三相有源PFC电路、空调控制器和空调器

技术领域

本申请涉及电源电路领域，尤其涉及一种三相有源PFC(Power FactorCorrection，功率因数校正)电路、空调控制器和空调器。

背景技术

PFC电路广泛应用在通信电源和不间断电源(UPS，Uninterrupted Power Supply)中，它除了需要把交流电压转换为直流电压外，同时还要校正输入的功率因数，满足各种标准对输入特性的要求。三电平功率因数校正电路中的开关管的电压应力是相同母线电压下两电平功率因数校正电路的开关管的电压应力的一半，同时相同功率和开关频率下的三电平功率因数校正电路中的电感体积小于两电平功率因数校正电路中的电感体积，因此，三电平功率因数校正电路得到广泛应用。

随着高功率密度需求的不断增加，提高功率因数校正电路中的开关管的开关频率成为提高其功率密度的一个途径。然而，虽然提高开关频率可以减小无源器件电感、变压器、电容等的体积，但是，高频率开关管(20kHz以上)和多种矢量开关状态，导致系统的EMI(Electromagnetic interference，电磁干扰)严重，往往需要高成本的滤波器件来抑制其产生的EMI。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种三相有源PFC电路、空调控制器和空调器，旨在有效降低系统的EMI。

本申请实施例的技术方案是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种三相有源PFC电路，包括：

三个PFC电感，连接三相电源，用于对所述三相电源进行滤波处理；

维也纳PFC模块，连接所述三个PFC电感的输出端，用于对滤波处理后的电源进行功率因数校正处理；

两级电解电容，包括：串接于所述维也纳PFC模块的正母线、负母线之间的第一电容和第二电容，所述第一电容与所述第二电容之间的连接点作为中性点；

阻抗支路，设置于所述中性点与所述三个PFC电感的输入端之间，用于抑制共模干扰电压。

在一些实施方案中，所述阻抗支路的阻抗值基于所述三个PFC电感的等效阻抗、所述维也纳PFC模块的接地电容的等效阻抗及所述三相有源PFC电路的负载的接地电容的等效阻抗确定。

在一些实施方案中，所述阻抗支路的阻抗值与所述三个PFC电感的等效阻抗的比值等于所述维也纳PFC模块的接地电容的等效阻抗与所述负载的接地电容的等效阻抗的比值。

在一些实施方案中，所述三相有源PFC电路的负载包括：连接于所述正母线和所述负母线之间的第一负载和连接于所述中性点与所述负母线之间的第二负载；所述负载的接地电容的等效阻抗为所述第一负载的接地电容的等效阻抗与所述第二负载的接地电容的等效阻抗之和。

在一些实施方案中，所述阻抗支路基于电阻、电容及电感中的至少一种构成。

在一些实施方案中，所述阻抗支路包括电阻及三个电容，所述电阻的第一端连接所述中性点，所述电阻的第二端经所述三个电容连接所述三个PFC电感的输入端。

在一些实施方案中，所述阻抗支路包括电感及三个电容，所述电感的第一端连接所述中性点，所述电感的第二端经所述三个电容连接所述三个PFC电感的输入端。

在一些实施方案中，所述阻抗支路包括三个并联的支路，每个支路均包括串联的电感和电容。

在一些实施方案中，所述阻抗支路包括电容和三个电感，所述电容的第一端连接所述中性点，所述电容的第二端经所述三个电感连接所述三个PFC电感的输入端。

第二方面，本申请实施例提供了一种空调控制器，包括本申请实施例第一方面所述的三相有源PFC电路、压缩机驱动电路和风机驱动电路，所述压缩机驱动电路连接于所述维也纳PFC模块的正母线和负母线之间，所述风机驱动电路连接于所述两级电解电容的中性点与所述负母线之间。

第三方面，本申请实施例提供了一种空调器，包括：本申请实施例第二方面所述的空调控制器、变频压缩机和风机，所述变频压缩机连接所述风机驱动电路，所述风机连接风机驱动电路。

本申请实施例提供的技术方案，三相有源PFC电路包括：三个PFC电感、维也纳PFC模块及两级电解电容，其中，三个PFC电感连接三相电源，用于对三相电源进行滤波处理；维也纳PFC模块连接三个PFC电感的输出端，用于对滤波处理后的电源进行功率因数校正处理；两级电解电容包括：串接于维也纳PFC模块的正、负母线之间的第一电容和第二电容，第一电容与第二电容之间的连接点作为中性点；该三相有源PFC电路还包括设置于中性点与三个PFC电感的输入端之间的阻抗支路，用于抑制共模干扰电压。由于引入了该阻抗支路，可以有效抑制中性点的共模干扰电压，进而有效降低系统的EMI。

附图说明

图1为相关技术中空调器的三相有源PFC电路的结构示意图；

图2为图1所示的三相有源PFC电路的共模干扰等效电路示意图；

图3为本申请实施例三相有源PFC电路的结构示意图；

图4为图3所示的三相有源PFC电路的共模干扰等效电路示意图；

图5为本申请实施例三个PFC电感的共模EMI等效模型示意图；

图6A至图6E为本申请实施例阻抗支路的共模EMI等效模型示意图；

图7为本申请一应用示例中空调器的三相有源PFC电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本申请再作进一步详细的描述。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

相关技术中，应用于空调器的三相有源PFC电路如图1所示，在分析和抑制EMI问题时，最主要考虑的是电控对地的分布电容引起的共模干扰问题，如图1所示，C

图2示出了该三相有源PFC电路的共模干扰等效电路示意图，其中，Vcm1是维也纳PFC模块工作时，a、b、c三点对中性点M点的等效共模干扰；Z

在维也纳PFC模块工作时，共模干扰Vcm1通过三个分布电容形成共模通道，在PFC电感L1、L2、L3的前端A、B、C点形成对外输出的共模干扰Vcm，即系统的EMI。

根据基尔霍夫电压定律，可计算出共模干扰Vcm的数学表达式如下：

由上式可以得知，共模干扰Vcm的大小取决于电路各阻抗的大小，这些阻抗与工艺和结构以及使用材料有关，要平衡各阻抗参数来减小Vcm，成本高、难度大。

基于此，本申请实施例提供了一种三相有源PFC电路，包括：三个PFC电感、维也纳PFC模块和两级电解电容；该三个PFC电感连接三相电源，用于对所述三相电源进行滤波处理；该维也纳PFC模块连接所述三个PFC电感的输出端，用于对滤波处理后的电源进行功率因数校正处理；该两级电解电容包括：串接于所述维也纳PFC模块的正母线、负母线之间的第一电容和第二电容，所述第一电容与所述第二电容之间的连接点作为中性点；该三相有源PFC电路还包括设置于所述中性点与所述三个PFC电感的输入端之间的阻抗支路，用于抑制共模干扰电压。

示例性地，如图3所示，三个PFC电感包括分别连接三相电源的A、B、C点的PFC电感L1、L2、L3。两级电解电容包括：电解电容C1和电解电容C2。在中性点M点与PFC电感L1、L2、L3的前端A、B、C点之间增设本申请实施例的阻抗支路Z

图4示出了图3所示的三相有源PFC电路的共模干扰等效电路示意图。参照图4，根据基尔霍夫电压定律，可计算出共模干扰Vcm的数学表达式如下：

由上式可以得知，若满足：

Z

则共模干扰Vcm＝0。

基于此，本申请实施例中，所述阻抗支路的阻抗值基于所述三个PFC电感的等效阻抗、所述维也纳PFC模块的接地电容的等效阻抗及所述三相有源PFC电路的负载的接地电容的等效阻抗确定。

示例性地，所述阻抗支路的阻抗值与所述三个PFC电感的等效阻抗的比值等于所述维也纳PFC模块的接地电容的等效阻抗与所述负载的接地电容的等效阻抗的比值。

如图3及图4所示，所述三相有源PFC电路的负载包括：连接于所述正母线和所述负母线之间的第一负载(即压缩机驱动电路)和连接于所述中性点与所述负母线之间的第二负载(即风机驱动电路)；所述负载的接地电容的等效阻抗为所述第一负载的接地电容的等效阻抗与所述第二负载的接地电容的等效阻抗之和。

示例性地，当共模干扰Vcm＝0时，各阻抗关系如下：

示例性地，Z

示例性地，图5示出了三个PFC电感的共模EMI等效模型示意图，参照图5，Z

其中，L

在一些实施例中，所述阻抗支路基于电阻、电容及电感中的至少一种构成。

在一些实施例中，所述阻抗支路包括电阻及三个电容，所述电阻的第一端连接所述中性点，所述电阻的第二端经所述三个电容连接所述三个PFC电感的输入端。

在一些实施例中，所述阻抗支路包括电感及三个电容，所述电感的第一端连接所述中性点，所述电感的第二端经所述三个电容连接所述三个PFC电感的输入端。

在一些实施例中，所述阻抗支路包括三个并联的支路，每个支路均包括串联的电感和电容。

在一些实施例中，所述阻抗支路包括电容和三个电感，所述电容的第一端连接所述中性点，所述电容的第二端经所述三个电感连接所述三个PFC电感的输入端。

示例性地，如图6A所示，阻抗支路可以包括跨接在中性点和PFC电感L1、L2、L3的前端A、B、C点之间的三个电容C

示例性地，如图6B所示，阻抗支路除了包括跨接在中性点和PFC电感L1、L2、L3的前端A、B、C点之间的三个电容C

示例性地，如图6C所示，阻抗支路可以包括电感L

示例性地，如图6D所示，阻抗支路可以包括三个并联的支路，每个支路均设置串联的电感L

示例性地，如图6E所示，阻抗支路可以包括电容C

在一应用示例中，如图7所示，阻抗支路采用如图6B所示的结构，其中，三个电容C

表1

由上述表1可以得知，在频率段10MHz～100MHz范围内，可以提供比较好的比例关系，使得共模干扰Vcm最小。

本申请实施例还提供了一种空调控制器，包括本申请实施例所述的三相有源PFC电路、压缩机驱动电路和风机驱动电路，所述压缩机驱动电路连接于维也纳PFC模块的正母线和负母线之间，所述风机驱动电路连接于两级电解电容的中性点与所述负母线之间。

本申请实施例提供了一种空调器，包括：本申请实施例所述的空调控制器、变频压缩机和风机，所述变频压缩机连接所述风机驱动电路，所述风机连接风机驱动电路。

该空调器用于调节所处环境的温度、湿度等。该空调器可以为单冷空调或者冷暖两用空调，空调器可以为挂壁式空调、立柜式空调、窗式空调或者吊顶式空调等形式，本申请实施例对此不做具体限定。

需要说明的是：“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

另外，本申请实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请披露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。