電感元件、室外機控制器、空調及電感電流檢測方法與流程
2023-05-18 21:24:26
本發明涉及電感電流檢測領域，特別涉及一種電感元件、室外機控制器、空調及電感電流檢測方法。
背景技術：
目前，為了實現在室外機控制器中檢測電感電流，需要增加額外的硬體電路來實現電流檢測功能，從而導致控制器電路成本增加、電路結構複雜、pcb(printedcircuitboard，印刷電路板)走線複雜等問題的出現。
技術實現要素：
本發明實施例提供一種電感元件、室外機控制器、空調及電感電流檢測方法，通過在電感上設置感應單元，由感應單元利用互感原理輸出感應電壓，從而利用感應電壓方便地估算出電感電流的大小。
根據本發明的一個方面，提供一種電感元件，包括纏繞在磁芯上的電感繞組、感應單元和電流檢測單元，其中：
感應單元，用於在電流通過電感繞組時輸出感應電壓；
電流檢測單元，用於利用感應電壓估算電感電流的大小。
在一個實施例中，感應單元包括霍爾傳感器。
在一個實施例中，霍爾傳感器設置在磁芯的氣隙中。
在一個實施例中，電流檢測單元利用公式：
估算電感電流i，其中v為霍爾傳感器輸出的感應電壓，l為平均磁路長度，n為電感繞組的線圈匝數，μ為磁導率，k為系統參數。
在一個實施例中，感應單元還包括溫度傳感器，用以檢測霍爾傳感器的溫度。
在一個實施例中，電流檢測單元利用溫度傳感器提供的溫度值對電感電流i進行補償。
在一個實施例中，電流檢測單元利用公式：
i′＝a×i+b×t+c
對電感電流i進行補償，以得到補償後的電感電流i′，其中a、b、c為系統參數，t為溫度傳感器提供的溫度值。
在一個實施例中，感應單元為纏繞在磁芯上的輔助繞組。
在一個實施例中，電流檢測單元利用公式：
估算電感電流i，其中u為輔助繞組提供的感應電壓，l為平均磁路長度，n為輔助繞組的線圈匝數，n為電感繞組的線圈匝數，s為磁路橫截面積，參數滿足：
根據本發明的另一方面，提供一種室外機控制器，包括上述任一實施例涉及的電感元件。
根據本發明的另一方面，提供一種空調，包括述任一實施例涉及的室外機控制器。
根據本發明的另一方面，提供一種電感電流檢測方法，包括：
在電流通過電感繞組時，感應單元輸出感應電壓；
電流檢測單元利用感應電壓估算電感電流的大小。
在一個實施例中，電流檢測單元利用公式：
估算電感電流i，其中感應單元包括設置在磁芯氣隙中的霍爾傳感器，v為霍爾傳感器輸出的感應電壓，l為平均磁路長度，n為電感繞組的線圈匝數，μ為磁導率，k為系統參數。
在一個實施例中，電流檢測單元利用溫度傳感器提供的霍爾傳感器溫度值對電感電流i進行補償。
在一個實施例中，電流檢測單元利用公式：
i′＝a×i+b×t+c
對電感電流i進行補償，以得到補償後的電感電流i′，其中a、b、c為系統參數，t為溫度傳感器提供的溫度值。
在一個實施例中，電流檢測單元利用公式：
估算電感電流i，其中感應單元為纏繞在磁芯上的輔助繞組，u為輔助繞組提供的感應電壓，l為平均磁路長度，n為輔助繞組的線圈匝數，n為電感繞組的線圈匝數，s為磁路橫截面積，參數滿足：
通過以下參照附圖對本發明的示例性實施例的詳細描述，本發明的其它特徵及其優點將會變得清楚。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明電感元件一個實施例的示意圖。
圖2為本發明電感元件另一實施例的示意圖。
圖3為本發明電感元件又一實施例的示意圖。
圖4為本發明電感元件又一實施例的示意圖。
圖5為本發明電感電流檢測方法一個實施例的示意圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發明及其應用或使用的任何限制。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本發明的範圍。
同時，應當明白，為了便於描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸並不是按照實際的比例關係繪製的。
對於相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為授權說明書的一部分。
在這裡示出和討論的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。
應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步討論。
圖1為本發明電感元件一個實施例的示意圖。如圖1所示，電感元件可包括磁芯1、纏繞在磁芯1上的電感繞組2、感應單元3和電流檢測單元4。其中：
感應單元3用於在電流通過電感繞組2時輸出感應電壓，電流檢測單元4用於利用感應電壓估算電感電流的大小。
基於本發明上述實施例提供的電感元件，通過在電感上設置感應單元，由感應單元利用互感原理輸出感應電壓，從而利用感應電壓方便地估算出電感電流的大小。由於無需增加額外的硬體電流檢測電路，從而有效解決了傳統方式下電路成本高、電路結構複雜、pcb走線複雜等問題。
在一個實施例中，如圖2所示，感應單元3中包括有霍爾傳感器31。霍爾傳感器是基於霍爾效應製造的一種磁場傳感器，由於霍爾傳感器的原理是本領域技術人員所了解的，因此這裡不展開描述。優選的，霍爾傳感器31設置在磁芯1的氣隙中。
如圖2所示，當有電流i流過電感2時，電感中的電流i使電感磁芯氣隙產生磁場b，安裝在電感磁芯氣隙中的霍爾傳感器檢測到磁場b，輸出電壓信號v，由於電壓信號v的大小反應了磁場b的大小，而磁場b的大小反應了電感中電流的大小，因此，霍爾傳感器輸出的感應電壓信號v反應了電感中電流的大小。在圖2中，設平均磁路長度為l，繞有n匝線圈，磁芯磁導率為μ。當線圈中通入電流i時，在磁芯建立磁通，同時假定磁芯環的內徑與外徑相差很小，環的截面上磁通是均勻的。則有：
其中h表示磁場強度。由此式可得：
從而可得出輸出電壓大小v的表達式，即：
其中k是v和b之間的關係值，由此可得電感電流為：
在另一實施例中，如圖3所示，感應單元3還包括溫度傳感器32，用以檢測霍爾傳感器31的溫度。
考慮到目前的霍爾傳感器發生的溫度漂移會對檢測結果造成影響，因此在一優選的實施例中，電流檢測單元4可利用溫度傳感器32提供的溫度值對電感電流i進行補償，從而提高檢測精度。
優選的，電流檢測單元4利用公式：
i′＝a×i+b×t+c
對電感電流i進行補償，以得到補償後的電感電流i′，其中a、b、 c為系統參數，t為溫度傳感器32提供的溫度值。
其中，參數a、b、c的大小可根據預先進行的試驗確定。
在又一實施例中，如圖4所示，感應單元3為纏繞在磁芯1上的輔助繞組33。其中，當有電流i流過繞組2時，根據互感原理，輔助繞組33輸出相應的電壓為：
其中k是電感繞組和輔助繞組之間的匝數關係係數值。由於輸出電壓的大小和流過電感電流的微分相關，所以通過相應的算法即可得出電感電流的大小，實現對電感電流的採樣。在圖4中，設平均磁路長度為l，電感繞組2繞有n匝線圈，輔助繞組33繞有n匝線圈，磁路截面積為s，磁芯磁導率為μ。當線圈中通入電流i時，在磁芯建立磁通，同時假定環的內徑與外徑相差很小，環的截面上磁通是均勻的。則有：
等式兩邊都乘以磁路截面積s可得：由可得通過積分可得電流的表達式：其中u為輔助繞組提供的感應電壓。
其中，具體推導過程如下：
將(2)式代入(1)式，可得：
對式(3)兩邊對t求導得
將代入(4)式可得
由(5)式可得
將(6)式兩邊求積分可得
根據本發明的又一方面，還提供一種室外機控制器，其中，室外機控制器可包括圖1-圖4中任一實施例涉及的電感元件。
根據本發明的又一方面，還提供一種空調，其中，空調可包括本發明所涉及的室外機控制器。
圖5為本發明電感電流檢測方法一個實施例的示意圖，其中：
步驟501，在電流通過電感繞組時，感應單元輸出感應電壓。
步驟502，電流檢測單元利用感應電壓估算電感電流的大小。
基於本發明上述實施例提供的電感電流檢測方法，通過在電感上設置感應單元，由感應單元利用互感原理輸出感應電壓，從而利用感應電壓方便地估算出電感電流的大小。由於無需增加額外的硬體電流檢測電路，從而有效解決了傳統方式下電路成本高、電路結構複雜、pcb走線複雜等問題。
在一個實施例中，電流檢測單元利用公式：
估算電感電流i，其中感應單元包括設置在磁芯氣隙中的霍爾傳感器，v為霍爾傳感器輸出的感應電壓，l為平均磁路長度，n為電感繞組的線圈匝數，μ為磁導率，k為系統參數。
優選的，電流檢測單元利用溫度傳感器提供的霍爾傳感器溫度值對電感電流i進行補償。例如，電流檢測單元可利用公式：
i′＝a×i+b×t+c
對電感電流i進行補償，以得到補償後的電感電流i′，其中a、b、c為系統參數，t為溫度傳感器提供的溫度值。
在另一實施例中，電流檢測單元利用公式：
估算電感電流i，其中感應單元為纏繞在磁芯上的輔助繞組，u為輔助繞組提供的感應電壓，l為平均磁路長度，n為輔助繞組的線圈匝數，n為電感繞組的線圈匝數，s為磁路橫截面積，參數滿足：
通過實施本發明，可以在無需增加額外硬體電流檢測電路的情況下檢測電感電流，從而有效解決了傳統方式下電路成本高、電路結構複雜、pcb走線複雜等問題。
本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分步驟可以通過硬體來完成，也可以通過程序來指令相關的硬體完成，所述的程序可以存儲於一種計算機可讀存儲介質中，上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁碟或光碟等。
本發明的描述是為了示例和描述起見而給出的，而並不是無遺漏的或者將本發明限於所公開的形式。很多修改和變化對於本領域的普通技術人員而言是顯然的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發明的原理和實際應用，並且使本領域的普通技術人員能夠理解本發明從而設計適於特定用途的帶有各種修改的各種實施例。