林竹

摘 要：采用主動(dòng)式PFC方法，在保證電流諧波抑制效果的前提下，解決了空調(diào)壓縮機(jī)最高轉(zhuǎn)速限制難題。與被動(dòng)式PFC方法相比，在-15 ℃～2 ℃室外溫度范圍內(nèi)，主動(dòng)式PFC方法的低溫制熱量提升12.2%～39.9%，變頻空調(diào)器的制熱性能得到顯著提升。

關(guān)鍵詞：主動(dòng)式PFC 電流諧波 母線電壓 低溫制熱

中圖分類號(hào)：TK172 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）03（c）-0065-02

目前市場(chǎng)上銷售的直流變頻空調(diào)器，其電能變換器和開(kāi)關(guān)電源的輸入電路普遍采用二極管全橋整流方式，會(huì)使從電網(wǎng)中輸入的電流波形發(fā)生畸變，導(dǎo)致電壓和電流相位不一致，造成諧波污染，功率因數(shù)下降，且產(chǎn)生強(qiáng)大的EMI會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生很大的干擾和危害[1]。因此，為了將變頻空調(diào)器的電流諧波控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，需要采用功率因數(shù)校正技術(shù)來(lái)降低電流諧波值，減少對(duì)電網(wǎng)的污染，提高電網(wǎng)的質(zhì)量[2]。

變頻空調(diào)器中常用的功率因數(shù)（Power Factor Correction）校正方法有：主動(dòng)式PFC和被動(dòng)式PFC。對(duì)于被動(dòng)式PFC方法，由于控制電路中的電感器上會(huì)產(chǎn)生壓降，且隨著電感量的增大而增大。當(dāng)空調(diào)輸入電壓低于180 V時(shí)，采用被動(dòng)式PFC方法的壓縮機(jī)直流母線電壓會(huì)很低，這樣空調(diào)壓縮機(jī)只能在低頻下運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)法保證制熱能力的輸出，這種情況在需要壓縮機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的低溫和超低溫工況下更為顯著[3]。為此該文采用主動(dòng)式PFC方法，在保證電流諧波抑制效果的前提下，解決壓縮機(jī)最高轉(zhuǎn)速限制問(wèn)題，從而提高變頻空調(diào)器制熱性能。

1 主動(dòng)式PFC方法

主動(dòng)式PFC方法的電路拓?fù)溆泻芏?，如，BUCK、BOOST、FLYBACK等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)皆可作為主動(dòng)式PFC方法校正器，但BOOST電路有如下優(yōu)點(diǎn)：輸入電流連續(xù)，傳導(dǎo)噪音低，且輸入端電流波形好；開(kāi)關(guān)管源極接地，容易驅(qū)動(dòng)；開(kāi)關(guān)管需要承受的最大電壓應(yīng)力等于輸出電壓[4]，因此，BOOST電路是最佳選擇方案，圖1為單相BOOST主動(dòng)式PFC基本電路。

采用BOOST拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主動(dòng)式PFC的變頻空調(diào)器，其功率因數(shù)最高可以達(dá)到0.998，充分滿足諧波抑制要求。同時(shí)，主動(dòng)式PFC方法特有的電壓提升功能可提高直流母線電壓，即使電網(wǎng)壓力很低時(shí)也可將其提升到正常水平，從而保證壓縮機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，確?？照{(diào)產(chǎn)品在較寬的電壓范圍內(nèi)制熱能力100%輸出。

2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果分析

2.1 實(shí)驗(yàn)方法與對(duì)象

實(shí)驗(yàn)對(duì)象選取某型號(hào)2 600W壁掛式變頻分體空調(diào)器，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，通過(guò)更改功率因數(shù)校正方案：被動(dòng)式PFC方法和主動(dòng)式PFC方法，通過(guò)對(duì)比空調(diào)器在兩種方案下的低溫制熱量，來(lái)驗(yàn)證主動(dòng)式PFC方法在提升變頻空調(diào)制熱性能的優(yōu)勢(shì)。兩種方案的低溫制熱能力測(cè)試在相同的焓差實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，圖2為空調(diào)樣機(jī)測(cè)試安裝圖，焓差室實(shí)驗(yàn)測(cè)試工況設(shè)定如表1所示。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

在室內(nèi)工況恒定的情況下，通過(guò)降低室外干濕球溫度，測(cè)試兩種PFC方法下的低溫制熱能力，結(jié)果如圖3所示：當(dāng)室外干濕球?yàn)? ℃/1 ℃時(shí)，主動(dòng)式PFC方法制熱量較被動(dòng)式PFC方法提升39.9%；當(dāng)室外干濕球?yàn)?7 ℃/-8 ℃時(shí)，主動(dòng)式PFC方法制熱量較被動(dòng)式PFC方法提升23.6%；當(dāng)室外干濕球?yàn)?15 ℃/-16 ℃時(shí)，主動(dòng)式PFC方法制熱量較被動(dòng)式PFC方法提升12.2%。究其原因，是由于主動(dòng)式PFC方法可有效提高直流母線電壓，壓縮機(jī)可實(shí)現(xiàn)更高的運(yùn)行頻率，從而使空調(diào)器在不同的室外低溫工況下制熱量提升顯著。

3 結(jié)語(yǔ)

該文采用主動(dòng)式PFC方法進(jìn)行空調(diào)功率因數(shù)校正，不僅可以實(shí)現(xiàn)電流諧波抑制，保證電網(wǎng)安全，而且能有效提高直流母線電壓，解決空調(diào)壓縮機(jī)最高轉(zhuǎn)速限制難題。與傳統(tǒng)的被動(dòng)式PFC方案相比，在-15 ℃～2 ℃室外溫度范圍內(nèi)，主動(dòng)式PFC方法的低溫制熱量提升12.2%～39.9%，變頻空調(diào)器的制熱性能得到顯著提高。

參考文獻(xiàn)

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[4] 苗海亮，雷淮剛，陳輝，等.變頻空調(diào)中功率因數(shù)校正的控制電路設(shè)計(jì)[J].上海大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2003， 9（2）：127-130.