空調器用電源電路及空調器的製作方法

2023-06-14 21:39:26

專利名稱：空調器用電源電路及空調器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電源電路技術領域，具體地說，是涉及一種空調器用電源電路以及採用所述電源電路設計的空調器。
背景技術：
大容量的鋁電解電容是目前變頻空調器中電源電路的一個重要器件，起到對整流電路輸出的單向正弦波電壓進行平滑濾波的作用，從而為後級電路提供所需的比較平滑的直流母線電壓。但是，該直流電壓帶有一定的紋波電壓，此紋波電壓會產生一定的紋波電流，此紋波電流會引起電解電容發熱，從而影響電解電容的使用壽命，最終對整個空調器的使用壽命造成影響。在國內變頻空調行業和鋁電解電容行業普遍認為加載到濾波大電解電容兩端的直流母線電壓值應該保持在大電解電容額定耐壓值的80%以下，才能保證電解電容的使用壽命不受影響，從而確保空調器的長期可靠運行。也就是說，如果我們加載在電解電容兩端的直流母線電壓值是350V，那麼需要選用的電解電容的額定耐壓值就應該為 350 + 80%=437V。根據目前電解電容的檔位，應選用額定耐壓值為450V這個檔位的電解電容來進行電源電路的設計，且需要同時並聯設置兩顆450V耐壓的電解電容來滿足容量設計要求。由於不同耐壓值的電解電容，其價格相差很大，提高一個檔位，就意味著整個硬體電路成本將上升一個較大的幅度，這對空調器製造企業來說是非常不利的，也間接地影響了消費者的經濟利益。基於此，如何在滿足空調器正常使用壽命的前提下，儘可能地降低其電源模塊的硬體成本，是目前空調器製造業乃至電源電路研發領域需要解決的一項主要問題。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種空調器用電源電路，以降低電源電路的硬體成本。為了解決上述技術問題，本實用新型採用以下技術方案予以實現—種空調器用電源電路，包括交流電源輸入端子和與其連接的整流電路；在所述整流電路的輸出側並聯有額定耐壓值為400V的電解電容，所述電解電容為鋁電解電容，其內部的氧化鋁膜為緻密型的氧化鋁膜。優選的，所述電解電容優選設置兩顆，均與所述整流電路的輸出側相併聯。進一步的，所述電解電容的正極連接整流電路輸出側的正極，電解電容的負極連接整流電路輸出側的負極。又進一步的，所述整流電路為單相橋式整流電路。再進一步的，在所述電解電容的後級連接有IPM集成電源模塊，通過所述IPM集成電源模塊連接空調器的後級用電負載。更進一步的，所述電源電路設置於空調器的室外機中，所述空調器為變頻空調器，所述用電負載為變頻空調器室外機中的變頻控制器。基於上述電源電路結構，本實用新型又提供了一種採用上述電源電路設計的空調器，通過在空調器的室外機中整流電路的輸出側並聯額定耐壓值為400V的鋁電解電容，且鋁電解電容內部採用緻密型的氧化鋁膜，利用整流電路對通過交流電源輸入端子引入的交流市電進行從交流到直流的變換處理後，輸出至400V的電解電容進行平滑濾波處理，從而在確保電解電容長時間可靠運行的前提下，為後級用電負載提供其所需的平滑的直流母線電壓。與現有技術相比，本實用新型的優點和積極效果是本實用新型在空調器的電源電路中，特別是變頻空調器室外機的電源電路中，採用額定耐壓值為400V的電解電容來替換現有的450V電解電容。由於不同耐壓值的電解電容的價格相差很大，因此，選用400V的電解電容代替450V的電解電容，可以有效降低電源電路的硬體成本，且不影響空調器的正常使用壽命。

圖1是本實用新型所提出的空調器用電源電路的一種實施例的電路原理圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細地說明。實施例一，本實施例以變頻空調器室外機中的電源電路為例進行說明。參見圖1 所示，AC為空調器的交流電源輸入端子，通過電源線連接220V交流市電。整流電路D的輸入側連接所述的交流電源輸入端子AC，將交流電源整流成單向正弦波形的直流電源，通過其輸出側輸出。在整流電路D的輸出側並聯兩顆額定耐壓值為400V且內部採用緻密型氧化鋁膜的鋁電解電容CE1、CE2，即將電解電容CE1、CE2的正極連接整流電路D輸出側的正極+，電解電容CE1、CE2的負極連接整流電路D輸出側的負極_，以用於對通過整流電路D 輸出的直流電壓波形進行平滑濾波處理，進而輸出比較平滑的直流母線電壓，提供給後級用電負載。在本實施例中，同時並聯設置兩顆電解電容CEl、CE2是出於電容容量的考慮。當然，對於可支持大容量的額定耐壓值為400V的電解電容來說，也可以僅並聯一顆，本實施例對此不進行具體限制。由於氧化鋁膜是大容量鋁電解電容內部的關鍵部件，氧化鋁膜的質量直接決定電解電容的質量。目前在空調器電源電路中所採用的電解電容，其內部的氧化鋁膜均為普通膜，由於發熱原因要求加載到該電解電容兩端的直流電壓值應該保持在電解電容額定耐壓值的80%以下。本實施例的電解電容CE1、CE2採用緻密型的氧化鋁膜進行結構設計，這種氧化鋁膜的耐壓和質量均優於普通膜，因此加載到其上的直流電壓只要不超過該電解電容 CEU CE2所規定的額定電壓值即可。在變頻空調器的室外機中，可以在電解電容CE1、CE2的後級進一步連接集成電源模塊IPM，如圖1所示，利用IPM進行過壓、過流和過熱等故障檢測後，輸出穩定的直流電源為後級負載供電。所述的後級負載在變頻空調器室外機中可以具體指用於驅動變頻壓縮機運行的變頻控制器等電路模塊。當然，本實施例並不僅限於以上舉例。[0021]在本實施例中，所述整流電路D可以採用單相橋式整流電路；所述電解電容CE1、 CE2優選採用鋁電解電容進行電路設計。下面對採用緻密型氧化鋁膜且額定耐壓值為400V的電解電容CE1、CE2來替代傳統的採用普通氧化鋁膜且額定耐壓值為450V的電解電容進行空調器電源電路設計的可行性進行具體分析。由於電解電容中氧化鋁膜的耐壓和質量的不同，可由電解電容工作時的發熱量反映出來，即溫升。而溫升是計算電解電容壽命的主要參數，也就是說電解電容的壽命由溫升決定。因此，對400V和450V兩種耐壓值的電解電容分別進行溫升測試，即可計算出兩種電解電容的絕對壽命。電解電容的壽命計算公式為4 = 4 χ ^Ij Χ 2.(瓦1⑴其中，L0 :電解電容工作在直流電壓和最高工作溫度下的使用壽命，也就是不帶紋波，在這種情況下電解電容幾乎不發熱；4 溫度為&時電解電容的使用壽命；T11 工作溫度；AT 實測溫升；K 係數。根據上述理論知識，具體擬定以下試驗方案(1)在兩種規格的電解電容的中心埋入熱電偶，裝到整機上，在最大製冷工況下進行測試，要求記錄整機運行穩定後的電解電容中心溫度和環境溫度；( 2 )將兩組數據列表分析、對比，算出其壽命。實際試驗情況為將電解電容裝在某型號的空調器上，在最大製冷工況下(室外環境溫度45°C)進行測試，對電解電容的中心溫度在機器運行2小時後進行熱電偶取樣，具體溫度測試數據如下表所示
電解電容規格 (耐壓值)中心溫度環境溫度4 OOV52'C45'C450V52'C45'C表1由表1數據可以看出兩種規格的電解電容溫升等同。對採用緻密型氧化鋁膜且額定耐壓值為400V的電解電容進行使用壽命的絕對值計算，即將表1中的實測數據代入公式(1 )，其中，[0039]I0 =IOOOOh,由該型號電解電容的生產廠家提供；Γη 工作溫度，上述測試在最大製冷工況下進行，因此取45 ；AT 實測溫升，由於電解電容的中心溫度為52，環境溫度為45，因此實測溫升為 7 ；K 係數，該型號電解電容的生產廠家推薦Γ =5 ；將各參數值代入公式(1)，計算得出所述400V電解電容的使用壽命為60629h。從使用壽命計算結果可以看出採用所述400V的電解電容完全可以滿足空調壽命20000h的要求。從成本上分析，傳統的450V電解電容目前價格為14. 5元，本實施例的 400V同容量電解電容的價格為11. 9元，單機用量為兩顆，單機可降低成本5. 2元。因此，採用本實施例的電源電路設計方案可以在不影響空調器使用壽命的前提下，有效控制整機成本。當然，上述說明並非是對本實用新型的限制，本實用新型也並不僅限於上述舉例， 本技術領域的普通技術人員在本實用新型的實質範圍內所做出的變化、改型、添加或替換， 也應屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種空調器用電源電路，包括交流電源輸入端子和與其連接的整流電路；其特徵在於在所述整流電路的輸出側並聯有額定耐壓值為400V的電解電容，所述電解電容為鋁電解電容，其內部的氧化鋁膜為緻密型的氧化鋁膜。
2.根據權利要求1所述的空調器用電源電路，其特徵在於所述電解電容包括兩顆，分別與所述整流電路的輸出側相併聯。
3.根據權利要求2所述的空調器用電源電路，其特徵在於所述電解電容的正極連接整流電路輸出側的正極，電解電容的負極連接整流電路輸出側的負極。
4.根據權利要求1所述的空調器用電源電路，其特徵在於所述整流電路為單相橋式整流電路。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的空調器用電源電路，其特徵在於在所述電解電容的後級連接有IPM集成電源模塊，通過所述IPM集成電源模塊連接用電負載。
6.根據權利要求5所述的空調器用電源電路，其特徵在於所述電源電路設置於空調器的室外機中，所述空調器為變頻空調器，所述用電負載為變頻控制器。
7.—種空調器，其特徵在於包括如權利要求1至6中任一項權利要求所述的空調器用電源電路。
專利摘要本實用新型公開了一種空調器用電源電路及空調器，包括交流電源輸入端子和與其連接的整流電路；在所述整流電路的輸出側並聯有額定耐壓值為400V的電解電容，所述電解電容為鋁電解電容，其內部的氧化鋁膜為緻密型的氧化鋁膜。本實用新型在空調器的電源電路中，特別是變頻空調器室外機的電源電路中，採用額定耐壓值為400V的電解電容來替換現有的450V電解電容。由於不同耐壓值的電解電容的價格相差很大，因此，選用400V的電解電容代替450V的電解電容，可以有效降低電源電路的硬體成本，且不影響空調器的正常使用壽命。
文檔編號H02M1/14GK202059337SQ201120179229
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月31日 優先權日2011年5月31日
發明者林曉慧 申請人:海信(山東)空調有限公司