CN102761103B

CN102761103B - 压缩机退磁保护电路及退磁保护方法和空调器

Info

Publication number: CN102761103B
Application number: CN2012100450682A
Authority: CN
Inventors: 郑长春; 卓森庆; 游剑波; 黄滔
Original assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Current assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2032-02-24
Also published as: CN102761103A; WO2013123820A1

Abstract

本发明公开了一种压缩机退磁保护电路及退磁保护方法和空调器。其中，压缩机退磁保护电路包括：电流采样模块，用于采集压缩机的相电流；退磁保护模块，与电流采样模块相连接，用于判断电流采样模块采集到的相电流是否大于设定的电流值，并输出判断信号；以及控制模块，与退磁保护模块相连接，用于接收判断信号，并输出与所述判断信号相对应的控制信号至压缩机，以控制压缩机运行或者停机。通过本发明，解决了现有技术中的压缩机退磁保护方案响应速度慢、电路结构复杂的问题，进而达到了提高压缩机退磁保护的响应速度、简化退磁保护电路结构的效果。

Description

压缩机退磁保护电路及退磁保护方法和空调器

技术领域

本发明涉及电路领域，具体而言，涉及一种压缩机退磁保护电路及退磁保护方法和空调器。

背景技术

由于稀土价格的提升，造成变频空调稀土永磁电机成本的大幅上升，为了尽量降低成本，在变频空调器中，越来越多的使用采用铁氧体磁铁材料的电机，即铁氧体永磁电机，相比于稀土永磁电机，铁氧体永磁电机的退磁电流相对较小，如果防护措施不完善，可能导致压缩机在大电流情况下退磁，进而造成压缩机性能下降，退磁严重时甚至会损坏压缩机。

在现有技术中虽然提出了一些压缩机退磁保护方案。目前所采用的压缩机退磁保护电路大多是基于软件中断的处理方式或采用常规的智能功率模块IPM(Intelligent Power Module，简称IPM)过流保护硬件电路的解决方案(如图1所示)，但是，发明人发现：基于软件中断的处理方式退磁保护响应速度慢；常规的智能功率模块的保护方案采用的电器元件多，电路结构复杂、进而造成压缩机退磁保护的保护点精度低。

针对现有技术中的压缩机退磁保护方案响应速度慢、电路结构复杂的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种压缩机退磁保护电路及退磁保护方法和空调器，以解决现有技术中的压缩机退磁保护方案响应速度慢、电路结构复杂的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种压缩机退磁保护电路，包括：电流采样模块，用于采集压缩机的相电流；退磁保护模块，与电流采样模块相连接，用于判断电流采样模块采集到的相电流是否大于设定的电流值，并输判断信号；以及控制模块，与退磁保护模块相连接，用于接收判断信号，并输出与判断信号相对应的控制信号至压缩机，以控制压缩机运行或者停机；温度补偿模块，连接在第一电源与退磁保护模块中用于判断电流采样模块采集到的相电流是否大于设定的电流值的比较器的反相输入端之间，用于检测压缩机的温度；其中，退磁保护模块包括：比较器；第一滤波子模块，连接于电流采样模块和比较器的正相输入端之间；以及第二滤波子模块，连接于比较器的输出端和控制模块之间。

进一步地，电流采样模块包括：第一电阻，第一端连接于三相绕组的第一电流端，第二端连接于第一滤波子模块的输入端；第二电阻，第一端连接于三相绕组的第二电流端，第二端连接于第一滤波子模块的输入端；以及第三电阻，第一端同时连接于三相绕组的第三电流端和第一滤波子模块的输入端，第二端接地。

进一步地，第一滤波子模块包括：第一电容；以及第四电阻，第一端作为第一滤波子模块的输入端与电流采样模块连接，第二端连接于比较器的正相输入端，并且第四电阻的第二端还经由第一电容连接于地。

进一步地，退磁保护模块还包括：第五电阻和第二电容，第五电阻的第一端和第二电容的第一端均连接于比较器的反相输入端，第五电阻的第二端和第二电容的第二端均接地；第六电阻，第一端连接于比较器的反相输入端，第二端连接于第一电源；以及第一二极管和第二二极管，其中，第一二极管的阳极端接地，第一二极管的阴极端和第二二极管的阳极端均连接至第一节点，第二二极管的阴极端连接至第二节点，其中，第一节点为第四电阻的第二端和比较器的正相输入端之间的节点，第二节点为第六电阻的第二端和第一电源之间的节点。

进一步地，控制模块为智能功率模块。

进一步地，第二滤波子模块包括：第七电阻，第一端连接于比较器的输出端，第二端连接于智能功率模块的信号输入端；以及第三电容，第一端连接于智能功率模块的信号输入端，第二端接地。

进一步地，退磁保护模块还包括：第八电阻，第一端连接于比较器的输出端，第二端连接于第二电源。

进一步地，温度补偿模块包括：热敏电阻，第一端与第一电源相连接；以及第九电阻，第一端与热敏电阻的第二端相连接，第二端连接于比较器的反相输入端。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种压缩机退磁保护方法，包括：电流采样模块采集压缩机的相电流；退磁保护模块判断电流采样模块采集到的相电流是否大于设定的电流值，并输出判断信号；以及控制模块接收判断信号，并输出与判断信号相对应的控制信号至压缩机，以控制压缩机运行或者停机，温度补偿模块用于检测压缩机的温度，其中，若电流采样模块采集到的相电流大于设定的电流值，则退磁保护模块输出高电平信号，控制模块接收高电平信号，并输出与高电平信号相对应的控制信号至压缩机，以控制压缩机停机，若电流采样模块采集到的相电流小于或等于设定的电流值，则退磁保护模块输出低电平信号，控制模块接收低电平信号，并输出与低电平信号相对应的控制信号至压缩机，以控制压缩机运行。

进一步地，通过以下公式确定设定的电流值：

，

其中，Ip为设定的电流值，Vcc为退磁保护模块中的第一电源的电压，R2为退磁保护模块中的第六电阻的阻值，R3为退磁保护模块中的第五电阻的阻值，RS3为电流采样模块中的第三电阻的阻值。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种空调器，包括本发明上述内容所提供的任一种压缩机退磁保护电路。

通过本发明，采用包括以下结构的压缩机退磁保护电路：电流采样模块，用于采集压缩机的相电流；退磁保护模块，与电流采样模块相连接，用于判断电流采样模块采集到的相电流是否大于设定的电流值，并输判断信号；以及控制模块，与退磁保护模块相连接，用于接收判断信号，并输出控制信号至压缩机，以控制压缩机运行或者停机，通过采样模块对压缩机的相电流进行采集，在压缩机的相电流大于设定的电流值时，与采样模块相连接的退磁保护模块及时输出相应的判断信号至控制模块，以使控制模块控制压缩机停转，解决了现有技术中的压缩机退磁保护方案响应速度慢、电路结构复杂的问题，进而达到了提高压缩机退磁保护的响应速度、简化退磁保护电路结构的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据现有技术的压缩机退磁保护电路的具体电路原理图；

图2是根据本发明实施例的压缩机退磁保护电路的电路结构框图；

图3是根据本发明第一优选实施例的压缩机退磁保护电路的具体电路原理图；

图4是根据本发明第二优选实施例的压缩机退磁保护电路的具体电路原理图；以及

图5是根据本发明实施例的压缩机退磁保护方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图2是根据本发明实施例的压缩机退磁保护电路的电路结构框图，如图2所示，该实施例的压缩机退磁保护电路包括电流采样模块10、退磁保护模块20和控制模块30。

电流采样模块10，用于采集压缩机的相电流。

退磁保护模块20，与电流采样模块10相连接，用于判断电流采样模块10采集到的相电流是否大于设定的电流值，并输出判断信号。具体地，若电流采样模块10采集到的相电流大于设定的电流值，则退磁保护模块20输出高电平信号；若电流采样模块10采集到的相电流小于或等于设定的电流值，则退磁保护模块20输出低电平信号。

控制模块30，与退磁保护模块20相连接，用于接收判断信号，并输出控制信号至压缩机，以控制压缩机运行或者停机。具体地，若退磁保护模块20输出高电平信号，则控制模块30接收高电平信号，并输出与高电平信号相对应的控制信号至压缩机，以控制压缩机停机；若退磁保护模块20输出低电平信号，则控制模块30接收低电平信号，并输出与低电平信号相对应的控制信号至压缩机，以控制压缩机运行。

在该压缩机退磁保护电路中，通过电流采样模块10对压缩机的相电流进行采集，能够及时判断出压缩机的相电流是否大于压缩机的退磁保护电流(即，设定的电流值)，提高了压缩机退磁保护的精度，在压缩机的相电流大于设定的电流值时，与电流采样模块10相连接的退磁保护模块20及时输出相应的判断信号至控制模块30，以使控制模块30控制压缩机停转，解决了现有技术中的压缩机退磁保护方案响应速度慢、电路结构复杂的问题，进而达到了提高压缩机退磁保护的响应速度、简化退磁保护电路结构和提高压缩机退磁保护精度的效果。

图3是根据本发明第一优选实施例的压缩机退磁保护电路的接线图，如图3所示，本发明第一优选实施例的压缩机退磁保护电路包括电流采样模块10、退磁保护模块20和控制模块30。其中，控制模块30为智能功率模块IPM。

电流采样模块10由三个电阻通过一定的连接关系构成，其中，第一电阻RS1的第一端连接于三相绕组的第一电流端Iu，第二端与退磁保护模块20中的第四电阻R1相连接；第二电阻RS2的第一端连接于三相绕组的第二电流端Iv，第二端与退磁保护模块20中的第四电阻R1相连接；第三电阻RS3的第一端同时连接于三相绕组的第三电流端Iw和退磁保护模块20中的第四电阻R1的一端，第二端接地。采用此种结构的采样电路，由第三电阻RS3作为控制模块30的总电流分流电阻，在第三电阻RS3上能够采样到任意时刻通过压缩机三相绕组电流Iu、Iv、Iw的合成电流I(t)，则通过第三电阻RS3两端的电压值U(t)＝I(t)×RS3，此电压信号通过差分信号线送往下一级电路。

退磁保护模块20中的第四电阻R1作为退磁保护模块20的输入端与电流采样模块10相连接，在退磁保护模块20中，第四电阻R1和第一电容C1构成第一滤波子模块(即，比较器前级滤波电路)，避免信号线上引入的高频干扰使比较器发生误翻转，发生误保护。第三电阻RS3上采样的电压信号U(t)通过此电路滤除高频毛刺干扰后送到电压比较器的同相输入端。

退磁保护模块20中的第一二极管D1的阳极端接地，第一二极管D1的阴极端和第二二极管D2的阳极端均连接至第一节点，第二二极管D2的阴极端连接至第二节点，其中，第一节点为第四电阻R1的第二端和比较器的正相输入端之间的节点，第二节点为第六电阻R2的第二端和第一电源Vcc之间的节点，通过第一二极管D1和第二二极管D2可以滤除信号线上引入的脉冲噪声，保护比较器。

退磁保护参考电路由第六电阻R2、第五电阻R3和第二电容C2构成，第六电阻R2连接第一电源Vcc，比较器反相输入端由第六电阻R2和第五电阻R3分压来输入翻转电压U1，比较器的电源输入端连接电源Vcc1，其中：

，

第二电容C2用于滤除干扰，稳定翻转电压。设：电机发生退磁的电流为某一固定值I，压缩机工作过程中检测到的压缩机相电流的最大峰值电流为Imax，退磁保护电流为IP，为避免退磁保护电路产生误保护，则需满足IP＞Imax，而为避免发生退磁，则需满足IP＜I，即，当Imax、IP和I三者满足Imax＜IP＜I时，退磁保护电路才能起到正常退磁保护的作用。则第一电源Vcc、第六电阻R2、第五电阻R3以及第三电阻RS3应满足的关系可以通过以下推导得出：

因为，比较器的翻转电压U1满足：

Figure 2012100450682100002DEST_PATH_IMAGE003

又因为I＞IP＞Imax，公式两边同乘以RS3，得到：

Imax*RS3＜IP*RS3＜I*RS3 ②

根据电路原理，可设定退磁保护电流Ip为：

将①、③代入②，得：

由于，Imax可实验得出，I为已知值，Vcc在实际电路中也是已知值，因此在进行压缩机退磁保护时或者设计压缩机退磁保护电路时，可通过对RS3、R2、R3的选型确定设定电流(即，退磁保护电流)的大小。

第七电阻R6和第三电容C3构成第二滤波子模块(即，Cin滤波电路)，对由比较器输出的高电平信号进行滤波，避免信号线上引入的高频干扰使IPM模块的Cin引脚误检测到高电平，从而发生误保护。在第七电阻R6和比较器之间的节点连接有与第二电源Vcc2相连接的第八电阻R5。

当通过第三电阻RS3的相电流峰值超过设定的电流保护点时，比较器同相输入端电压高于反相输入端的参考电压，比较器输出高电平信号，此信号经过Cin滤波电路后置高IPM模块的保护引脚Cin，IPM模块立即关断PWM脉宽调制(Pulse-Width Modulation，简称PWM)驱动信号抑制电流继续升高，同时在Fo引脚输出低电平到压缩机驱动芯片，让其停止对IPM模块的PWM驱动信号输出并进行保护停机。

其中，IPM模块：即智能功率模块，连接电机驱动元器件，自带多种保护功能；Cin引脚为IPM模块上的一个保护功能引脚，当它接收到高电平时候，IPM模块自动关断驱动信号，使电机停转；Fo引脚为IPM模块上的一个功能引脚，当模块检测到过流以及欠压时，此引脚自动输出一段低电平。

本发明第一优选实施例的压缩机退磁保护电路可以根据铁氧体压缩机退磁电流I以及压缩机的最大工作电流Imax值的大小，对各元器件参数进行选型，以调节保护电流的大小，实现精确保护。

本发明第一优选实施例的压缩机退磁保护电路解决了现有技术中的压缩机退磁保护方案响应速度慢、电路结构复杂的问题，进而达到了提高压缩机退磁保护的响应速度、简化电路结构的效果。

图4是根据本发明第二优选实施例的压缩机退磁保护电路的接线图，如图4所示，与本发明第一优选实施例的压缩机退磁保护电路相比，二者区别在于，本发明第二优选实施例的压缩机退磁保护电路还包括：温度补偿模块40，由热敏电阻Rntc和第九电阻R4构成，热敏电阻Rntc和第九电阻R4二者串联后，一端连接于第一电源Vcc，一端连接于比较器的反相输入端。热敏电阻Rntc为负温度系数热敏电阻，即，该类型电阻的阻值随温度的升高而下降，本发明第二优选实施例的压缩机退磁保护电路，通过热敏电阻Rntc和第九电阻R4构成退磁保护电路的温度补偿网络。此时，由比较器反相输入参考点电压以及退磁保护电流计算公式知：

，

因为，

Figure 2012100450682100002DEST_PATH_IMAGE007

所以，

当压缩机所处环境温度变高时，Rntc的阻值变小，在第五电阻R3上的分压即比较器参考点电压U1也相应变大，因此退磁保护点Ip被抬高。利用铁氧体压缩机高温退磁电流大于低温退磁电流的特性，并根据压缩机的工作最大电流峰值Imax和压缩机“温度-退磁电流曲线”对电阻R2、R3、R4和Rntc进行选型，实现在不同温度下压缩机退磁保护电流Ip自适应调节的效果。这样可以达到在高温工况下压缩机退磁保护点自动抬高，拓宽高温高负荷下压缩机运转范围，提高整机性能的目的。

从以上的描述中，可以看出，本发明实施例的铁氧体压缩机退磁保护电路实现了如下技术效果：

电路简洁可靠、保护响应速度快、保护点精度高。通过增加温度补偿功能，达到了可根据压缩机所处的环境温度自动补偿保护电流点的优点，对于防止铁氧体压缩机退磁和保证压缩机在高温高负荷工况下稳定运转有显著的效果。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种压缩机退磁保护方法，该方法通过本发明实施例上述内容所提供的任一种压缩机退磁保护电路执行，具体地，如图5所示，压缩机退磁保护方法包括步骤S502至步骤S506：

S502：电流采样模块采集压缩机的相电流。

S504：退磁保护模块判断电流采样模块采集到的相电流是否大于设定的电流值，并输出判断信号。具体地，若电流采样模块采集到的相电流大于设定的电流值，则退磁保护模块输出高电平信号；若电流采样模块采集到的相电流小于或等于设定的电流值，则退磁保护模块输出低电平信号。

S506：控制模块接收判断信号，并输出与判断信号相对应的控制信号至压缩机，以控制压缩机运行或者停机。具体地，若退磁保护模块输出高电平信号，则控制模块接收高电平信号，并输出与高电平信号相对应的控制信号至压缩机，以控制压缩机停机；若退磁保护模块输出低电平信号，则控制模块接收低电平信号，并输出与低电平信号相对应的控制信号至压缩机，以控制压缩机运行。

其中，通过以下公式确定设定的电流值：

，

Ip为设定的电流值，Vcc为退磁保护模块中的第一电源的电压，R2为退磁保护模块中的第六电阻的阻值，R3为退磁保护模块中的第五电阻的阻值，RS3为电流采样模块中的第三电阻的阻值。

通过对压缩机的相电流进行采集，在压缩机的相电流大于设定的电流值时，及时输出相应的判断信号以控制压缩机停转，解决了现有技术中的压缩机退磁保护方案响应速度慢、电路结构复杂的问题，进而达到了提高压缩机退磁保护的响应速度、简化退磁保护电路结构的效果。

此外，本发明实施例还提供了一种空调器，该空调器可以是任何具有本发明实施例所提供的压缩机退磁保护电路的空调器，也可以是任何采用本发明实施例所提供的压缩机退磁保护方法的空调器。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1. 一种压缩机退磁保护电路，其特征在于，包括：

电流采样模块，用于采集压缩机的相电流；

退磁保护模块，与所述电流采样模块相连接，用于判断所述电流采样模块采集到的相电流是否大于设定的电流值，并输出判断信号；以及

控制模块，与所述退磁保护模块相连接，用于接收所述判断信号，并输出与所述判断信号相对应的控制信号至所述压缩机，以控制所述压缩机运行或者停机；

还包括：

温度补偿模块，连接在第一电源与所述退磁保护模块中用于判断所述电流采样模块采集到的相电流是否大于设定的电流值的比较器的反相输入端之间，用于检测所述压缩机的温度；

其中，所述退磁保护模块包括：

比较器；

第一滤波子模块，连接于所述电流采样模块和所述比较器的正相输入端之间；以及

第二滤波子模块，连接于所述比较器的输出端和所述控制模块之间。

2. 根据权利要求1所述的压缩机退磁保护电路，其特征在于，所述电流采样模块包括：

第一电阻，第一端连接于三相绕组的第一电流端，第二端连接于所述第一滤波子模块的输入端；

第二电阻，第一端连接于所述三相绕组的第二电流端，第二端连接于所述第一滤波子模块的输入端；以及

第三电阻，第一端同时连接于所述三相绕组的第三电流端和所述第一滤波子模块的输入端，第二端接地。

3. 根据权利要求2所述的压缩机退磁保护电路，其特征在于，所述第一滤波子模块包括：

第一电容；以及

第四电阻，第一端作为所述第一滤波子模块的输入端与所述电流采样模块连接，第二端连接于所述比较器的正相输入端，并且所述第四电阻的第二端还经由所述第一电容连接于地。

4. 根据权利要求3所述的压缩机退磁保护电路，其特征在于，所述退磁保护模块还包括：

第五电阻和第二电容，所述第五电阻的第一端和所述第二电容的第一端均连接于所述比较器的反相输入端，所述第五电阻的第二端和所述第二电容的第二端均接地；

第六电阻，第一端连接于所述比较器的反相输入端，第二端连接于第一电源；以及

第一二极管和第二二极管，其中，所述第一二极管的阳极端接地，所述第一二极管的阴极端和所述第二二极管的阳极端均连接至第一节点，第二二极管的阴极端连接至第二节点，其中，所述第一节点为所述第四电阻的第二端和所述比较器的正相输入端之间的节点，所述第二节点为所述第六电阻的第二端和所述第一电源之间的节点。

5. 根据权利要求4所述的压缩机退磁保护电路，其特征在于，所述控制模块为智能功率模块。

6. 根据权利要求5所述的压缩机退磁保护电路，其特征在于，所述第二滤波子模块包括：

第七电阻，第一端连接于所述比较器的输出端，第二端连接于所述智能功率模块的信号输入端；以及

第三电容，第一端连接于所述智能功率模块的信号输入端，第二端接地。

7. 根据权利要求6所述的压缩机退磁保护电路，其特征在于，所述退磁保护模块还包括：

第八电阻，第一端连接于所述比较器的输出端，第二端连接于第二电源。

8. 根据权利要求1所述的压缩机退磁保护电路，其特征在于，所述温度补偿模块包括：

热敏电阻，第一端与所述第一电源相连接；以及

第九电阻，第一端与所述热敏电阻的第二端相连接，第二端连接于所述比较器的反相输入端。

9. 一种空调器，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的压缩机退磁保护电路。

10. 一种利用如权利要求1至8任一项所述的压缩机退磁保护电路进行压缩机退磁保护的方法，其特征在于，包括：

电流采样模块采集压缩机的相电流；

退磁保护模块判断所述电流采样模块采集到的相电流是否大于设定的电流值，并输出判断信号；以及

控制模块接收所述判断信号，并输出与所述判断信号相对应的控制信号至所述压缩机，以控制所述压缩机运行或者停机；

温度补偿模块用于检测所述压缩机的温度。

11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，

退磁保护模块判断所述电流采样模块采集到的相电流是否大于设定的电流值，并输出判断信号包括：若所述退磁保护模块判定所述电流采样模块采集到的相电流大于设定的电流值，则所述退磁保护模块输出高电平信号；以及若所述退磁保护模块判定所述电流采样模块采集到的相电流小于或等于设定的电流值，则所述退磁保护模块输出低电平信号，

控制模块接收所述判断信号，并输出与所述判断信号相对应的控制信号至所述压缩机，以控制所述压缩机运行或者停机包括：若所述退磁保护模块输出所述高电平信号，则所述控制模块接收所述高电平信号，并输出与所述高电平信号相对应的控制信号至所述压缩机，以控制所述压缩机停机；以及若所述退磁保护模块输出所述低电平信号，则所述控制模块接收所述低电平信号，并输出与所述低电平信号相对应的控制信号至所述压缩机，以控制所述压缩机运行。