的另一端连接第二运算放大器IC2B的负输入端，第二运算放大器IC2B的正输入端输入参考电流，第二运算放大器IC2B的输出端连接控制单元的第四输入引脚27。
[0028]继电保护单元包括三极管Q2和继电器34，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的门极连接控制单元的第三输出引脚12，三极管Q2的集电极连接继电器的控制端KI，控制单元根据由第四输入引脚27输入的第二运算放大器Q27的比较结果，控制经第三输出引脚12输出至继电器34控制端Kl的信号，从而控制继电器34的连通或者断开，控制对PFC调整电路开启工作或者停止工作。
[0029]上述实施例中的晶体管Ql最好为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。绝缘栅双极型晶体管兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。具有驱动功率小同时饱和压降低的优点。
[0030]变频器PFC电路通过调整变频器的电流相位与变频器的电源相位的一致，减少电路的功率损害，从而提高了系统的功率因数。直流检测单元在变频器PFC电路开启工作前检测变频器的工作状态，判断变频器工作是否正常，在确定变频器工作正常以后通过控制单元启动PFC调整单元开始工作。防止PFC调整单元在变频器工作状态异常时，接入变频器以后被破坏或烧毁。
[0031 ]变频器PFC电路与变频器并联，使得变频器PFC电路的安装并不需要破坏变频器原有的电路连接。简化了安装的难度、提高了安装效率，减少了安装功率因数校正装置的过程中驱动装置被破坏的风险，提高了产品的稳定性，降低了生产的次品率，节省了成本。
[0032]虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。
【主权项】
1.一种变频器PFC电路，包括PFC输入端、PFC输出端、以及设置在所述PFC输入端和所述PFC输出端之间的PFC调整电路;其特征在于:所述PFC输入端用于连接变频器的输入端，所述PFC输出端用于连接所述变频器的输出端;所述PFC调整电路包括交流检测单元、PFC调整单元、电流检测单元、控制单元;所述交流检测单元检测所述变频器的电源并传输至所述控制单元，所述电流检测单元检测所述变频器的电流并传输至所述控制单元，所述控制单元根据来自所述交流检测单元和所述电流检测单元的检测结果，调整输出至所述PFC调整单元的控制信号，以使得所述PFC调整单元调整所述变频器的电流的相位与所述变频器的电源的相位一致。2.根据权利要求1所述的一种变频器PFC电路，其特征在于:所述交流检测单元包括第一采样电阻，所述第一采样电阻连接所述PFC输入端口，所述第一采样电阻连接所述控制单元的第一输入引脚，所述第一采样电阻采集所述变频器的电源并通过所述第一输入引脚传输至所述控制单元。3.根据权利要求2所述的一种变频器PFC电路，其特征在于:所述PFC调整单元包括整流桥、滤波电容、PFC电感和晶体管;所述整流桥的输入端连接所述PFC输入端;所述滤波电容的一端连接所述整流桥的第一输出端，所述滤波电容的另一端连接所述整流桥的第二输出端;所述滤波电容的一端连接所述PFC电感，所述滤波电容的另一端连接所述晶体管的集电极，所述PFC电感的另一端连接所述晶体管的发射极，所述晶体管的门极通过单向二极管连接至所述控制单元的第一输出引脚，所述二极管的导通方向沿所述门极指向所述控制单元;所述控制单元通过所述第一输出引脚输出高/低电平信号控制所述晶体管的通断，从而使得所述变频器的电流的相位与所述变频器的电源的相位一致。4.根据权利要求3所述的一种变频器PFC电路，其特征在于:所述电流检测单元包括第一运算放大器;所述运算放大器的负输入端连接所述控制单元的第二输出引脚，所述运算放大器的正输入端连接所述晶体管的集电极，所述运算放大器的输出端分别通过第三采样电阻和第四采样电阻连接至所述控制单元的第二输入引脚和第三输入引脚;所述控制单元根据由所述第二输入引脚输入的信号控制由所述第二输出引脚输出至所述第一运算放大器的参考信号;所述控制单元根据由所述第三输入引脚输入的信号控制所述第一输出引脚输出至所述晶体管的门极的控制信号。5.根据权利要求4所述的一种变频器PFC电路，其特征在于:还包括直流检测单元和继电保护单元;所述直流检测单元检测所述变频器的直流信号并传输至所述控制单元，所述继电保护单元连接所述PFC输入端，所述继电保护单元连接所述控制单元，所述控制单元根据所述直流检测单元的检测结果，控制所述继电保护单元的通断。6.根据权利要求5所述的一种变频器PFC电路，其特征在于:所述直流检测单元包括第五采样电阻、以及第二运算放大器，所述第二运算放大器的负输入端通过所述第五采样电阻连接所述变频器的输出端，所述第二运算放大器的正输入端输入参考电流，所述第二运算放大器的输出端连接所述控制单元的第四输入引脚。7.根据权利要求6所述的一种变频器PFC电路，其特征在于:所述继电保护单元包括三极管和继电器，所述三极管的发射极接地，所述三极管的门极连接所述控制单元的第三输出引脚，所述三极管的集电极连接所述继电器的控制端，所述控制单元根据由所述第四输入引脚输入的第二运算放大器的比较结果，控制经所述第三输出引脚输出至所述继电器控制端的信号，从而控制所述继电器的连通或者断开。8.根据权利要求7所述的一种变频器PFC电路，其特征在于:所述晶体管为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。
【文档编号】H02H7/125GK205490131SQ201620282668
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月7日
【发明人】钟海洪
【申请人】湖州积微电子科技有限公司