根据图2-4的示例，变频空调的供电装置可包括整流电路10、PFC（Power Factor Correction，功率因数校正）电路20和电解电容E1。其中，整流电路10的输入端与单相交流电源AC相连，整流电路10用于将单相交流电源AC提供的单相交流电进行整流以获取整流后的直流电；PFC电路20连接在整流电路10的输出端与电解电容E1之间，PFC电路20用于对电源进行功率因数校正；电解电容E1与负载30并联。其中，负载30可优选为压缩机M，负载30也可为内部开关电源、直流风机等。

也就是说，单相交流电源AC经过整流电路10的不可控全波整流，然后经过PFC电路20，输出接到大容量的电解电容E1，进而给负载30供电。

需要说明的是，PFC电路20可采用具有升压功能的PFC电路，也可采用不具有升压功能的PFC电路。具体地，PFC电路20可采用如图3所示的具有升压功能的Boost型PFC电路，整流电路10具有第一输出端和第二输出端，Boost型PFC电路可包括第一电感L1、功率开关管S1和第一二极管D1，其中，第一电感L1的一端与整流电路10的第一输出端相连，第一电感L1的另一端与第一二极管D1的阳极相连，第一电感L1与第一二极管D1之间具有第一节点；第一二极管D1的阴极与电解电容E1的正极端相连；功率开关管S1的集电极与第一节点相连，功率开关管S1的发射极分别与整流电路10的第二输出端和电解电容E1的负极端相连。

在图3的实施例中，PFC电路20在对电源进行功率因数校正的同时还可对整流后的直流电进行升压处理，以为电解电容E1和负载30提供稳定的直流电压。此时，整流电路10和PFC电路20作为供电装置的输入电路，输入电流主要整流电路10、第一电感L1、功率开关管S1、二极管D1等器件，电流流向如图3中短虚线中箭头所示。

具体地，PFC电路20也可采用如图4所示的不具有升压功能的PFC电路，整流电路10具有第一输出端和第二输出端，不具有升压功能的PFC电路可包括第二电感L2、第一电容C1和第二二极管D2，其中，第二电感L2与第二二极管D2串联，第二电感L2的一端与整流电路10的第一输出端相连，第二电感L2的另一端与第二二极管D2的阳极相连，第二二极管D2的阴极与电解电容E1的正极端相连；第一电容C1与串联的第二电感L2与第二二极管D2并联，第一电容C1的一端与第二电感L2的一端相连，第一电容C1的另一端与第二二极管D2的阴极相连。

在图4的实施例中，PFC电路20仅对电源进行功率因数校正，而不对整流后的直流电进行升压处理。此时，整流电路10和PFC电路20作为供电装置的输入电路，输入电流主要整流电路10、第二电感L2、第一电容C1、第二二极管D2等器件，电流流向如图4中短虚线中箭头所示。

结合图2-4的实施例，该发明一方面实施例提出了一种变频空调中功率因数校正PFC电路的输入电压自适应的电流限频方法。

图1是根据该发明实施例的功率因数校正PFC电路的输入电压自适应的电流限频方法的流程图。PFC电路的输出端连接的负载为压缩机，如图1所示，功率因数校正PFC电路的输入电压自适应的电流限频方法包括以下步骤：

S1：获取电压有效值Vin_rms和电流有效值Iin_rms。

根据该发明的一个具体实施例，可根据PFC电路的输入电流瞬时值Iin计算输入电流有效值Iin_rms，并根据输入电压交流侧瞬时值Vin_ac或输入电压直流侧瞬时值Vin_dc计算输入电压有效值Vin_rms。也就是说，可检测整流后的电流以获取输入电流瞬时值Iin以及检测整流后的电压以获取输入电压直流侧瞬时值Vin_dc，或者检测整流前的电压以获取输入电压交流侧瞬时值Vin_ac。

具体地，可根据以下公式计算输入电压有效值Vin_rms：Vin_rms＝sqrt（2）*Π/4*Vin_mean≈1.11*Vin_mean，其中，Vin_mean为输入电压平均值，Vin_mean＝MEAN（|Vin_ac|）或者Vin_mean＝MEAN（Vin_dc），其中||表示求绝对值，MEAN表示平均值计算。

同样地，可根据以下公式计算输入电流有效值Iin_rms：Iin_rms＝sqrt（2）*Π/4*Iin_mean≈1.11*Iin_mean，其中，Iin_mean为输入电流平均值，Iin_mean＝MEAN（Iin），其中MEAN表示平均值计算。另外，根据该发明的一个具体示例，可通过电阻采样法检测输入电流瞬时值Iin，并可通过分压电阻法检测输入电压直流侧瞬时值Vin_dc。

S2：根据输入电压有效值Vin_rms获取电流限频阈值，并根据电流有效值Iin_rms和电流限频阈值对压缩机进行控制。

S3：在输入电流有效值Iin_rms大于电流限频阈值时，控制压缩机降频运行。

具体而言，可实时检测输入电流瞬时值Iin和输入电压瞬时值Vin_ac/Vin_dc，并分别计算输入电流有效值Iin_rms和输入电压有效值Vin_rms，然后，根据输入输入电压有效值Vin_rms自动设定不同输入电压有效值Vin_rms下的电流限频阈值，当输入电流有效值Iin_rms高于电流限频阈值时，可逐渐降低压缩机运行频率，例如可每隔预设时间将压缩机运行频率降低预设频率，直到输入电流有效值低于电流限频阈值。

进一步地，根据该发明的一个实施例，输入电压有效值Vin_rms与电流限频阈值呈正相关关系。也就是说，在额定电压及以下范围内，输入电压有效值Vin_rms越低，电流限频阈值越小。

需要说明的是，对于采用交流风机进行散热的三级空调系统，交流风机的转速随着单相交流电源的电压幅值的下降而降低，从而使得空调系统的散热能力降低，由此，根据输入电压有效值Vin_rms设定电流限频阈值，即输入电压有效值Vin_rms越低，电流限频阈值也越低，可改善散热能力降低而引起的输入电路发热严重的问题。

根据该发明的一个实施例，可通过以下两种方法获取电流限频阈值，具体地，可通过查表的方式或分段线性化的方式获取电流限频阈值。

更具体地，当通过查表的方式获取电流限频阈值时，可将输入电压有效值Vin_rms的电压范围划分为N个区间，并按照电压从低到高的顺序将每个区间的电流限频阈值依次设置为Iin_thr1、Iin_thr2、…、Iin_thrN，其中，Iin_thr1＜Iin_thr2＜…＜Iin_thrN。

举例来说，如表1所示，可将输入电压有效值Vin_rms的电压范围划分为5个区间，输入电压有效值Vin_rms与电流限频阈值之间可满足以下表格关系：

其中，Iin_thr1＜Iin_thr2＜Iin_thr3＜Iin_thr4＜Iin_thr5。也就是说，当Vin_rms≤150伏时，设定电流限频阈值为Iin_thr1；当150伏 210伏时，设定电流限频阈值为Iin_thr5。

其中，需要说明的是，每个电流限频阈值均可根据不同输入电压下的发热测试结果设定，以保证每段电压范围内都不会发热超标。应当理解的是，表1所示实施例仅为一个优选实施例，输入电压有效值Vin_rms与电流限频阈值之间的关系不限于表1的实施例，也可以为满足其他的表格关系。

更具体地，当通过分段线性化的方式获取电流限频阈值时，将输入电压有效值Vin_rms的电压范围划分为N个区间，并在每个区间分界点设置一个电流限频阈值，以及处于每个电压区间的输入电压有效值对应的电流限频阈值根据相邻的两个电压区间分界点对应的电流限频阈值线性计算得到。

也就是说，可将输入电压有效值Vin_rms的电压范围划分为N个区间，每个电压区间分界点设置一个电流限频阈值，当输入电压有效值Vin_rms等于多个电压区间分界点中的一个时，可设定电流限频阈值为电压区间分界点对应的电流限频阈值，当输入电压有效值Vin_rms为其他电压点时，电流限频阈值可根据相邻的两个电压区间分界点对应的电流限频阈值并通过线性计算得到。

举例来说，可将输入电压有效值Vin_rms的电压范围划分为5个区间，并设置4个电压区间分界点，即第一电压区间分界点为150伏，其对应第六电流限频阈值为Iin_thr6；第二电压区间分界点为170伏，其对应第七电流限频阈值为Iin_thr7；第三电压区间分界点为190伏，其对应第八电流限频阈值为Iin_thr8；第四电压区间分界点为210伏，其对应第九电流限频阈值为Iin_thr9。

这样，当输入电压有效值Vin_rms<150伏，相邻的电压区间分界点仅为第一电压区间分界点150伏，设定电流限频阈值为Iin_thr1；当Vin_rms＝150伏，设定电流限频阈值为Iin_thr6；当150伏 210伏时，相邻的电压区间分界点仅为第四电压区间分界点210伏，设定电流限频阈值为Iin_thr9。

具体地，当输入电压有效值Vin_rms为155V时，电流限频阈值Iin_thr为：Iin_thr＝（155V-150伏）/（170伏-150伏）×（Iin_thr2-Iin_thr1） Iin_thr1；当输入电压有效值Vin_rms为185V时，电流限频阈值Iin_thr为：Iin_thr＝（185V-170伏）/（190伏-170伏）×（Iin_thr3-Iin_thr2） Iin_thr2；当输入电压有效值Vin_rms为200伏时，电流限频阈值Iin_thr为：Iin_thr＝（200伏-190伏）/（210伏-190伏）×（Iin_thr4-Iin_thr3） Iin_thr3。

下面结合一个优选实施例来详细描述该发明实施例的输入电压自适应的电流限频方法。假设输入到整流电路10的交流电压的频率为50Hz，即整流后输入到PFC电路的输入电压周期和输入电流周期为10ms；输入电压的采样频率为18kHz，即输入电压瞬时值Vin_dc/Vin_ac的更新频率为18kHz；输入电流的采样频率为42kHz，即输入电流瞬时值Iin的更新频率为42kHz。

这样，在每个输入电压周期中，每个输入电压平均值计算的滑动窗口大小为180，输入电压平均值Vin_mean即为180个电压瞬时值的平均值，根据输入电压平均值Vin_mean即可计算出输入电压有效值Vin_rms，即Vin_rms＝sqrt（2）*Π/4*Vin_mean≈1.11*Vin_mean。

在每个输入电流周期中，输入电流平均值计算的滑动窗口大小为420，输入电流平均值Iin_mean即为420个电流瞬时值的平均值，根据输入电流平均值Iin_mean即可计算出输入电流有效值Iin_rms，即Iin_rms＝sqrt（2）*Π/4*Iin_mean≈1.11*Iin_mean。

在计算出输入电压有效值Vin_rms和输入电流有效值Iin_rms之后，即可根据输入电压有效值Vin_rms，自动设定不同输入电压有效值下的电流限频阈值Iin_thr，并且，如果输入电流有效值Iin_rms高于该电流限频阈值Iin_thr，则逐渐降低压缩机运行频率，例如可每1秒钟将压缩机的运行频率降低1Hz，直到输入电流有效值Iin_rms低于电流限频阈值Iin_thr。

综上所述，根据该发明实施例提出的变频空调中功率因数校正PFC电路的输入电压自适应的电流限频方法，根据输入电压有效值Vin_rms获取电流限频阈值，并在输入电流有效值Iin_rms大于电流限频阈值时，控制压缩机降频运行。由此，在输入电流有效值Iin_rms大于电流限频阈值时控制压缩机降频运行，从而降低输出功率，达到减小输入电流的目的，改善输入电路的发热状况，并且，根据输入电压有效值Vin_rms自适应调整电流限频阈值，避免风机散热性能下降导致的输入电路发热严重，进一步改善输入电路的发热状况，提高系统可靠性。

为了执行上述实施例，该发明另一方面实施例还提出了一种变频空调中功率因数校正PFC电路的输入电压自适应的电流限频装置。

图5是根据该发明实施例的变频空调中功率因数校正PFC电路的输入电压自适应的电流限频装置的方框示意图。如图5所示，PFC电路20的输出端连接的负载30为压缩机M，电流限频装置100包括：获取单元101电流检测器1011电压检测器1012电流计算器1013电压计算器1013和控制单元102。

其中，获取单元101用于获取电压有效值Vin_rms和电流有效值Iin_rms。根据该发明的一个具体实施例，获取单元101可包括电流检测器1011、电压检测器1012、电流计算器1013和电压计算器1014，其中，电流检测器1011用于检测PFC电路20的输入电流瞬时值Iin；电压检测器1012用于检测输入电压交流侧瞬时值Vin_ac或输入电压直流侧瞬时值Vin_dc；电流计算器1013用于根据输入电流瞬时值Iin计算输入电流有效值Iin_rms，电压计算器1014用于根据输入电压交流侧瞬时值Vin_ac或输入电压直流侧瞬时值Vin_dc计算输入电压有效值Vin_rms。

也就是说，电流检测器1011可检测整流后的电流以获取输入电流瞬时值Iin。具体地，电流检测器1011可通过电阻采样法检测输入电流瞬时值Iin。而电压检测器1012可检测整流后的电压以获取输入电压直流侧瞬时值Vin_dc，或者检测整流前的电压以获取输入电压较流侧瞬时值Vin_ac。具体地，电压检测器1012可通过分压电阻法检测输入电压直流侧瞬时值Vin_dc。

具体地，电压计算器1014可根据以下公式计算输入电压有效值Vin_rms：Vin_rms＝sqrt（2）*Π/4*Vin_mean≈1.11*Vin_mean，其中，Vin_mean为输入电压平均值，Vin_mean＝MEAN（|Vin_ac|）或者Vin_mean＝MEAN（Vin_dc），其中||表示求绝对值，MEAN表示平均值计算。

同样地，电流计算器1013可根据以下公式计算输入电流有效值Iin_rms：Iin_rms＝sqrt（2）*Π/4*Iin_mean≈1.11*Iin_mean，其中，Iin_mean为输入电流平均值，Iin_mean＝MEAN（Iin），其中MEAN表示平均值计算。控制单元102用于根据输入电压有效值Vin_rms获取电流限频阈值，并根据电流有效值Iin_rms和电流限频阈值对压缩机进行控制，其中，在输入电流有效值Iin_rms大于电流限频阈值时，控制压缩机M降频运行。

具体而言，电流检测器1011和电压检测器1012可实时检测输入电流瞬时值Iin和输入电压直流侧瞬时值Vin_dc/Vin_ac，之后，电流计算器1013和电压计算器1013分别计算输入电流有效值Iin_rms和输入电压有效值Vin_rms，然后，控制单元102根据输入输入电压有效值Vin_rms自动设定不同输入电压有效值Vin_rms下的电流限频阈值，当输入电流有效值Iin_rms高于电流限频阈值时，控制单元102可逐渐降低压缩机运行频率，例如可每隔预设时间将压缩机运行频率降低预设频率，直到输入电流有效值低于电流限频阈值。

进一步地，根据该发明一个实施例，输入电压有效值Vin_rms与电流限频阈值呈正相关关系。也就是说，在额定电压及以下范围内，输入电压有效值Vin_rms越低，电流限频阈值越小。

需要说明的是，对于采用交流风机进行散热的三级空调系统，交流风机的转速随着单相交流电源的电压幅值的下降而降低，从而使得空调系统的散热能力降低，由此，根据输入电压有效值Vin_rms设定电流限频阈值，即输入电压有效值Vin_rms越低，电流限频阈值也越低，可改善散热能力降低而引起的输入电路发热严重的问题。

根据该发明的一个实施例，可通过以下两种方法获取电流限频阈值，具体地，控制单元102可通过查表的方式或分段线性化的方式获取电流限频阈值。

更具体地，当通过查表的方式获取电流限频阈值时，可将输入电压有效值Vin_rms的电压范围划分为N个区间，并按照电压从低到高的顺序将每个区间的电流限频阈值依次设置为Iin_thr1、Iin_thr2、…、Iin_thrN，其中，Iin_thr1＜Iin_thr2＜…＜Iin_thrN。

举例来说，如表1所示，可将输入电压有效值Vin_rms的电压范围划分为5个区间，输入电压有效值Vin_rms与电流限频阈值之间可满足以下表格关系：

其中，Iin_thr1＜Iin_thr2＜Iin_thr3＜Iin_thr4＜Iin_thr5。也就是说，当Vin_rms≤150伏时，控制单元102设定电流限频阈值为Iin_thr1；当150伏 210伏时，控制单元102设定电流限频阈值为Iin_thr5。

其中，需要说明的是，每个电流限频阈值均可根据不同输入电压下的发热测试结果设定，以保证每段电压范围内都不会发热超标。应当理解的是，表1所示实施例仅为一个优选实施例，输入电压有效值Vin_rms与电流限频阈值之间的关系不限于表1的实施例，也可以为满足其他的表格关系。

更具体地，当通过分段线性化的方式获取电流限频阈值时，控制单元102将输入电压有效值Vin_rms的电压范围划分为N个区间，并在每个电压区间分界点设置一个电流限频阈值，以及处于每个电压区间的输入电压有效值对应的电流限频阈值根据相邻的两个电压区间分界点对应的电流限频阈值线性计算得到。

也就是说，可将输入电压有效值Vin_rms的电压范围划分为N个区间，每个电压区间分界点设置一个电流限频阈值，当输入电压有效值Vin_rms等于多个电压区间分界点中的一个时，可设定电流限频阈值为电压区间分界点对应的电流限频阈值，当输入电压有效值Vin_rms为其他电压点时，电流限频阈值可根据相邻的两个电压区间分界点对应的电流限频阈值并通过线性计算得到。

举例来说，可将输入电压有效值Vin_rms的电压范围划分为5个区间，并设置4个电压区间分界点，即第一电压区间分界点为150伏，其对应第六电流限频阈值为Iin_thr6；第二电压区间分界点为170伏，其对应第七电流限频阈值为Iin_thr7；第三电压区间分界点为190伏，其对应第八电流限频阈值为Iin_thr8；第四电压区间分界点为210伏，其对应第九电流限频阈值为Iin_thr9。

这样，当输入电压有效值Vin_rms<150伏，相邻的电压区间分界点仅为第一电压区间分界点150伏，控制单元102设定电流限频阈值为Iin_thr1；当Vin_rms＝150伏，设定电流限频阈值为Iin_thr6；当150伏 210伏时，相邻的电压区间分界点仅为第四电压区间分界点210伏，控制单元102设定电流限频阈值为Iin_thr9。

具体地，当输入电压有效值Vin_rms为155V时，电流限频阈值Iin_thr为：Iin_thr＝（155V-150伏）/（170伏-150伏）×（Iin_thr2-Iin_thr1） Iin_thr1；当输入电压有效值Vin_rms为185V时，电流限频阈值Iin_thr为：Iin_thr＝（185V-170伏）/（190伏-170伏）×（Iin_thr3-Iin_thr2） Iin_thr2；当输入电压有效值Vin_rms为200伏时，电流限频阈值Iin_thr为：Iin_thr＝（200伏-190伏）/（210伏-190伏）×（Iin_thr4-Iin_thr3） Iin_thr3。

综上所述，根据该发明实施例提出的变频空调中功率因数校正PFC电路的输入电压自适应的电流限频装置，控制单元根据输入电压有效值Vin_rms获取电流限频阈值，并在输入电流有效值Iin_rms大于电流限频阈值时，控制压缩机降频运行。由此，在输入电流有效值Iin_rms大于电流限频阈值时控制压缩机降频运行，从而降低输出功率，达到减小输入电流的目的，改善输入电路的发热状况，并且，根据输入电压有效值Vin_rms自适应调整电流限频阈值，避免风机散热性能下降导致的输入电路发热严重，进一步改善输入电路的发热状况，提高系统可靠性。

PFC电路的输入电压自适应的电流限频方法和装置荣誉表彰

2021年11月，《PFC电路的输入电压自适应的电流限频方法和装置》获得第八届广东专利奖优秀奖。