具有交错模式全PAM控制方式的变频电路及其偏差抑制方法与流程

本发明涉及变频空调电路设计领域，具体涉及具有交错模式全PAM控制方式的变频电路及其偏差抑制方法。

背景技术：

现有技术中空调使用的变频电路，采用二极管模块将交流电压整流为直流电压，平滑电容将直流波形变得更加平滑，而智能功率调制模块则将直流电压再次转换为模拟交流电压驱动压缩机工作。然而，现有技术的变频电路很难满足IEC谐波电流标准(International Electrotechnical Commission，国际电工委员会)。由于谐波会在输入电流波形中产生，从而导致功率因数会降低。现有技术中一般采用有源滤波器的方法避免上述情况产生，但是有源滤波器的方法能量损耗比较大，导致工作效率较低的现象出现。现有技术中也采用升压斩波电路行增加同步一次性切换和波形的交叉零点，使得谐波得到抑制，使得输入电流波形得到改善，种回路称作PAM回路；但是由于现有技术中两个电感的电感量具有公差范围，一般是±10％；同时如图6所示，现有技术中Q1、Q2虽然是以相同的时间交替导通的，但是两个电抗器的电感量总存在偏差，导致主回路电压产生波纹(ripple)，从而使输入到压缩机的电压不安定，造成压缩机噪音大、振动大。另外会造成一次电流畸变，谐波增加，造成EMC评价中的谐波电流评价不合格。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供具有交错模式全PAM控制方式的变频电路及其偏差抑制方法，通过设置整流桥、第一升压斩波电路、第二升压斩波电路、电容器、微控制器及智能功率调制模块形成具有交错模式全PAM控制方式的变频电路。本发明能够在交流电源开始工作后或是在需要启动空调器压缩机之前，微控制器根据获取电容器两端的电压大小，分别调节控制第一升压斩波电路中的第一绝缘栅双极型晶体管、第二升压斩波电路中的第二绝缘栅双极型晶体管的通断时间，从而确保即使第一升压斩波电路中的第一电抗器与第二升压斩波电路中的第二电抗器的电感量虽然存在差异，但是可以有效降低由于电抗器的电感量差异而造成的主回路电压纹波，因此，本发明能够保证输入到压缩机的电压稳定，从而降低了压缩机噪音、振动。另外会避免电流畸变，减少谐波的产生。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种具有交错模式全PAM控制方式的变频电路，其特点是，该变频电路包含：

交流电源；

整流桥，所述整流桥的输入端与所述交流电源输出端连接；

第一升压斩波电路，与所述整流桥的一对输出端连接；

第二升压斩波电路，与所述整流桥的一对输出端连接，并与所述第一升压斩波电路并联连接；

电容器，分别与所述第一升压斩波电路、所述第二升压斩波电路连接；

智能功率调制模块，所述智能功率调制模块的一对输入端与所述电容器两端并联连接；所述智能功率调制模块的输出端与空调器压缩机连接；

微控制器，分别与所述第一升压斩波电路、所述第二升压斩波电路及所述电容器连接。

所述第一升压斩波电路包含：

第一电抗器，所述第一电抗器的一端与所述整流桥的第一输出端连接；

第一绝缘栅双极型晶体管，所述第一绝缘栅双极型晶体管的集电极与所述第一电抗器的另一端连接，该第一绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述整流桥的第二输出端连接；

第一二极管，所述第一二极管的正极分别与所述第一电抗器的另一端、第一绝缘栅双极型晶体管的集电极所述连接，该第一二极管的负极与所述电容器的正极连接。

所述第二升压斩波电路包含：

第二电抗器，所述第二电抗器的一端与所述整流桥的第一输出端连接；

第二绝缘栅双极型晶体管，所述第二绝缘栅双极型晶体管的集电极与所述第二电抗器的另一端连接，该第二绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述整流桥的第二输出端连接；

第二二极管，所述第二二极管的正极分别与所述第二电抗器的另一端、所述第二绝缘栅双极型晶体管的集电极连接，该第二二极管的负极与所述电容器的正极连接。

所述电容器的负极与所述整流桥的第二输出端连接；

所述微控制器的第一输出端与所述第一绝缘栅双极型晶体管的门极连接，该微控制器的第二输出端与所述第二绝缘栅双极型晶体管的门极连接，该微控制器的输入端与所述电容器连接。

一种具有交错模式全PAM控制方式的变频电路的偏差抑制方法，其特点是，该偏差抑制方法包含：

S1，确定判断电容器两端电压大小的时间点；

S2，比较所述第一绝缘栅双极型晶体管导通时、所述第二绝缘栅双极型晶体管导通时，电容器两端电压值的大小，并根据上述比较结果，调整第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管的导通时间；

S3，根据所述步骤S2调节后，智能功率调制模块将获取的直流电压再次转换为模拟交流电压驱动空调器压缩机进行工作。

所述步骤S1中：

接通交流电源后，对所述电容器两端电压大小进行比较判断，执行步骤S2。

所述步骤S1中：

在需要启动空调器压缩机之前，对所述电容器两端电压大小进行比较判断，执行步骤S2。

所述步骤S2包含：

S2.1，微控制器将控制所述第一绝缘栅双极型晶体管与所述第二三级管交替导通，并且二者具有相同的导通时长；比较当所述第一绝缘栅双极型晶体管导通时以及当所述第二绝缘栅双极型晶体管导通时，电容器两端电压值的大小；

当所述电容器两端电压值相等时，执行步骤S2.2；当所述第一绝缘栅双极型晶体管导通时所述电容器两端电压值大于所述第二绝缘栅双极型晶体管导通时所述电容器两端电压值时，执行步骤S2.3；当所述第一绝缘栅双极型晶体管导通时所述电容器两端电压值小于所述第二绝缘栅双极型晶体管导通时所述电容器两端电压值时，执行步骤S2.4；

S2.2，当所述电容器两端电压值相等时，所述微控制器在不同时间段内获取两个相同的电压值，说明第一电抗器的电感值与第二电抗器的电感值相等，所述微控制器保持所述第一绝缘栅双极型晶体管导通时长T1与所述第二绝缘栅双极型晶体管导通时长T2具有相同长度，执行所示步骤S3；

S2.3，所述微控制器获取第一升压斩波电路导通时所述电容器的电压高于第二升压斩波电路导通时的电压，说明所述第一电抗器的电感值大于所述第二电抗器的电感值；该微控制器将所述第一绝缘栅双极型晶体管导通时长T1调节至小于所述第二绝缘栅双极型晶体管导通时长T2；使得所述第一升压斩波电路导通时电容器的电压等于所述第二升压斩波电路导通时电容器的的电压，执行所示步骤S3；

S2.4，所述微控制器获取第一升压斩波电路导通时所述电容器的电压低于第二升压斩波电路导通时的电压，说明所述第一电抗器的电感值小于所述第二电抗器的电感值；该微控制器将所述第一绝缘栅双极型晶体管导通时长T1调节至大于所述第二绝缘栅双极型晶体管导通时长T2；使得所述第一升压斩波电路导通时电容器的电压等于所述第二升压斩波电路导通时电容器的的电压，执行所示步骤S3。

在所述步骤S1之前，还包含如下步骤：

所述交流电源提供的交流电压经过整流桥进行整流后变为直流电压；所述第一升压斩波电路与所述第二升压斩波电路通过所述微控制器的控制进行交替工作；经所述整流桥获取的直流电压分别通过所述第一升压斩波电路、所述第二升压斩波电路的交替处理后，经过所述电容器，将该直流电压输入所述智能功率调制模块。

一种具有交错模式全PAM控制方式的变频电路，其特点是，该变频电路包含：

交流电源；

整流桥，所述整流桥的输入端与所述交流电源输出端连接；

多个升压斩波电路，每个所述升压斩波电路分别与所述整流桥的一对输出端连接，所述多个升压斩波电路依次并联连接；

每个所述升压斩波电路包含：电抗器、绝缘栅双极型晶体管及二极管；所述电抗器的一端与所述整流桥的第一输出端连接；所述绝缘栅双极型晶体管的集电极与所述电抗器另一端连接，该绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述整流桥的第二输出端连接；所述二极管的正极分别与所述电抗器的另一端、所述绝缘栅双极型晶体管的集电极连接，该二极管的负极与其他所述升压斩波电路的二极管负极连接；

电容器，所述电容器的正极分别与所述多个升压斩波电路的二极管的负极连接；

智能功率调制模块，所述智能功率调制模块的一对输入端与所述电容器两端并联连接；所述智能功率调制模块的输出端与空调器压缩机连接；

微控制器，分别与所述多个升压斩波电路的绝缘栅双极型晶体管的门极及所述电容器连接。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明公开的一种具有交错模式的变频电路及其偏差抑制方法，通过设置整流桥、第一升压斩波电路、第二升压斩波电路、电容器、微控制器及智能功率调制模块形成具有交错模式的变频电路。本发明能够在交流电源开始工作后或是在需要启动空调器压缩机之前，微控制器根据获取电容器两端的电压变化，分别调节控制第一升压斩波电路中的第一绝缘栅双极型晶体管、第二升压斩波电路中的第二绝缘栅双极型晶体管的通断时间，从而确保即使第一升压斩波电路中的第一电抗器与第二升压斩波电路中的第二电抗器的电感量虽然存在差异，但是可以有效降低由于电抗器的电感量差异而造成的主回路电压纹波，因此，本发明能够保证输入到压缩机的电压稳定，从而降低了压缩机噪音、振动。另外会避免电流畸变，减少谐波的产生。使得变频电路的输出和效率会得到提升，从而供给智能功率调制模块的电压更加稳定、更加平滑，有效地改善了压缩机实际使用的噪音、振动及谐波电流问题。

附图说明

图1为本发明具有交错模式全PAM控制方式的变频电路的整体结构示意图。

图2为本发明具有交错模式全PAM控制方式的变频电路的偏差抑制方法的整体流程示意图。

图3为本发明具有交错模式全PAM控制方式的变频电路的偏差抑制方法的实施例示意图之一。

图4为本发明具有交错模式全PAM控制方式的变频电路的偏差抑制方法的实施例示意图之二。

图5为本发明具有交错模式全PAM控制方式的变频电路的偏差抑制方法的实施例示意图之三。

图6为本发明具有交错模式全PAM控制方式的变频电路及其偏差抑制方法的现有技术示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，一种具有交错模式全PAM控制方式的变频电路，该变频电路包含：交流电源U、整流桥DB、第一升压斩波电路、第二升压斩波电路、电容器C、智能功率调制模块IPM及微控制器MICOM。

其中，整流桥DB的输入端与交流电源U输出端连接；第一升压斩波电路与整流桥DB的一对输出端连接；第二升压斩波电路与整流桥DB的一对输出端连接，并与第一升压斩波电路并联连接；电容器C分别与第一升压斩波电路、第二升压斩波电路连接；智能功率调制模块IPM的一对输入端与电容器C两端并联连接；智能功率调制模块IPM的输出端与空调器压缩机MC连接；微控制器MICOM分别与第一升压斩波电路、第二升压斩波电路及电容器C连接。

如图1所示，第一升压斩波电路包含：第一电抗器L1、第一绝缘栅双极型晶体管Q1及第一二极管D1。

其中，第一电抗器L1的一端与整流桥DB的第一输出端连接；第一绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极与第一电抗器L1的另一端连接，该第一绝缘栅双极型晶体管Q1的发射极与整流桥DB的第二输出端连接；第一二极管D1的正极分别与第一电抗器L1的另一端、第一绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极连接，该第一二极管D1的负极与电容器C的正极连接。

如图1所示，第二升压斩波电路包含：第二电抗器L2、第二绝缘栅双极型晶体管Q2及第二二极管D2。

其中，第二电抗器L2的一端与整流桥DB的第一输出端连接；第二绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极与第二电抗器L2的另一端连接，该第二绝缘栅双极型晶体管Q2的发射极与整流桥DB的第二输出端连接；第二二极管D2的正极分别与第二电抗器L2的另一端、第二绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极连接，该第二二极管D2的负极与电容器C的正极连接。

电容器C的负极与整流桥DB的第二输出端连接；微控制器MICOM的第一输出端与第一绝缘栅双极型晶体管Q1的门极连接，该微控制器MICOM的第二输出端与第二绝缘栅双极型晶体管Q2的门极连接，该微控制器MICOM的输入端与电容器C连接。

本发明中，整流桥DB由四个二极管桥堆组成，用于将交流电源U输出的交流信号转化为直流信号。第一电抗器L1、第二电抗器L2在整个变频电路中起到改善功率因数的作用。第一绝缘栅双极型晶体管Q1、第二绝缘栅双极型晶体管Q2在整个变频电路中起到无触点开关的用途。第一二极管D1、第二二极管D2在整个变频电路中起到整流的作用。电容器C为平滑电容，使得输出的直流电压更加平滑。智能功率调制模块IPM用于驱动空调器压缩机MC工作，该智能功率调制模块IPM获取电容器C输出的直流电压及控制信号，输出可变频可变压的电源信号至空调器压缩机MC。如图2所示，一种具有交错模式全PAM控制方式的变频电路的偏差抑制方法，该偏差抑制方法包含：

S1，确定判断电容器C两端电压大小的时间点。本发明中可以根据实际情况，在两种不同的条件下进行第一绝缘栅双极型晶体管Q1、第二绝缘栅双极型晶体管Q2的导通时间比较。

实施例一，接通交流电源U后，对电容器C两端电压大小进行比较判断，执行步骤S2。

实施例二，在需要启动空调器压缩机MC之前，对电容器C两端电压大小进行比较判断，执行步骤S2。

在步骤S1之前，还包含如下步骤：交流电源U提供的交流电压经过整流桥DB进行整流后变为直流电压；第一升压斩波电路与第二升压斩波电路通过微控制器MICOM的控制进行交替工作；经整流桥DB获取的直流电压分别通过第一升压斩波电路、第二升压斩波电路的交替处理后，经过电容器C，使得该电容器C两端的直流电压更加平滑，并将该直流电压输入智能功率调制模块IPM。

S2，比较第一绝缘栅双极型晶体管Q1导通时、第二绝缘栅双极型晶体管Q2导通时，电容器C两端电压值的大小，并根据上述比较结果，调整第一绝缘栅双极型晶体管Q1、第二绝缘栅双极型晶体管Q2的导通时间。该步骤S2包含：

S2.1，微控制器MICOM控制第一绝缘栅双极型晶体管Q1与第二三级管Q2交替导通，并且二者具有相同的导通时长；比较当第一绝缘栅双极型晶体管Q1导通时以及当第二三级管Q2导通时，电容器C两端电压值的大小。

如图5所示，本实施例中，微控制器MICOM预先设定第一绝缘栅双极型晶体管Q1的导通时长为1s，第二绝缘栅双极型晶体管Q2的导通时长为1s，二者之间间隔5s进行交替导通。

当电容器C两端电压值相等时，执行步骤S2.2；当第一绝缘栅双极型晶体管Q1导通时电容器C两端电压值大于第二绝缘栅双极型晶体管Q2导通时电容器C两端电压值时，执行步骤S2.3；当第一绝缘栅双极型晶体管Q1导通时电容器C两端电压值小于第二绝缘栅双极型晶体管Q2导通时电容器C两端电压值时，执行步骤S2.4。

S2.2，当电容器C两端电压值相等时，微控制器MICOM在不同时间段内获取两个相同的电压值，说明第一电抗器L1的电感值与第二电抗器L2的电感值相等，微控制器MICOM保持第一绝缘栅双极型晶体管Q1导通时长T1与第二绝缘栅双极型晶体管Q2导通时长T2具有相同长度，执行所示步骤S3。

如图1、图4所示，本实施例中，当L1＝L2＝100μH时，第一绝缘栅双极型晶体管Q1两端的电压变化VL1、第二绝缘栅双极型晶体管Q2两端的电压变化VL2以及电容器C两端的电压变化VDC如图4所示。也即，在步骤S2.2的情况中，由于第一电抗器L1与第二电抗器L2大小相等，因此不会使得变频电路电压产生纹波，也即输入空调器压缩机MC的电压保持安定状态。

S2.3，微控制器MICOM获取第一升压斩波电路导通时电容器C的电压高于第二升压斩波电路导通时的电压，说明第一电抗器L1的电感值大于第二电抗器L2的电感值；该微控制器MICOM将第一绝缘栅双极型晶体管Q1导通时长T1调节至小于第二绝缘栅双极型晶体管Q2导通时长T2；使得第一升压斩波电路导通时电容器C的电压等于第二升压斩波电路导通时电容器C的的电压，执行所示步骤S3。

本发明中，由于第一电抗器L1与第二电抗器L2之间存在参数偏差，使得变频电路产生纹波，从而导致输入至空调器压缩机MC的电压不安定，造成空调器压缩机MC的噪音大、振动大。另外，会造成一次电流畸变，使得谐波增加，造成EMC评价中的谐波电流评价不合格。

因此，根据实际情况，微控制器MICOM调节第一绝缘栅双极型晶体管Q1导通时长T1小于第二绝缘栅双极型晶体管Q2导通时长T2，使得第一电抗器L1与第二电抗器L2能够产生同等效果的作用(如图4所示)。使得形成的电容器C两端的电压VDC变得平滑，输入空调器压缩机MC的电压变得安定，从而有效地改善了空调器压缩机MC的噪音、振动及谐波电流的问题。

S2.4，微控制器MICOM获取第一升压斩波电路导通时电容器C的电压低于第二升压斩波电路导通时的电压，说明第一电抗器L1的电感值小于第二电抗器L2的电感值；该微控制器MICOM将第一绝缘栅双极型晶体管Q1导通时长T1调节至大于第二绝缘栅双极型晶体管Q2导通时长T2；使得第一升压斩波电路导通时电容器C的电压等于第二升压斩波电路导通时电容器C的的电压，执行所示步骤S3。

本实施例中，由于微控制器MICOM获取第一升压斩波电路导通时电容器C的电压低于第二升压斩波电路导通时的电压，也即说明了L1<L2。如图3所示，在上述情况下形成的第一绝缘栅双极型晶体管Q1两端的电压变化VL1、第二绝缘栅双极型晶体管Q2两端的电压变化VL2以及电容器C两端的电压变化VDC。由于第一电抗器L1与第二电抗器L2之间存在参数偏差，使得变频电路产生纹波，从而导致输入至空调器压缩机MC的电压不安定，造成空调器压缩机MC的噪音大、振动大。另外会造成一次电流畸变，使得谐波增加，造成EMC评价中的谐波电流评价不合格。

因此，根据实际情况，微控制器MICOM调节第一绝缘栅双极型晶体管Q1导通时长T1大于第二绝缘栅双极型晶体管Q2导通时长T2，使得第一电抗器L1与第二电抗器L2能够产生同等效果的作用(如图4所示)。使得形成的电容器C两端的电压VDC变得平滑，输入空调器压缩机MC的电压变得安定，从而有效地改善了空调器压缩机MC的噪音、振动及谐波电流的问题。

S3，根据步骤S2调节后，智能功率调制模块IPM将获取的直流电压再次转换为模拟交流电压驱动空调器压缩机MC进行工作。

本发明中公开的一种具有交错模式全PAM控制方式的变频电路还可以包含多个升压斩波电路。其中，每个升压斩波电路分别与整流桥的一对输出端连接，多个升压斩波电路依次并联连接。

每个升压斩波电路包含：电抗器、绝缘栅双极型晶体管及二极管。电抗器的一端与整流桥的第一输出端连接。绝缘栅双极型晶体管的集电极与电抗器另一端连接，该绝缘栅双极型晶体管的发射极与整流桥的第二输出端连接。二极管的正极分别与电抗器的另一端、绝缘栅双极型晶体管的集电极连接，该二极管的负极与其他升压斩波电路的二极管负极连接。

也即，本发明可以包含三个或多个升压斩波电路。包含有三个或多个升压斩波电路时，每个压斩波电路的工作运行原理与上述第一压斩波电路、第二压斩波电路的工作运行原理相同。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。