壓縮機退磁保護電路及退磁保護方法和空調器的製作方法
2023-06-20 21:43:56
專利名稱：壓縮機退磁保護電路及退磁保護方法和空調器的製作方法
技術領域：
本發明涉及電路領域，具體而言，涉及一種壓縮機退磁保護電路及退磁保護方法和空調器。
背景技術：
由於稀土價格的提升，造成變頻空調稀土永磁電機成本的大幅上升，為了儘量降低成本，在變頻空調器中，越來越多的使用採用鐵氧體磁鐵材料的電機，即鐵氧體永磁電機，相比於稀土永磁電機，鐵氧體永磁電機的退磁電流相對較小，如果防護措施不完善，可
能導致壓縮機在大電流情況下退磁，進而造成壓縮機性能下降，退磁嚴重時甚至會損壞壓縮機。在現有技術中雖然提出了一些壓縮機退磁保護方案。目前所採用的壓縮機退磁保護電路大多是基於軟體中斷的處理方式或採用常規的智能功率模塊IPM(IntelligentPower Module,簡稱IPM)過流保護硬體電路的解決方案(如圖I所示)，但是，發明人發現基於軟體中斷的處理方式退磁保護響應速度慢；常規的智能功率模塊的保護方案採用的電器元件多，電路結構複雜、進而造成壓縮機退磁保護的保護點精度低。針對現有技術中的壓縮機退磁保護方案響應速度慢、電路結構複雜的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
發明內容
本發明的主要目的在於提供一種壓縮機退磁保護電路及退磁保護方法和空調器，以解決現有技術中的壓縮機退磁保護方案響應速度慢、電路結構複雜的問題。為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種壓縮機退磁保護電路，包括電流採樣模塊，用於採集壓縮機的相電流；退磁保護模塊，與電流採樣模塊相連接，用於判斷電流採樣模塊採集到的相電流是否大於設定的電流值，並輸判斷信號；以及控制模塊，與退磁保護模塊相連接，用於接收判斷信號，並輸出與判斷信號相對應的控制信號至壓縮機，以控制壓縮機運行或者停機。進一步地，退磁保護模塊包括比較器；第一濾波子模塊，連接於電流採樣模塊和比較器的輸入端之間；以及第二濾波子模塊，連接於比較器的輸出端和控制模塊之間。進一步地，電流採樣模塊包括第一電阻，第一端連接於三相繞組的第一電流端，第二端連接於第一濾波子模塊的輸入端；第二電阻，第一端連接於三相繞組的第二電流端，第二端連接於第一濾波子模塊的輸入端；以及第三電阻，第一端同時連接於三相繞組的第三電流端和第一濾波子模塊的輸入端，第二端接地。進一步地，第一濾波子模塊包括第一電容；以及第四電阻，第一端作為第一濾波子模塊的輸入端與電流採樣模塊連接，第二端連接於比較器的正相輸入端，並且第四電阻的第二端還經由第一電容連接於地。進一步地，退磁保護模塊還包括第五電阻和第二電容，第五電阻的第一端和第二電容的第一端均連接於比較器的反相輸入端，第五電阻的第二端和第二電容的第二端均接地；第六電阻，第一端連接於比較器的反相輸入端，第二端連接於第一電源；以及第一二極體和第二二極體，其中，第一二極體的陽極端接地，第一二極體的陰極端和第二二極體的陽極端均連接至第一節點，第二二極體的陰極端連接至第二節點，其中，第一節點為第四電阻的第二端和比較器的正相輸入端之間的節點，第二節點為第六電阻的第二端和第一電源之間的節點。進一步地，控制模塊為智能功率模塊。進一步地，第二濾波子模塊包括第七電阻，第一端連接於比較器的輸出端，第二端連接於智能功率模塊的信號輸入端；以及第三電容，第一端連接於智能功率模塊的信號輸入端,第二端接地。進一步地，退磁保護模塊還包括第八電阻，第一端連接於比較器的輸出端，第二端連接於第二電源。進一步地，壓縮機退磁保護電路還包括溫度補償模塊，連接在第一電源與比較器 的反向輸入端之間，用於檢測壓縮機的溫度。進一步地，溫度補償模塊包括熱敏電阻，第一端與第一電源相連接；以及第九電阻，第一端與熱敏電阻的第二端相連接，第二端連接於比較器的反向輸入端。為了實現上述目的，根據本發明的另一方面，提供了一種壓縮機退磁保護方法，包括電流採樣模塊採集壓縮機的相電流；退磁保護模塊判斷電流採樣模塊採集到的相電流是否大於設定的電流值，並輸出判斷信號；以及控制模塊接收判斷信號，並輸出與判斷信號相對應的控制信號至壓縮機，以控制壓縮機運行或者停機，其中，若電流採樣模塊採集到的相電流大於設定的電流值，則退磁保護模塊輸出高電平信號，控制模塊接收高電平信號，並輸出與高電平信號相對應的控制信號至壓縮機，以控制壓縮機停機，若電流採樣模塊採集到的相電流小於或等於設定的電流值，則退磁保護模塊輸出低電平信號，控制模塊接收低電平信號，並輸出與低電平信號相對應的控制信號至壓縮機，以控制壓縮機運行。進一步地，通過以下公式確定設定的電流值
v R3j ccX R2 + R3
p ~ RS3 ，其中，Ip為設定的電流值，Vcc為退磁保護模塊中的第一電源的電壓，R2為退磁保護模塊中的第六電阻的阻值，R3為退磁保護模塊中的第五電阻的阻值，RS3為電流採樣模塊中的第三電阻的阻值。為了實現上述目的，根據本發明的另一方面，提供了一種空調器，包括本發明上述內容所提供的任一種壓縮機退磁保護電路。 通過本發明，採用包括以下結構的壓縮機退磁保護電路電流採樣模塊，用於採集壓縮機的相電流；退磁保護模塊，與電流採樣模塊相連接，用於判斷電流採樣模塊採集到的相電流是否大於設定的電流值，並輸判斷信號；以及控制模塊，與退磁保護模塊相連接，用於接收判斷信號，並輸出控制信號至壓縮機，以控制壓縮機運行或者停機，通過採樣模塊對壓縮機的相電流進行採集，在壓縮機的相電流大於設定的電流值時，與採樣模塊相連接的退磁保護模塊及時輸出相應的判斷信號至控制模塊，以使控制模塊控制壓縮機停轉，解決了現有技術中的壓縮機退磁保護方案響應速度慢、電路結構複雜的問題，進而達到了提高壓縮機退磁保護的響應速度、簡化退磁保護電路結構的效果。
構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖I是根據現有技術的壓縮機退磁保護電路的具體電路原理圖；圖2是根據本發明實施例的壓縮機退磁 保護電路的電路結構框圖；圖3是根據本發明第一優選實施例的壓縮機退磁保護電路的具體電路原理圖；圖4是根據本發明第二優選實施例的壓縮機退磁保護電路的具體電路原理圖；以及圖5是根據本發明實施例的壓縮機退磁保護方法的流程圖。
具體實施例方式需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。圖2是根據本發明實施例的壓縮機退磁保護電路的電路結構框圖，如圖2所示，該實施例的壓縮機退磁保護電路包括電流採樣模塊10、退磁保護模塊20和控制模塊30。電流採樣模塊10，用於採集壓縮機的相電流。退磁保護模塊20，與電流採樣模塊10相連接，用於判斷電流採樣模塊10採集到的相電流是否大於設定的電流值，並輸出判斷信號。具體地，若電流採樣模塊10採集到的相電流大於設定的電流值，則退磁保護模塊20輸出高電平信號；若電流採樣模塊10採集到的相電流小於或等於設定的電流值，則退磁保護模塊20輸出低電平信號。控制模塊30，與退磁保護模塊20相連接，用於接收判斷信號，並輸出控制信號至壓縮機，以控制壓縮機運行或者停機。具體地，若退磁保護模塊20輸出高電平信號，則控制模塊30接收高電平信號，並輸出與高電平信號相對應的控制信號至壓縮機，以控制壓縮機停機；若退磁保護模塊20輸出低電平信號，則控制模塊30接收低電平信號，並輸出與低電平信號相對應的控制信號至壓縮機，以控制壓縮機運行。在該壓縮機退磁保護電路中，通過電流採樣模塊10對壓縮機的相電流進行採集，能夠及時判斷出壓縮機的相電流是否大於壓縮機的退磁保護電流(即，設定的電流值)，提高了壓縮機退磁保護的精度，在壓縮機的相電流大於設定的電流值時，與電流採樣模塊10相連接的退磁保護模塊20及時輸出相應的判斷信號至控制模塊30，以使控制模塊30控制壓縮機停轉，解決了現有技術中的壓縮機退磁保護方案響應速度慢、電路結構複雜的問題，進而達到了提高壓縮機退磁保護的響應速度、簡化退磁保護電路結構和提高壓縮機退磁保護精度的效果。圖3是根據本發明第一優選實施例的壓縮機退磁保護電路的接線圖，如圖3所示，本發明第一優選實施例的壓縮機退磁保護電路包括電流採樣模塊10、退磁保護模塊20和控制模塊30。其中，控制模塊30為智能功率模塊IPM。電流採樣模塊10由三個電阻通過一定的連接關係構成，其中，第一電阻RSl的第一端連接於三相繞組的第一電流端Iu，第二端與退磁保護模塊20中的第四電阻Rl相連接；第二電阻RS2的第一端連接於三相繞組的第二電流端Iv，第二端與退磁保護模塊20中的第四電阻Rl相連接；第三電阻RS3的第一端同時連接於三相繞組的第三電流端Iw和退磁保護模塊20中的第四電阻Rl的一端，第二端接地。採用此種結構的採樣電路，由第三電阻RS3作為控制模塊30的總電流分流電阻，在第三電阻RS3上能夠採樣到任意時刻通過壓縮機三相繞組電流Iu、IV、Iw的合成電流I(t)，則通過第三電阻RS3兩端的電壓值U(t)=I (t) X RS3，此電壓信號通過差分信號線送往下一級電路。退磁保護模塊20中的第四電阻Rl作為退磁保護模塊20的輸入端與電流採樣模塊10相連接，在退磁保護模塊20中，第四電阻Rl和第一電容Cl構成第一濾波子模塊(即，比較器前級濾波電路)，避免信號線上引入的高頻幹擾使比較器發生誤翻轉，發生誤保護。第三電阻RS3上採樣的電壓信號U(t)通過此電路濾除高頻毛刺幹擾後送到電壓比較器的同相輸入端。退磁保護模塊20中的第一二極體Dl的陽極端接地，第一二極體Dl的陰極端和第二二極體D2的陽極端均連接至第一節點，第二二極體D2的陰極端連接至第二節點，其中，第一節點為第四電阻Rl的第二端和比較器的正相輸入端之間的節點，第二節點為第六電 阻R2的第二端和第一電源Vcc之間的節點，通過第一二極體Dl和第二二極體D2可以濾除信號線上引入的脈衝噪聲，保護比較器。退磁保護參考電路由第六電阻R2、第五電阻R3和第二電容C2構成，第六電阻R2連接第一電源Vcc，比較器反相輸入端由第六電阻R2和第五電阻R3分壓來輸入翻轉電壓Ul,比較器的電源輸入端連接電源Vccl，其中Ul = Vccxf ~~I ,
[R2 + R3 J第二電容C2用於濾除幹擾，穩定翻轉電壓。設電機發生退磁的電流為某一固定值I，壓縮機工作過程中檢測到的壓縮機相電流的最大峰值電流為Imax，退磁保護電流為IP，為避免退磁保護電路產生誤保護，則需滿足Ip > Imax，而為避免發生退磁，則需滿足Ip
<I,即，當Imax、Ip和I三者滿足Imax < Ip < I時,退磁保護電路才能起到正常退磁保護的作用。則第一電源Vcc、第六電阻R2、第五電阻R3以及第三電阻RS3應滿足的關係可以通過以下推導得出因為，比較器的翻轉電壓Ul滿足Ul = Vcc* I ~~I①
{R2 + R3 J又因為I > Ip > Imax，公式兩邊同乘以RS3，得到Imax*RS3 < IP*RS3 < I*RS3 ②根據電路原理，可設定退磁保護電流Ip為Ip =③
P RS3將①、③代入②，得Imax * RS3 < Vcc * |—————I < / * RS3
{R2 + R3 J由於，Imax可實驗得出，I為已知值，Vcc在實際電路中也是已知值，因此在進行壓縮機退磁保護時或者設計壓縮機退磁保護電路時，可通過對RS3、R2、R3的選型確定設定電流(即，退磁保護電流)的大小。第七電阻R6和第三電容C3構成第二濾波子模塊(S卩，Cin濾波電路)，對由比較器輸出的高電平信號進行濾波，避免信號線上引入的高頻幹擾使IPM模塊的Cin引腳誤檢測到高電平，從而發生誤保護。在第七電阻R6和比較器之間的節點連接有與第二電源Vcc2相連接的第八電阻R5。當通過第三電阻RS3的相電流峰值超過設定的電流保護點時，比較器同相輸入端電壓高於反向輸入端的參考電壓，比較器輸出高電平信號，此信號經過Cin濾波電路後置高IPM模塊的保護引腳Cin，IPM模塊立即關斷PWM脈寬調製(Pulse-Width Modulation,簡稱PWM)驅動信號抑制電流繼續升高，同時在Fo引腳輸出低電平到壓縮機驅動晶片，讓其停止對IPM模塊的PWM驅動信號輸出並進行保護停機。其中，IPM模塊即智能功率模塊，連接電機驅動元器件，自帶多種保護功能；Cin·引腳為IPM模塊上的一個保護功能引腳，當它接收到高電平時候，IPM模塊自動關斷驅動信號，使電機停轉；Fo引腳為IPM模塊上的一個功能引腳，當模塊檢測到過流以及欠壓時，此引腳自動輸出一段低電平。本發明第一優選實施例的壓縮機退磁保護電路可以根據鐵氧體壓縮機退磁電流I以及壓縮機的最大工作電流Imax值的大小，對各元器件參數進行選型，以調節保護電流的大小，實現精確保護。本發明第一優選實施例的壓縮機退磁保護電路解決了現有技術中的壓縮機退磁保護方案響應速度慢、電路結構複雜的問題，進而達到了提高壓縮機退磁保護的響應速度、簡化電路結構的效果。圖4是根據本發明第二優選實施例的壓縮機退磁保護電路的接線圖，如圖4所示，與本發明第一優選實施例的壓縮機退磁保護電路相比，二者區別在於，本發明第二優選實施例的壓縮機退磁保護電路還包括溫度補償模塊40，由熱敏電阻Rntc和第九電阻R4構成，熱敏電阻Rntc和第九電阻R4二者串聯後，一端連接於第一電源Vcc，一端連接於比較器的反向輸入端。熱敏電阻Rntc為負溫度係數熱敏電阻，S卩，該類型電阻的阻值隨溫度的升高而下降，本發明第二優選實施例的壓縮機退磁保護電路，通過熱敏電阻Rntc和第九電阻R4構成退磁保護電路的溫度補償網絡。此時，由比較器反向輸入參考點電壓以及退磁保護電流計算公式知
fA
尺3
「00561 Ul = Vccx -，
L °」Rl X (Rntc + R4)
--1- R3
y R2-\- Rntc + 穴4 j因為，
「I rUlIp =-
RS3所以，
權利要求
1.一種壓縮機退磁保護電路，其特徵在於，包括 電流採樣模塊，用於採集壓縮機的相電流； 退磁保護模塊，與所述電流採樣模塊相連接，用於判斷所述電流採樣模塊採集到的相電流是否大於設定的電流值，並輸出判斷信號；以及 控制模塊，與所述退磁保護模塊相連接，用於接收所述判斷信號，並輸出與所述判斷信號相對應的控制信號至所述壓縮機，以控制所述壓縮機運行或者停機。
2.根據權利要求I所述的壓縮機退磁保護電路，其特徵在於，所述退磁保護模塊包括 比較器； 第一濾波子模塊，連接於所述電流採樣模塊和所述比較器的輸入端之間；以及 第二濾波子模塊，連接於所述比較器的輸出端和所述控制模塊之間。
3.根據權利要求2所述的壓縮機退磁保護電路，其特徵在於，所述電流採樣模塊包括 第一電阻，第一端連接於三相繞組的第一電流端，第二端連接於所述第一濾波子模塊的輸入端； 第二電阻，第一端連接於所述三相繞組的第二電流端，第二端連接於所述第一濾波子模塊的輸入端；以及 第三電阻，第一端同時連接於所述三相繞組的第三電流端和所述第一濾波子模塊的輸入端，弟~■端接地。
4.根據權利要求3所述的壓縮機退磁保護電路，其特徵在於，所述第一濾波子模塊包括 第一電容；以及 第四電阻，第一端作為所述第一濾波子模塊的輸入端與所述電流採樣模塊連接，第二端連接於所述比較器的正相輸入端，並且所述第四電阻的第二端還經由所述第一電容連接於地。
5.根據權利要求4所述的壓縮機退磁保護電路，其特徵在於，所述退磁保護模塊還包括 第五電阻和第二電容，所述第五電阻的第一端和所述第二電容的第一端均連接於所述比較器的反相輸入端，所述第五電阻的第二端和所述第二電容的第二端均接地；第六電阻，第一端連接於所述比較器的反相輸入端，第二端連接於第一電源；以及第一二極體和第二二極體，其中，所述第一二極體的陽極端接地，所述第一二極體的陰極端和所述第二二極體的陽極端均連接至第一節點，第二二極體的陰極端連接至第二節點，其中，所述第一節點為所述第四電阻的第二端和所述比較器的正相輸入端之間的節點，所述第二節點為所述第六電阻的第二端和所述第一電源之間的節點。
6.根據權利要求5所述的壓縮機退磁保護電路，其特徵在於，所述控制模塊為智能功率模塊。
7.根據權利要求6所述的壓縮機退磁保護電路，其特徵在於，所述第二濾波子模塊包括 第七電阻，第一端連接於所述比較器的輸出端，第二端連接於所述智能功率模塊的信號輸入端；以及 第三電容，第一端連接於所述智能功率模塊的信號輸入端，第二端接地。
8.根據權利要求7所述的壓縮機退磁保護電路，其特徵在於，所述退磁保護模塊還包括 第八電阻，第一端連接於所述比較器的輸出端，第二端連接於第二電源。
9.根據權利要求8所述的壓縮機退磁保護電路，其特徵在於，還包括 溫度補償模塊，連接在所述第一電源與所述比較器的反向輸入端之間，用於檢測所述壓縮機的溫度。
10.根據權利要求9所述的壓縮機退磁保護電路，其特徵在於，所述溫度補償模塊包括 熱敏電阻，第一端與所述第一電源相連接；以及 第九電阻，第一端與所述熱敏電阻的第二端相連接，第二端連接於所述比較器的反向輸入端。
11.一種空調器，其特徵在於，包括權利要求I至10中任一項所述的壓縮機退磁保護電路。
12.—種壓縮機退磁保護方法，其特徵在於，包括 電流採樣模塊採集壓縮機的相電流； 退磁保護模塊判斷所述電流採樣模塊採集到的相電流是否大於設定的電流值，並輸出判斷信號；以及 控制模塊接收所述判斷信號，並輸出與所述判斷信號相對應的控制信號至所述壓縮機，以控制所述壓縮機運行或者停機。
13.根據權利要求12所述的方法，其特徵在於， 退磁保護模塊判斷所述電流採樣模塊採集到的相電流是否大於設定的電流值，並輸出判斷信號包括若所述退磁保護模塊判定所述電流採樣模塊採集到的相電流大於設定的電流值，則所述退磁保護模塊輸出高電平信號；以及若所述退磁保護模塊判定所述電流採樣模塊採集到的相電流小於或等於設定的電流值，則所述退磁保護模塊輸出低電平信號，控制模塊接收所述判斷信號，並輸出與所述判斷信號相對應的控制信號至所述壓縮機，以控制所述壓縮機運行或者停機包括若所述退磁保護模塊輸出所述高電平信號，則所述控制模塊接收所述高電平信號，並輸出與所述高電平信號相對應的控制信號至所述壓縮機，以控制所述壓縮機停機；以及若所述退磁保護模塊輸出所述低電平信號，則所述控制模塊接收所述低電平信號，並輸出與所述低電平信號相對應的控制信號至所述壓縮機，以控制所述壓縮機運行。
14.根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，通過以下公式確定設定的電流值
全文摘要
本發明公開了一種壓縮機退磁保護電路及退磁保護方法和空調器。其中，壓縮機退磁保護電路包括電流採樣模塊，用於採集壓縮機的相電流；退磁保護模塊，與電流採樣模塊相連接，用於判斷電流採樣模塊採集到的相電流是否大於設定的電流值，並輸出判斷信號；以及控制模塊，與退磁保護模塊相連接，用於接收判斷信號，並輸出與所述判斷信號相對應的控制信號至壓縮機，以控制壓縮機運行或者停機。通過本發明，解決了現有技術中的壓縮機退磁保護方案響應速度慢、電路結構複雜的問題，進而達到了提高壓縮機退磁保護的響應速度、簡化退磁保護電路結構的效果。
文檔編號H02H7/08GK102761103SQ201210045068
公開日2012年10月31日 申請日期2012年2月24日 優先權日2012年2月24日
發明者卓森慶, 遊劍波, 鄭長春, 黃滔 申請人:珠海格力電器股份有限公司