功率因数校正电路及其控制方法、介质、压缩机和空调器与流程

1.本发明涉及电子电力技术领域，尤其是一种图腾柱功率因数校正电路及其控制方法、介质、压缩机和空调器。


背景技术：

2.现有的电子电力技术中，为了获得较高的功率因数，常用pfc(power factor correction，功率因数校正)电路提供母线电压。一些现有的功率因数校正电路具有升压作用，即功率因数校正电路的输出电压比输入电压高，但是当需要达到倍压输出，即输出电压为输入电压的两倍时，现有的功率因数校正电路需要使用较多的开关器件，难以达到较高的工作效率，因此现有技术中当存在升压和倍压的需求时，则需要配备功率因数校正电路和专门的倍压电路。电路的高复杂性将导致高的使用成本和高的故障率。


技术实现要素：

3.针对上述至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种图腾柱功率因数校正电路及其控制方法、介质、压缩机和空调器，具备升压和倍压功能，以适应不同工作参数下的电压需求。
4.根据本发明的第一方面实施例的图腾柱功率因数校正电路，包括：
5.整流模块，包括连接为电桥形状的多个单向导通单元，各所述单向导通单元分别并联一个开关单元；所述整流模块的输入端用于连接到交流电源，所述整流模块的输出端用于连接到负载；
6.电感模块，设置于所述整流模块与所述交流电源之间；
7.电容模块，包括串联的第一电容和第二电容；所述电容模块与所述整流模块的输出端并联连接；
8.开关模块，所述开关模块的一端与所述整流模块的一个输入端连接，所述开关模块的另一端与所述第一电容和第二电容的连接点连接；
9.控制模块，用于根据所述负载的工作参数，控制所述整流模块和所述开关模块工作于高频开关模式或同步整流模式。
10.根据本发明第一方面实施例的图腾柱功率因数校正电路，至少具有如下有益效果：通过控制模块的控制，整流模块和开关模块可以在高频开关模式和同步整流模式之间切换工作，当工作在高频开关模式，图腾柱功率因数校正电路可以控制输入电流波形跟随输入电压变化，从而改善输入电流谐波和功率因数，抬高母线电压，实现升压输出；当工作在同步整流模式，图腾柱功率因数校正电路可以实现倍压输出，因此图腾柱功率因数校正电路能够实现升压和倍压的功能，适应负载不同工作参数的电压需求，并且能够保持功率因数校正电路的高效率优势。
11.根据本发明的一些实施例，所述整流模块包括第一单向导通单元、第二单向导通单元、第三单向导通单元、第四单向导通单元、第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元
和第四开关单元；
12.所述第一单向导通单元与所述第一开关单元并联连接，所述第二单向导通单元与所述第二开关单元并联连接，所述第三单向导通单元与所述第三开关单元并联连接，所述第四单向导通单元与所述第四开关单元并联连接；
13.所述第一单向导通单元的正极与所述第二单向导通单元的负极连接，所述第三单向导通的单元正极与所述第四单向导通单元的负极连接，所述第一单向导通单元的负极与所述第三单向导通单元的负极连接，所述第二单向导通单元的正极与所述第四单向导通单元的正极连接，所述第一单向导通单元的负极和所述第二单向导通单元的正极为所述整流模块的输出端，所述第一单向导通单元的正极和所述第三单向导通单元的正极为所述整流模块的输入端。
14.本发明的实施例的整流模块中的各开关单元，能够接收控制模块输出的控制信号，以实现对交流电源输入电流进行整流，以改善输入电流谐波和功率因数。
15.根据本发明的一些实施例，所述控制模块包括：
16.交流电压检测单元，用于检测所述交流电源的电压波形；
17.直流电压检测单元，用于检测所述负载的母线电压；
18.电流检测单元，用于检测所述整流模块中的电流；
19.参数检测单元，用于检测所述负载的工作参数；
20.主控单元，与所述交流电压检测单元、电流检测单元和参数检测单元连接，用于根据所述负载的工作参数确定工作于所述高频开关模式或所述同步整流模式，并根据所述交流电源的电压波形和所述整流模块中的电流，控制所述整流模块和所述开关模块以实现所述高频开关模式或所述同步整流模式。
21.本发明的实施例的整流模块具有电压测量、电流测量和负载工作参数测量功能，能够根据测得的电压、电流和负载工作参数控制所述整流模块和所述开关模块以实现所述高频开关模式或所述同步整流模式。
22.根据本发明的一些实施例，所述根据所述负载的工作参数确定工作于所述高频开关模式或所述同步整流模式，具体包括：
23.当所述负载的工作参数在第一工作参数区间，确定工作于所述高频开关模式；
24.当所述负载的工作参数在第二工作参数区间，确定工作于所述同步整流模式；所述第二工作参数区间中的下限值大于所述第一工作参数区间的上限值。
25.本发明的实施例根据负载的工作参数的大小来确定图腾柱功率因数校正电路工作于高频开关模式或同步整流模式，能够使得图腾柱功率因数校正电路适应负载的电压需求。
26.根据本发明的一些实施例，在所述同步整流模式下：
27.所述开关模块导通；
28.当所述第一单向导通单元有电流流过，所述第一开关单元导通，反之所述第一开关单元关断；
29.当所述第二单向导通单元有电流流过，所述第二开关单元导通，反之所述第二开关单元关断；
30.所述第三开关单元和所述第四开关单元关断。
31.本发明的实施例中在同步整流模式下，图腾柱功率因数校正电路可以实现倍压输出。
32.根据本发明的一些实施例，在所述高频开关模式下：
33.所述开关模块关断；
34.在所述交流电源的电压波形全周期内，所述第一开关单元和所述第二开关单元交替通断；
35.在所述交流电源的电压波形正半周期，所述第三开关单元关断，所述第四开关单元导通；
36.在所述交流电源的电压波形的负半周期，所述第三开关单元导通，所述第四开关单元关断。
37.根据本发明的一些实施例，所述第一开关单元和所述第二开关单元交替通断，具体包括：
38.所述第一开关单元在pwm信号控制下进行通断；
39.所述第二开关单元在所述pwm信号的反相信号控制下进行通断；
40.所述pwm信号的占空比由所述交流电源的电压波形、所述负载的母线电压和所述负载的工作参数确定。
41.本发明的实施例中在同步整流模式下，图腾柱功率因数校正电路可以实现升压输出。
42.根据本发明的一些实施例，所述开关模块包括第五开关单元、第五单向导通单元、第六单向导通单元、第七单向导通单元和第八单向导通单元；
43.所述第五单向导通单元的正极和第六单向导通单元的负极串联成第一支路；
44.所述第七单向导通单元的正极和第八单向导通单元的负极串联成第二支路；
45.所述第一支路、所述第二支路和所述第五开关单元并联连接；
46.所述第五单向导通单元的正极与所述第三单向导通单元的正极连接；
47.所述第七单向导通单元的正极与所述第一电容和第二电容的连接点连接；
48.当所述整流模块和所述开关模块工作于高频开关模式，所述第五开关单元关断；
49.当所述整流模块和所述开关模块工作于同步整流模式，所述第五开关单元导通。
50.本发明的实施例中的开关模块本身也具有整流作用，能够对流过开关模块的电流进行整流。
51.根据本发明的一些实施例，所述工作参数为负载功率、负载电流或负载频率。
52.本发明的实施例可以根据负载的特点，选择负载功率、负载电流或负载频率作为工作参数以确定高频开关模式或同步整流模式，从而更好地满足负载的电压需求。
53.根据本发明的一些实施例，所述图腾柱功率因数校正电路还包括第十一单向导通单元和第十二单向导通单元；所述第十一单向导通单元连接于所述电容模块的一端与所述整流模块的一个输出端之间，所述第十二单向导通单元连接于所述电容模块的另一端与所述整流模块的另一个输出端之间。
54.本发明的实施例通过在电容模块的两端和整流模块的输出端之间设置第十一单向导通单元和第十二单向导通单元，可以防止交流电源ac的电压低于负载的母线电压时发生电流倒灌，从而保护电路安全。
55.根据本发明的第二方面实施例的控制方法，用于控制第一方面实施例的图腾柱功率因数校正电路，包括：
56.获取所述负载的工作参数，根据所述工作参数控制所述整流模块和所述开关模块工作于高频开关模式或同步整流模式；
57.在所述同步整流模式下：
58.所述开关模块导通；
59.当所述第一单向导通单元有电流流过，所述第一开关单元导通，反之所述第一开关单元关断；
60.当所述第二单向导通单元有电流流过，所述第二开关单元导通，反之所述第二开关单元关断；
61.所述第三开关单元和所述第四开关单元关断；
62.在所述高频开关模式下：
63.所述开关模块关断；
64.在所述交流电源的电压波形全周期内，所述第一开关单元和所述第二开关单元交替通断；
65.在所述交流电源的电压波形正半周期，所述第三开关单元关断，所述第四开关单元导通；
66.在所述交流电源的电压波形的负半周期，所述第三开关单元导通，所述第四开关单元关断。
67.根据本发明第二方面实施例的控制方法，至少具有如下有益效果：通过控制模块的控制，整流模块和开关模块可以在高频开关模式和同步整流模式之间切换工作，当工作在高频开关模式，图腾柱功率因数校正电路可以控制输入电流波形跟随输入电压变化，从而改善输入电流谐波和功率因数，抬高母线电压，实现升压输出；当工作在同步整流模式，图腾柱功率因数校正电路可以实现倍压输出，因此图腾柱功率因数校正电路能够实现升压和倍压的功能，适应负载不同工作参数的电压需求，并且能够保持功率因数校正电路的高效率优势。
68.根据本发明的第三方面实施例的存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行本发明的第二方面实施例的控制方法。
69.根据本发明第三方面实施例的存储介质，至少具有如下有益效果：可以通过计算机自动化的方式来执行控制方法，提高运行效率。
70.根据本发明的第四方面实施例的压缩机，包括：
71.如本发明的第一发明实施例所述的图腾柱功率因数校正电路；
72.逆变器，其输入端与所述图腾柱功率因数校正电路中所述整流模块的输出端连接；
73.电机，与所述逆变器的输出端连接。
74.根据本发明的第五方面实施例的空调器，包括本发明的第四方面实施例所述的压缩机。
75.根据本发明第四方面实施例的压缩机和第五方面实施例的空调器，至少具有如下有益效果：电流谐波和功率因数得到改善，并且可以根据电机负荷的轻重切换至工作在同
步整流模式或高频开关模式，从而能够通过选择升压和倍压来适应不同负荷下电压需求。
附图说明
76.图1为本发明实施例中图腾柱功率因数校正电路的结构示意图；
77.图2为本发明实施例中图腾柱功率因数校正电路的简化结构示意图；
78.图3为本发明实施例中控制模块输出的控制信号波形图；
79.图4为本发明实施例中图2电路的一种等效结构示意图；
80.图5为本发明实施例中图2电路的一种等效结构示意图；
81.图6为本发明实施例中图5电路的一种等效结构示意图；
82.图7为本发明实施例中图5电路的一种等效结构示意图；
83.图8为本发明实施例中图2电路的一种等效结构示意图；
84.图9为本发明实施例中开关模块的一种结构示意图；
85.图10为本发明实施例中开关模块的一种结构示意图；
86.图11为本发明实施例中开关模块的一种结构示意图；
87.图12为本发明实施例中压缩机的电路图；
88.图13为本发明实施例中设有第十一单向导通单元和第十二单向导通单元的图腾柱功率因数校正电路的结构示意图。
具体实施方式
89.参照图1，本发明的实施例中，提供了一种图腾柱功率因数校正电路，它包括整流模块、电感模块、电容模块、开关模块和控制模块。
90.本发明的实施例中，整流模块包括多个单向导通单元和多个开关单元，这些单向导通单元连接成电桥的形状，每个单向导通单元分别并联一个开关单元。本发明的实施例中，可以使用二极管作为单向导通单元，也可以使用其他具有单向导通能力的器件作为单向导通单元；可以使用三极管、场效应管或者绝缘栅双极型晶体管等具有受控通断能力的器件作为开关单元。
91.本发明的实施例中，整流模块包括第一单向导通单元d1、第二单向导通单元d2、第三单向导通单元d3、第四单向导通单元d4、第一开关单元q1、第二开关单元q2、第三开关单元q3和第四开关单元q4。单向导通单元连接成电桥的形状，是指第一单向导通单元d1的正极与第二单向导通单元d2的负极连接，第三单向导通单元d3的正极与第四单向导通单元d4的负极连接，第一单向导通单元d1的负极与第三单向导通单元d3的负极连接，第二单向导通单元d2的正极与第四单向导通单元d4的正极连接。每个单向导通单元分别并联一个开关单元，是指第一单向导通单元d1与第一开关单元q1并联连接，第二单向导通单元d2与第二开关单元q2并联连接，第三单向导通单元d3与第三开关单元q3并联连接，第四单向导通单元d4与第四开关单元q4并联连接。
92.本发明的实施例中，由第一单向导通单元d1和第一开关单元q1等器件组成的整流模块中，第一单向导通单元d1的负极和第二单向导通单元d2的正极为整流模块的输出端，第一单向导通单元d2的正极和第三单向导通单元d3的正极为整流模块的输入端。
93.参照图1，整流模块的输入端通过电感模块l连接到交流电源ac，整流模块的输出
端连接到负载。整流模块的输出端与电容模块并联。本发明的实施例中，电容模块包括从串联在一起的第一电容c1和第二电容c2。开关模块sw跨接在整流模块的一个输入端和电容模块之间，具体地，开关模块sw的一端与整流模块中第三单向导通单元d3的正极连接，开关模块sw的另一端与第一电容c1和第二电容c2的连接点连接。开关模块sw具有导通和关断两个状态，当开关模块sw导通时，第三单向导通单元d3的正极与第一电容c1和第二电容c2的连接点接通，当开关模块sw关断时，第三单向导通单元d3的正极与第一电容c1和第二电容c2的连接点断开。
94.参照图1，控制模块具有检测负载的工作参数、检测交流电源的电压波形、检测交流电源输入到整流模块中的电流的功能；控制模块具有控制功能，可以根据检测到的负载的工作参数来选择工作于高频开关模式或同步整流模式，其中高频开关模式或同步整流模式是由第一开关单元q1、第二开关单元q2、第三开关单元q3、第四开关单元q4以及开关模块sw的通断状态组合实现的，控制模块向第一开关单元q1、第二开关单元q2、第三开关单元q3、第四开关单元q4以及开关模块sw输出pwm波形等控制信号，可以控制它们的通断状态组合，从而使得整流模块和开关模块工作在高频开关模式或同步整流模式。
95.具体地，参照图1，控制模块包括交流电压检测单元、直流电压检测单元、电流检测单元、参数检测单元和主控单元。其中交流电压检测单元可以是电压传感器，用于检测交流电源的电压波形；直流电压检测单元可以是电压传感器，用于检测负载的母线电压，例如图1中的电容模块两端的电压；电流检测单元可以是电流传感器，用于检测流过整流模块中的电流；参数检测单元可以是功率计或电流传感器，当负载是电机时，参数检测单元也可以是频率传感器，这些传感器分别可以检测负载的功率、电流、压力或频率，即参数检测单元所检测到的工作参数包括功率、电流或频率中的一种。
96.主控单元可以是单片机，主控单元与交流电压检测单元、直流电压检测单元、电流检测单元和参数检测单元连接，从而接收到这这些单元检测到的交流电源的电压波形、负载母线电压、流过整流模块中的电流以及负载的工作参数。主控单元还通过io接口，分别与第一开关单元q1的控制端、第二开关单元q2的控制端、第三开关单元q3的控制端、第四开关单元q4的控制端以及开关模块sw的控制端连接，图1中并未具体画出主控单元与第一开关单元q1的控制端等的连接，而是采用箭头符号来表示主控单元向它们输出控制信号。
97.主控单元通过调用其所运行的控制程序，首先根据负载的工作参数确定需要控制整流模块和开关模块工作在高频开关模式还是同步整流模式，然后通过执行程序输出相应的波形来驱动第一开关单元q1、第二开关单元q2、第三开关单元q3、第四开关单元q4以及开关模块sw进行通断状态的变换，形成不同通断状态组合，从而使得整流模块和开关模块工作在高频开关模式或同步整流模式。
98.参照图1，交流电压检测单元和直流电压检测单元的内阻较大，即它们并联到电路中可以视为开路，电流检测单元的内阻较小，它串联到电路中可以视为短路，而主控单元在图1中的作用主要是体现在主控单元向第一开关单元q1等输出的控制信号，因此可以将控制模块从附图中省略掉，得到如图2所示的更简洁的示意，即图2中的第一开关单元q1、第二开关单元q2、第三开关单元q3、第四开关单元q4以及开关模块sw接收未画出的控制模块所输出的控制信号，进行通断状态的变换，形成不同通断状态组合，从而使得整流模块和开关模块工作在高频开关模式或同步整流模式。
99.本发明的实施例中，控制模块根据负载的工作参数，确定控制整流模块和开关模块工作于高频开关模式或同步整流模式。具体地，控制模块设置依次增大的工作参数阈值p1、p2、p3和p4，即p1＜p2＜p3＜p4，形成第一工作参数区间[p1,p2]和第二工作参数区间[p3,p4]。如果负载的工作参数在第一工作参数区间[p1,p2]内，那么控制模块确定控制整流模块和开关模块工作于高频开关模式，如果负载的工作参数在第二工作参数区间[p3,p4]内，那么控制模块确定控制整流模块和开关模块工作于同步整流模式。
[0100]
图3的左半部分示意了控制模块确定控制整流模块和开关模块工作于高频开关模式时，控制模块向整流模块中的各开关单元和开关模块输出的控制信号波形，图3的右半部分示意了控制模块确定控制整流模块和开关模块工作于同步整流模式时，控制模块向整流模块中的各开关单元和开关模块输出的控制信号波形。
[0101]
图3中的q1表示向第一开关单元q1输出的控制信号波形，q2表示向第二开关单元q2输出的控制信号波形，q3表示向第三开关单元q3输出的控制信号波形，q4表示向第四开关单元q4输出的控制信号波形，sw表示向开关模块sw输出的控制信号波形。本发明的实施例中，开关模块或一个开关单元接收到控制模块输出的高电平会变为导通状态，开关模块或一个开关单元接收到控制模块输出的低电平会变为关断状态。
[0102]
图3中的us表示交流电源ac两端的电压波形，is表示交流电源ac输入到整流模块的电压波形。
[0103]
当控制模块要控制整流模块和开关模块工作于高频开关模式时，参照图3的左半部分，控制模块向开关模块sw输出低电平，使得开关模块sw关断；当控制模块检测到交流电源的电压波形处于正半周期，控制模块向第三开关单元q3输出低电平，向第四开关单元q4输出高电平，使得第三开关单元q3关断、第四开关单元q4导通，即当交流电源的电压波形处于正半周期，图2所示的电路拓扑结构表现为图4的形式。当控制模块检测到交流电源的电压波形处于负半周期，控制模块向第三开关单元q3输出高电平，向第四开关单元q4输出低电平，使得第三开关单元q3导通、第四开关单元q4关断，即当交流电源的电压波形处于负半周期，图2所示的电路拓扑结构表现为图5的形式。
[0104]
控制模块采集交流电源ac输出的电压波形，通过内部的模拟电路采样比较的方式，或者通过数字电路执行算法的方式，例如通过实时计算法、规则采样法或非规则采样法等方法，根据交流电源ac的电压波形确定pwm波形的占空比，获取与交流电源ac的电压波形等效的pwm波形。本发明的实施例中，交流电源ac的电压波形可以是正弦波，即控制模块获取到的pwm波形可以是spwm波形。控制模块将获得的pwm波形作为向第一开关单元q1和第二开关单元q2输出的控制波形。
[0105]
本发明的实施例中，控制模块向第一开关单元q1输出的pwm波形和向第二开关单元q2输出的pwm波形是反相的。参照图3，控制模块向第一开关单元q1输出的pwm波形的占空比在电压过零点处最小，在电压峰值/谷值处最大，而控制模块向第二开关单元q2输出的pwm波形的占空比在电压过零点处最大，在电压峰值/谷值处最小。
[0106]
本发明的实施例中，可以根据第一开关单元q1和第二开关单元q2的器件类型，来确定pwm波形的频率。例如，如果使用场效应管作为第一开关单元q1和第二开关单元q2，pwm波形的频率可以是30khz-100khz，如果使用绝缘栅双极型晶体管作为第一开关单元q1和第二开关单元q2，pwm波形的频率可以是3khz-30khz。
[0107]
在pwm波形的驱动下，第一开关单元q1和第二开关单元q2在交流电源的电压波形全周期以高的频率进行交替通断。参照图3，驱动第一开关单元q1的pwm波形与驱动第二开关单元q2的pwm波形的相位相反，因此在第一开关单元q1的交替通断和第二开关单元q2的交替通断过程中，当第一开关单元q1导通时第二开关单元q2关断，当第一开关单元q1关断时第二开关单元q2导通。以图5中所示的电路为例，此时交流电源ac所输出的电压为负半周，在本实施例中第四单向导通单元d4负极的电压高于第一单向导通单元d1正极的电压，当第一开关单元q1导通、第二开关单元q2关断，图5所示电路的拓扑结构等效于图6所示，此时电感模块l两端与交流电源ac连接，交流电源ac对电感模块l进行充电，由电容模块对负载供电；当第一开关单元q1关断、第二开关单元q2导通，图5所示电路的拓扑结构等效于图7所示，此时电感模块l、第一电容c1和第二电容c2串联，电感模块l放电对第一电容c1和第二电容c2充电，并且电感模块l还放电对负载进行供电。图6和图7两种拓扑结构下，电容模块两端能够获得比交流电源ac输出电压高的电压，实现升压效果，并且由于控制模块向第一开关单元q1导通时第二开关单元q2输出的控制波形是与交流电源ac的电压波形相应的pwm波形，参照图3，交流电源ac输入到整流模块中的电流is的波形也是正弦波，从而改善输入电流谐波和功率因数。
[0108]
图6和图7所示的电路等效拓扑结构是基于图5，即交流电源ac的输出电压处于负半周期的情况分析得到的。由于电路的对称性，当交流电源ac的输出电压处于正半周期，即如图4所示的电路，也可以分析得到相同的结论，即电容模块两端能够获得比交流电源ac输出电压高的电压，实现升压效果，并且交流电源ac输入到整流模块中的电流is的波形也是正弦波，从而改善输入电流谐波和功率因数。
[0109]
当控制模块要控制整流模块和开关模块工作于同步整流模式时，参照图3的右半部分，控制模块向开关模块sw输出高电平，使得开关模块sw导通；控制模块向开关模块sw输出高电平，控制模块向第三开关单元q3和第四开关单元q4输出低电平，使得第三开关单元q3和第四开关单元q4关断，图2所示的电路拓扑结构等效于图8，图8所示的结构中，第一单向导通单元d1和第二单向导通单元d2可以独立地受控制模块控制，从而进行同步整流。
[0110]
由图8所示的电路结构可知，随着交流电源ac的正负半周期切换，流经整流模块的电流要么是流过第一单向导通单元d1，要么是流过第二单向导通单元d2，控制模块可以根据电流的流向确定电流是流过第一单向导通单元d1还是第二单向导通单元d2。
[0111]
当控制模块检测到第一单向导通单元d1有电流流过，控制模块向第一开关单元q1输出高电平，使得第一开关单元q1导通，如果控制模块没有检测到第一单向导通单元d1有电流流过，控制模块向第一开关单元q1输出低电平，使得第一开关单元q1关断。当控制模块检测到第二单向导通单元d2有电流流过，控制模块向第二开关单元q2输出高电平，使得第二开关单元q2导通，如果控制模块没有检测到第二单向导通单元d2有电流流过，控制模块向第二开关单元q2输出低电平，使得第二开关单元q2关断。当第一开关单元q1导通、第二开关单元q2关断，相当于交流电源ac通过电感模块l连接于第一电容c1的两端，为第一电容c1充电；当第一开关单元q1关断、第二开关单元q2导通，相当于交流电源ac通过电感模块l连接于第二电容c2的两端，为第二电容c2充电。第一电容c1两端和第二电容c2两端分别能够获得交流电容ac的电压，由第一电容c1和第二电容c2串联形成的电容模块，其两端能够获得相当于两倍于交流电容ac输出电压的电压，从而实现倍压效果。
[0112]
综合上述的控制模块根据工作参数的大小确定高频开关模式或同步整流模式，以及高频开关模式和同步整流模式各自的优点，可以总结出本发明实施例中的图腾柱功率因数校正电路的有益效果：当负载的功率、电流、压力或频率等工作参数处于较小的第一工作参数区间[p1,p2]内，负载为轻载，在控制模块的控制下，整流模块和开关模块工作在高频开关模式，使得图腾柱功率因数校正电路可以控制输入电流波形跟随输入电压变化，从而改善输入电流谐波和功率因数，抬高母线电压，实现升压输出；当负载的功率、电流、压力或频率等工作参数处于较大的第二工作参数区间[p3,p4]内，负载为重载，在控制模块的控制下，整流模块和开关模块工作在同步整流模式，图腾柱功率因数校正电路可以实现倍压输出，具有较强的带载能力。本发明实施例中的图腾柱功率因数校正电路能够实现升压和倍压的功能，适应负载不同工作参数的电压需求，并且能够保持功率因数校正电路的高效率优势。
[0113]
本发明的实施例中，开关模块在控制模块的控制下能够在导通和关断两个状态之间切换，本发明的实施例中可以使用一个开关单元或两个开关单元来构建开关模块。
[0114]
本发明的实施例中，可以如图9所示使用一个开关单元来构建开关模块。将图2电路中的开关模块sw替换成第五开关单元q5、第五单向导通单元d5、第六单向导通单元d6、第七单向导通单元d7和第八单向导通单元d8组成的电路，得到如图9所示电路。
[0115]
图9所示电路中，第五单向导通单元d5的正极和第六单向导通单元d6的负极串联成第一支路，第七单向导通单元d7的正极和第八单向导通单元d8的负极串联成第二支路，第一支路、第二支路和第五开关单元q5并联连接。第五单向导通单元d5的正极与第三单向导通单元d3的正极连接，第七单向导通单元d7的正极与第一电容c1和第二电容c2的连接点连接，即图9中第五开关单元q5、第五单向导通单元d5、第六单向导通单元d6、第七单向导通单元d7和第八单向导通单元d8组成的电路与图2中的开关模块sw是等效的。
[0116]
图9所示电路中，第五单向导通单元d5、第六单向导通单元d6、第七单向导通单元d7和第八单向导通单元d8组成一个全桥整流器，全桥整流器能够对流过第五开关单元q5的电流进行整流。
[0117]
控制模块的一个输出端与第五开关单元q5的控制端连接。图9所示电路中省略了第五开关单元q5与控制模块之间的连接线。
[0118]
图9所示电路中，第五开关单元q5的通断状态决定了开关模块sw的通断状态，即第五开关单元q5导通实现开关模块sw导通，第五开关单元q5关断实现开关模块sw关断。
[0119]
本发明实施例中，当控制模块确定控制整流模块和开关模块工作于高频开关模式时，控制模块向第五开关单元q5输出低电平使得第五开关单元关断，因此等效的开关模块sw关断以实现高频开关模式。当控制模块确定控制整流模块和开关模块工作于同步整流模式时，控制模块向第五开关单元q5输出高电平使得第五开关单元导通，因此等效的开关模块sw导通以实现同步整流模式。
[0120]
本发明的实施例中，可以如图10所示使用两个开关单元来构建开关模块。将图2电路中的开关模块sw替换成第六开关单元q6、第七开关单元q7、第九单向导通单元d9和第十单向导通单元d10组成的电路，得到如图10所示电路。
[0121]
图10所示电路中，第六开关单元q6的一端和第七开关单元q7的一端连接，第六开关单元q6的另一端与第三单向导通单元d3的正极连接，第七开关单元q7的另一端与第一电容c1和第二电容c2的连接点连接。第九单向导通单元d9与第六开关单元q6并联，且第九单
向导通单元d9的正极与第三单向导通单元d3的正极连接。第十单向导通单元d10与第七开关单元q7并联，且第十单向导通单元d10的负极与第一电容c1和第二电容c2的连接点连接。即图10中第五开关单元q5、第五单向导通单元d5、第六单向导通单元d6、第七单向导通单元d7和第八单向导通单元d8组成的电路与图2中的开关模块sw是等效的。
[0122]
控制模块的一个输出端与第六开关单元q6的控制端连接，一个输出端与第七开关单元q7的控制端连接。图10所示电路中省略了第六开关单元q6、第七开关单元q7与控制模块之间的连接线。
[0123]
图10所示电路中，当第六开关单元q6和第七开关单元q7中一个导通、另一个关断时，与第九单向导通单元d9和第十单向导通单元d10形成单向导通的电路。具体为：图10电路中，当第六开关单元q6导通、第七开关单元q7关断，第六开关单元q6与第十单向导通单元d10形成从左到右的单向导通电路；当第六开关单元q6关断、第七开关单元q7导通，第七开关单元q7与第九单向导通单元d9形成从右到左的单向导通电路。
[0124]
本发明实施例中，当控制模块确定控制整流模块和开关模块工作于高频开关模式时，控制模块向第六开关单元q6和第七开关单元q7分别输出低电平，使得第六开关单元q6和第七开关单元q7均关断，因此等效的开关模块sw关断以实现高频开关模式。
[0125]
本发明实施例中，当控制模块确定控制整流模块和开关模块工作于同步整流模式时，控制模块可以向第六开关单元q6和第七开关单元q7分别输出高电平，使得第六开关单元q6和第七开关单元q7均导通，因此等效的开关模块sw导通以实现高频开关模式。控制模块也可以在交流电源ac输出的电压为正半周期时，向第六开关单元q6输出高电平，使得第六开关单元q6导通，由于交流电源ac输出的电压为正半周期，此时加在第九单向导通单元d9负极的电压是交流电源ac的正电压，而加在第十单向导通单元d10负极的电压是第二电容c2的电压，经过放电后第二电容c2的电压比交流电源ac的正电压低，因此第六开关单元q6与第十单向导通单元d10形成从左到右的单向导通电路，等效的开关模块sw导通以实现高频开关模式；控制模块也可以在交流电源ac输出的电压为负半周期时，向第七开关单元q7输出高电平，使得第七开关单元q7导通，由于交流电源ac输出的电压为负半周期，此时加在第九单向导通单元d9负极的电压是交流电源ac的负电压，而加在第十单向导通单元d10负极的电压是第二电容c2的电压，第二电容c2的电压比交流电源ac的负电压高，因此第七开关单元q7与第九单向导通单元d9形成从右到左的单向导通电路，等效的开关模块sw导通以实现高频开关模式。
[0126]
本发明的实施例中，可以如图11所示使用两个开关单元来构建开关模块。将图2电路中的开关模块sw替换成第八开关单元q8和第九开关单元q9组成的电路，得到如图11所示电路。
[0127]
图11所示电路中，第八开关单元q8和第九开关单元q9并联，并联所得电路的一端与第三单向导通单元d3的正极连接，并联所得电路的另一端与第一电容c1和第二电容c2的连接点连接。即图11中第八开关单元q8和第九开关单元q9组成的电路与图2中的开关模块sw是等效的。
[0128]
控制模块的一个输出端与第八开关单元q8的控制端连接，一个输出端与第九开关单元q9的控制端连接。图11所示电路中省略了第八开关单元q8、第九开关单元q9与控制模块之间的连接线。
[0129]
图11所示电路中，第八开关单元q8和第九开关单元q9的通断状态决定了开关模块sw的通断状态，即第八开关单元q8和第九开关单元q9任一个导通实现开关模块sw导通，第八开关单元q8和第九开关单元q9均关断实现开关模块sw关断。
[0130]
本发明实施例中，当控制模块确定控制整流模块和开关模块工作于高频开关模式时，控制模块向第八开关单元q8和第九开关单元q9分别输出低电平使得第八开关单元q8和第九开关单元q9均关断，因此等效的开关模块sw关断以实现高频开关模式。
[0131]
本发明实施例中，当控制模块确定控制整流模块和开关模块工作于同步整流模式时，控制模块可以向第八开关单元q8和第九开关单元q9分别输出高电平，使得第八开关单元q8和第九开关单元q9均导通，因此等效的开关模块sw导通以实现同步整流模式。控制模块也可以在交流电源ac输出的电压为正半周期时，向第八开关单元q8输出高电平，使得第八开关单元q8导通，等效的开关模块sw导通以实现高频开关模式；控制模块在交流电源ac输出的电压为负半周期时，向第九开关单元q9输出高电平，使得第九开关单元q9导通，等效的开关模块sw导通以实现高频开关模式。
[0132]
本发明的实施例中，可以编写计算机程序并将计算机程序写入到控制模块内部或者外部的存储介质中，该计算机程序被控制模块读取出来时，能够使得控制模块输出如图3所示的控制信号，以控制整流模块和开关模块进行通断组合，以实现高频开关模式和同步整流模式。被写入了上述计算机程序的控制模块可以用作本发明的实施例中的图腾柱功率因数校正电路。
[0133]
本发明的实施例中，参照图12，将实施例中的图腾柱功率因数校正电路依次与逆变器和电机连接，图腾柱功率因数校正电路向逆变器输出驱动信号，由逆变器驱动电机工作，该电机可用于压缩机。即实施例中的图腾柱功率因数校正电路所要驱动的负载可以明确为逆变器和电机。图12所示的压缩机具有实施例中图腾柱功率因数校正电路的优点，即电流谐波和功率因数得到改善，并且可以根据电机负荷的轻重切换至工作在同步整流模式或高频开关模式，从而能够通过选择升压和倍压来适应不同负荷下电压需求，并且能够保持功率因数校正电路的高效率优势。
[0134]
图12所示的压缩机可以应用于空调器。
[0135]
本发明的实施例中，还可以在图1、图2、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11或图12等电路的基础上，参照图13，在电容模块的两端和整流模块的输出端之间设置第十一单向导通单元d11和第十二单向导通单元d12。一种具体的设置方式是，参照图13，第十一单向导通单元d11的正极与第三单向导通单元d3的负极连接，第十一单向导通单元d11的负极与第一电容c1的一端连接；第十二单向导通单元d12的负极与第四单向导通单元d4的正极连接，第十二单向导通单元d12的正极与第二电容c2的一端连接。
[0136]
本发明的实施例中，如图13所示在电容模块的两端和整流模块的输出端之间设置第十一单向导通单元d11和第十二单向导通单元d12，可以防止交流电源ac的电压低于负载的母线电压时发生电流倒灌，即防止电流从第一电容c1的一端流向第三单向导通单元d3的负极，或者从第四单向导通单元d4的正极流向第二电容c2的一端，从而保护电路安全。
[0137]
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关
系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本实施例所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本实施例说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本实施例所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
[0138]
应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本实施例所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本发明的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本发明的范围施加限制。
[0139]
应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
[0140]
此外，可按任何合适的顺序来执行本实施例描述的过程的操作，除非本实施例另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本实施例描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。
[0141]
进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人计算机、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其他成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、ram、rom等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本实施例所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。
[0142]
计算机程序能够应用于输入数据以执行本实施例所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
[0143]
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案
和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。