變頻調速器及變頻空調器的製作方法

2024-02-18 10:42:15 2

專利名稱：變頻調速器及變頻空調器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及空調領域，具體地，涉及一種變頻調速器及變頻空調器。
背景技術：
目前，家用變頻空調中已經廣泛採用交直交變頻驅動方案，由於採用了傳統的不可控整流，空調整機交流輸入側諧波含量大，造成電網重度汙染；產品認證對諧波電流有嚴格的技術指標要求；直流側電壓不穩定影響空調產品的性能。為解決此類問題，在直流側前級增加功率因數校正是當前業界廣泛的做法。現在的空調產品中多是採用分立絕緣柵雙極型電晶體IGBT+快恢復二極體+智能功率模塊來實現前級功率因數校正，後級逆變構成整個變頻調速系統。圖1和圖2示出目前較為成熟的採用分立器件實現的帶有功率因數校正功能的變頻調速方案，參見圖1和圖2，此方案的較多功率器件在生產及裝配過程中存在一定的問題如功率器件安裝高度統一及器件定位問題，為了保證安裝高度需要採用特殊的定高工裝，操作過程中嚴重影響生產效率；其次若安裝高度不能完全匹配，各功率器件散熱面將不在同一平面，安裝螺釘定位造成器件引腳受力變形，同時模塊散熱會受到嚴重影響，扭曲的引腳和散熱不良導致器件損壞的可能性增大；另外由於器件外形封裝的限制和電器盒機構的影響導致功率器件引腳之間走線加長， 過長的走線使線路上的寄生電感、電容增加，高速變化的電流信號使線路上產生較大的噪聲電壓，噪聲電壓的尖峰對器件的耐壓提出了更高的要求，同時此噪聲電壓也是較大的幹擾源，擴散在整個控制器電路中，控制系統的抗幹擾能力需要進一步加強。現有技術中，對於上述噪聲電壓大，裝配複雜的問題，目前尚未提出有效解決方案。

實用新型內容本實用新型的目的是提出一種變頻調速器及變頻空調器，用於解決現有技術中存在的噪聲電壓大、裝配複雜的問題。根據本實用新型的一個方面，提供了一種變頻調速器，採用以下技術方案變頻調速器包括功率因數校正電路和帶有逆變器的逆變電路，所述功率因數校正電路和所述逆變電路相集成。進一步地，所述變頻調速器還包括驅動及保護電路，包括驅動電路，其中，所述驅動電路包括功率因數校正驅動電路和逆變器驅動電路；其中，所述功率因數校正驅動電路連接於所述功率因數校正電路中的驅動電阻，所述逆變器驅動電路連接於所述逆變電路中的驅動電阻。進一步地，所述驅動及保護電路還包括過電流保護電路，連接與所述功率因數校正電路和所述逆變電路；以及溫度過載保護電路，包括溫度保護輸出端，所述溫度過載保護電路通過熱敏電阻連接所述溫度保護輸出端。進一步地，所述保護電路包括以下任意一個或多個埠 故障信號輸出及使能埠 ；功率因數校正過流保護輸入埠 ；以及逆變器過流保護輸入埠。 進一步地，所述驅動電路具有逆變器驅動信號輸入端和功率因數校正驅動信號輸入端。進一步地，所述逆變器驅動信號輸入端包括上橋臂驅動信號端和下橋臂驅動信號端。根據本實用新型的另一個方面，提供了一種變頻空調器，該變頻空調器包括所述變頻調速器。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是與傳統分立器件方案相比，功率器件高度集成，降低了導線上的寄生參數，噪聲電壓也大大降低；各功率器件集成在模塊內同一基板上，提高了生產效率，且增強了模塊的可靠性。

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中圖1是根據本實用新型背景技術所述的分立器件的變頻調速系統結構示意圖；圖2是將圖1中變頻調速器的部分具體示出的結構圖；圖3是根據本實用新型實施例的變頻調速器內部主要電路圖；圖4是根據本實用新型實施例的變頻調速器的具體內部電路圖；圖5是根據本實用新型圖4實施例的變頻調速器的模塊圖；以及圖6是根據本實用新型實施例的驅動及保護電路的具體內部模塊圖。
具體實施方式
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實用新型。圖3是根據本實用新型實施例的變頻調速器的主要結構圖，參見圖3所示，變頻調速器201包括功率因數校正電路2011和帶有逆變器(圖中未示)的逆變電路2012，功率因數校正電路2011和逆變電路2012集成在一個模塊上。這種將功率因數校正電路2011和逆變電路2012集成在一個模塊上與傳統分立器件方案相比，功率器件高度集成，器件所佔印製電路板的面積大大減小，降低了印製板的成本；功率器件之間距離較短，減小了器件引腳之間的導線長度，降低了導線上的寄生參數，噪聲電壓也大大降低；各功率器件集成在模塊內同一基板上，經過環氧樹脂封裝後，生產過程中直接將模塊固定於散熱器上，大大降低了模塊安裝定位難度，提高了生產效率，且模塊與散熱器貼合緊密，有利於模塊散熱，增強了模塊的可靠性。優選地，針對上述方案提出一種集成電路設計方案，將功率因數校正(PFC)部分與逆變模塊部分高度集成為一個新的功率模塊並設計出逆變部分和功率因數校正部分驅動、過電流保護及故障信號輸出。圖4是根據本實用新型實施例的變頻調速器的具體內部電路圖，由功率因數校正電路2011、逆變電路2012、驅動及保護電路2013組成。功率因數校正(PFC)驅動信號及逆變驅動信號由主控晶片經過採樣、計算得到，各種保護信號由模擬保護電路完成。優選地，功率因數校正(PFC)電路2011由絕緣柵雙極型電晶體、兩隻快恢復二極體及驅動電阻組成。優選地，逆變電路由六隻絕緣柵雙極型電晶體、六隻快恢復二極體及驅動電阻組成。優選地，驅動電路由PFC驅動、逆變器驅動電路組成優選地，保護電路由PFC過電流、逆變器過電流和溫度過載保護電路組成。具體參見圖4-5所示，變頻調速器由三部分組成功率因數校正電路部分(Si)包括絕緣柵雙極型電晶體Q7，快恢復二極體D7與 D8，柵極驅動電阻R7 ；逆變電路(S2)包括絕緣柵雙極型電晶體Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6，快恢復二極體D1、 D2、D3、D4、D5、D6，柵極驅動電阻 Rl、R2、R3、R4、R5、R6，逆變器輸出端 U (13)、V(9)、W(5)， 低端發射極輸出端VRU (22)、VRV (21), VRff (20)；驅動部分(S； )包括逆變器六路驅動信號Him (23)、HIN2 (24)、HIN3 (25)、 LIN1Q6)、LIN2Q7)、LIN3Q8)，功率因數校正驅動信號PFC-ir^29)，高端浮動電源端 VBl (12)、VB2 (8)、VB3 (9)，自舉電容C4、C5、C6 ；保護電路部分包括逆變器過流保護輸入 ITRIP(32)、功率因數校正(PFC)過流保護輸入PFCTRIP(31)、故障輸出及使能端瓦Γ/ΕΝ (30)；低端電源和地VCC (34)、VSS (35)；溫度保護輸出端TH。圖4中，各管腳定義如下
權利要求1.一種變頻調速器，包括功率因數校正電路和帶有逆變器的逆變電路，其特徵在於，所述功率因數校正電路和所述逆變電路相集成。
2.根據權利要求1所述的變頻調速器，其特徵在於，還包括驅動及保護電路，包括驅動電路，其中，所述驅動電路包括功率因數校正驅動電路和逆變器驅動電路；其中，所述功率因數校正驅動電路連接於所述功率因數校正電路中的驅動電阻，所述逆變器驅動電路連接於所述逆變電路中的驅動電阻。
3.根據權利要求2所述的變頻調速器，其特徵在於，所述驅動及保護電路還包括過電流保護電路，連接與所述功率因數校正電路和所述逆變電路；以及溫度過載保護電路，包括溫度保護輸出端，所述溫度過載保護電路通過熱敏電阻連接所述溫度保護輸出端。
4.根據權利要求3所述的變頻調速器，其特徵在於，所述過電流保護電路包括以下任意一個或多個埠故障信號輸出及使能埠；功率因數校正過流保護輸入埠 ；以及逆變器過流保護輸入埠。
5.根據權利要求2所述的變頻調速器，其特徵在於，所述驅動電路具有逆變器驅動信號輸入端和功率因數校正驅動信號輸入端。
6.根據權利要求5所述的變頻調速器，其特徵在於，所述逆變器驅動信號輸入端包括 上橋臂驅動信號端和下橋臂驅動信號端。
7.一種變頻空調器，其特徵在於，包括上述權利要求1至6中任一項所述的變頻調速 器。
專利摘要本實用新型提供了一種變頻調速器及變頻空調器。該變頻調速器包括功率因數校正電路和帶有逆變器的逆變電路，所述功率因數校正電路和所述逆變電路相集成。本實用新型的變頻空調器包括有上述的變頻調速器。本實用新型與傳統分立器件方案相比，功率器件高度集成，降低了導線上的寄生參數，噪聲電壓也大大降低；各功率器件集成在模塊內同一基板上，提高了生產效率，且增強了模塊的可靠性。
文檔編號H02P27/06GK201956968SQ20112002726
公開日2011年8月31日 申請日期2011年1月26日 優先權日2011年1月26日
發明者張有林, 梁博, 程海松, 薄傳海, 許敏, 馬穎江, 黃輝 申請人:珠海格力電器股份有限公司