一種單相變頻空調控制器的製造方法
2023-05-26 00:04:51 2
一種單相變頻空調控制器的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及變頻空調器領域，更具體地，涉及一種單相變頻空調控制器。其包括主控MCU、整流橋堆、三相逆變電路、LC無源濾波電路、與主控MCU連接的交流電壓檢測單元，主控MCU連接有壓縮機相電流檢測信號和電流檢測電路，主控MCU通過逆變驅動電路驅動三相逆變電路工作，交流電源與整流橋堆連接，LC無源濾波電路連接在整流橋堆與三相逆變電路中，或者交流電源與LC無源濾波電路連接，LC無源濾波電路與三相逆變電路連接，且整流橋堆連接在LC無源濾波電路中；LC無源濾波電路中電容量的總和小於0.5μF/W與最高允許輸出功率的積，電感量低於15mH。本實用新型能夠降低變頻空調器的成本，提高電路功率因素。
【專利說明】一種單相變頻空調控制器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及變頻空調器領域，更具體地，涉及一種單相變頻空調控制器。
【背景技術】
[0002]變頻空調是在普通空調的基礎上選用了變頻專用壓縮機，增加了變頻控制系統。變頻空調的主機是自動進行無級變速的，其可以根據室內情況自動提供所需的冷(熱)量；當室內溫度達到期望值後，空調主機則以能夠準確保持這一溫度的恆定速度運轉，實現「不停機運轉」，從而保證環境溫度的穩定。
[0003]在現有技術中，變頻控制系統一般稱為變頻控制器。變頻器通常為「交-直-交」電路結構的變頻器，其工作原理為單相交流電通過整流電路得到直流電，再將電解電容濾波穩壓，最後經逆變電路輸出電壓、頻率可調的交流電驅動變頻壓縮機工作。這類變頻器一方面採用的電解電容容量較大，成本較高，另一方面起整流的電路採用單相不控整流電路方案，功率因數較低且3次以上諧波電流佔比較高，或者採用有源功率因數校正電路方案，雖然解決了上述問題但是損耗大、幹擾大且成本高。
[0004]隨著矩陣變頻技術的發展，一些新技術也陸續出現，如一種直流側電壓可控型四象限變頻器及其方法，其介紹了一種可控型四象限變頻器，採用矢量控制、功率擾動補償等方法，保證能量雙向流動且功率因數接近於1，直流側電壓精確可控。該技術方案思路先進，但並不適合空調器的應用現狀，空調器用變頻控制器是能量單向流動的，空調作為經濟性要求更高的耐用消費品，該技術方案成本高、控制複雜、批量化生產的可行性不高。另一種改進方案是基於空間矢量調製的等效交直交矩陣高壓變頻器控制方法，其具體是確定整流部分佔空比和逆變部分佔空比，確定假想間接方式的佔空比，最後確定控制脈衝信號驅動開關管，把3相交流輸入電壓轉換成所需頻率及振幅的3相交流輸出電壓。該技術方案同樣需要對輸入的整流級進行矩陣式無源整流開關控制，成本高，控制複雜。
實用新型內容
[0005]本實用新型為克服上述現有技術所述的至少一種缺陷(不足)，提供一種低成本、高功率因素的單相變頻空調控制器。
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案如下:
[0007]一種單相變頻空調控制器，包括主控MCU、整流橋堆、三相逆變電路、LC無源濾波電路、與主控MCU連接的交流電壓檢測單元，外部壓縮機的相電流檢測信號輸入主控MCU，主控MCU連接有主迴路電流檢測電路，主控MCU通過逆變驅動電路驅動三相逆變電路工作，交流電源與整流橋堆連接，LC無源濾波電路連接在整流橋堆與三相逆變電路中，或者交流電源與LC無源濾波電路連接，LC無源濾波電路與三相逆變電路連接，且整流橋堆連接在LC無源濾波電路中；
[0008]LC無源濾波電路中電容量的總和小於0.5 μ F/W與最高允許輸出功率的積，電感量低於15mH。
[0009]上述方案中，LC無源濾波電路中串聯有一個阻尼電阻。為了提高整個濾波部分與逆變部分的穩定性，在LC無源濾波環節串聯一個阻尼電阻，用於減低直至消除由電感與電容構成的電路之間的電壓振蕩幅度，即降低三相逆變電路供電電源的電壓波動，通過阻尼的方式可以顯著改善濾波電路的振蕩特性，顯著降低振蕩幅度，同時結合後級逆變驅動控制算法的配合，可以進一步減低甚至消除電壓振蕩幅度。
[0010]上述方案中，所述阻尼電阻的阻值大於0.08歐姆。
[0011]上述方案中，所述LC無源濾波電路採用31型LC濾波電路。
[0012]與現有技術相比，本實用新型技術方案的有益效果是:
[0013](I)本實用新型的電流檢測電路與主控MCU相連，壓縮機相電流iU/iV檢測信號分別輸入主控MCU中，主控MCU通過逆變驅動電路驅動逆變電路工作，此工作方式為FOC磁場定性矢量控制算法對應的電路連接方式，但不同在於:本實用新型基於電流型控制的需要，電容與電感均採用較小的值，LC無源濾波環節電容量的總和小於0.5 μ F/W與最高允許輸出功率的積，同時沒有有源PFC功率因數校正環節。針對電流型控制方案，由於電解電容是儲能元件，不利於電流型控制，故電容量的數值越小越好，但電容量過小，變頻逆變器的負載端對電網的幹擾越大，電容量值需要進行折中，在本實用新型中將LC無源濾波電路中電容量的總和設置為小於0.5μ F/W與最高允許輸出功率的積，既利於電流型的控制，又能夠最大化減少變頻逆變器的負載端對電網的幹擾，而且電容量的減少還能夠減少電路的成本。其次，電感量越大電流型控制效果越好，但成本會增大且電感上的工頻壓降越大，影響有效輸出電壓，電感量值同樣需要進行設計折中，本實用新型將LC無源濾波電路中的電感量設置為低於15mH，達到折中要求。
[0014](2)本實用新型在LC無源濾波電路中串聯一個阻尼電阻，減低直至消除由電感與電容構成的電路之間的電壓振蕩幅度。
[0015](3)本實用新型中的LC無源濾波電路可以採用型LC濾波電路，型LC濾波電路的濾波效果更好，可以提高整個電路的控制質量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為一種單相變頻空調控制器原理示意圖。
[0017]圖2為一種帶阻尼的單相變頻空調控制器原理示意圖。
[0018]圖3為一種變形的帶阻尼單相變頻空調控制器原理示意圖。
【具體實施方式】
[0019]附圖僅用於示例性說明，不能理解為對本專利的限制；
[0020]為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，並不代表實際產品的尺寸；
[0021]對於本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。
[0022]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或隱含所指示的技術特徵的數量。由此，限定的「第一」、「第二」的特徵可以明示或隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本實用新型的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。
[0023]在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以是通過中間媒介間接連接，可以說兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型的具體含義。
[0024]下面結合附圖和實施例對本實用新型的技術方案做進一步的說明。
[0025]實施例1
[0026]如圖1所示，為本實用新型一種單相變頻空調控制器具體實施例的電路原理圖。參見圖1，本具體實施例一種單相變頻空調控制器中包括主控MCU6、整流橋堆2、三相逆變電路6、LC無源濾波電路、與主控MCU6連接的交流電壓檢測單元1，外部壓縮機的相電流檢測信號iu/iv輸入主控MCU6，主控MCU6連接有主迴路電流檢測電路3，主控MCU6通過逆變驅動電路5驅動三相逆變電路6工作，單相交流電源與整流橋堆2連接，LC無源濾波電路連接在整流橋堆2與三相逆變電路6中，LC無源濾波電路中電容量的總和小於0.5 μ F/W與最高允許輸出功率的積，電感量低於15mH。
[0027]其中，LC無源濾波電路在本具體實施例中主要起濾波作用，濾除三相逆變部分的高頻幹擾、兼顧部分儲能作用，適當緩衝電源突變對於後級逆變部分的衝擊。
[0028]其中電流檢測電路3與主控MCU6相連，壓縮機相電流iU/iV檢測信號分別輸入主控MCU6中，主控MCU6通過逆變驅動電路5驅動三相逆變電路6工作，此工作方式是一種與典型的傳統FOC磁場定性矢量控制算法對應的電路連接方式。但不同在於，本實用新型基於電流型控制的需要，電容與電感均採用較小的值，LC無源濾波環節電容量的總和小於0.5 μ F/W與最高允許輸出功率的積，同時沒有有源PFC功率因數校正環節。針對電流型控制方案，由於電解電容是儲能元件，不利於電流型控制，故電容量的數值越小越好，但電容量過小，變頻逆變器的負載端對電網的幹擾越大，電容量值需要進行折中，在本實用新型中將LC無源濾波電路中電容量的總和設置為小於0.5 μ F/W與最高允許輸出功率的積，既利於電流型的控制，又能夠最大化減少變頻逆變器的負載端對電網的幹擾，而且電容量的減少還能夠減少電路的成本。其次，電感量越大電流型控制效果越好，但成本會增大且電感上的工頻壓降越大，影響有效輸出電壓，電感量值同樣需要進行設計折中，本實用新型將LC無源濾波電路中的電感量設置為低於15mH，達到折中要求。
[0029]如，基於圖1所示的電路架構，本實用新型一種單相變頻空調控制器的額定輸入電壓為220Vac、50Hz，額定線電流8A，在LC無源濾波電路中，Cl的電容量設置為0.1 μ F，C2的電容量設置為331 μ F，為330 μ F的電解電容和I μ F的薄膜電容的並聯，電感LI的電感量為3mH，沒有有源PFC功率因數校正環節。
[0030]在具體實施過程中，LC無源濾波電路可以採用型LC濾波電路，型LC濾波電路具有較好的濾波效果。
[0031]實施例2
[0032]在實施例1的基礎上，本實施例在LC無源濾波電路中串聯有一個阻尼電阻R1，如圖2所示。阻尼電阻Rl的設置可以提高整個濾波部分與逆變部分的穩定性，其阻尼作用用於減低直至消除由電感與電容構成的電路之間的電壓振蕩幅度，即降低三相逆變電路供電電源的電壓波動，通過阻尼的方式可以顯著改善濾波電路的振蕩特性，顯著降低振蕩幅度，同時結合後級逆變驅動控制算法的配合，可以進一步減低甚至消除電壓振蕩幅度。
[0033]在具體實施過程中，阻尼電阻Rl的阻值優選地設為大於0.08歐姆。
[0034]實施例3
[0035]與實施例1或2不同的是，本實施例將整流橋堆串接在LC無源濾波環節中間，即交流電源與LC無源濾波電路連接，LC無源濾波電路與三相逆變電路連接，且整流橋堆連接在LC無源濾波電路中。根據串聯電路的工作原理，串聯電路中的各串聯單元可以調換串聯連接順序，不會影響串聯支路的整體等效電路功能，因此整流橋堆2可以串接在LC無源濾波環節中間。
[0036]例如，在實施例2的基礎上改變整流橋堆的連接方式如圖3所示，整流橋堆2串接在LC無源濾波環節中間，即置於電容Cl和電感LI之後，電容C2和阻尼電阻Rl之前。
[0037]相同或相似的標號對應相同或相似的部件；
[0038]附圖中描述位置關係的用於僅用於示例性說明，不能理解為對本專利的限制；
[0039]顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而並非是對本實用新型的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型權利要求的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種單相變頻空調控制器，包括主控MCU、整流橋堆、三相逆變電路、LC無源濾波電路、與主控MCU連接的交流電壓檢測單元，外部壓縮機的相電流檢測信號輸入主控MCU，主控MCU連接有主迴路電流檢測電路，主控MCU通過逆變驅動電路驅動三相逆變電路工作，其特徵在於，交流電源與整流橋堆連接，LC無源濾波電路連接在整流橋堆與三相逆變電路中，或者交流電源與LC無源濾波電路連接，LC無源濾波電路與三相逆變電路連接，且整流橋堆連接在LC無源濾波電路中； LC無源濾波電路中電容量的總和小於0.5 μ F/W與最高允許輸出功率的積，電感量低於 15mH。
2.根據權利要求1所述的單相變頻空調控制器，其特徵在於，LC無源濾波電路中串聯有一個阻尼電阻。
3.根據權利要求2所述的單相變頻空調控制器，其特徵在於，所述阻尼電阻的阻值大於0.08歐姆。
4.根據權利要求1至3任一項所述的單相變頻空調控制器，其特徵在於，所述LC無源濾波電路採用π型LC濾波電路。
【文檔編號】F24F11/00GK204100485SQ201420574534
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】王斌 申請人:海信科龍電器股份有限公司, 廣東科龍空調器有限公司