CN103259412B - 一种直流升压变频压缩机使用的直流升压电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流升压变频压缩机使用的直流升压电源，包括：电池、升压模块、整流模块、电源管理模块、输出模块和切换模块，电源管理模块与电池连接，整流模块连接在输出模块上，切换模块与电源管理模块连接，能实现电池直流电源的升压方式可调，不管电池的电压如何变化，都能保证输出的直流电压能满足直流升压变频压缩机正常运转所需的直流电压，其转化效率高，稳定性和可靠性好，耗能低。本发明主要用在直流升压变频压缩机的升压技术中。

Description

一种直流升压变频压缩机使用的直流升压电源

技术领域

本发明涉及直流升压变频压缩机的升压技术领域，尤其涉及一种直流升压变频压缩机使用的直流升压电源。

背景技术

随着生活水平提升，空调已越来越普及。车载空调也已早不是稀奇事，但目前车载空调都是以车载动力直接带动，随着汽车动力的关闭，空调也就不能使用。这就给一些大型集卡类车带来关闭车载动力后的降温问题。全直流变频空调相对于传统的定速空调、交流变频空调，乃至普通的直流变频空调，都具备无可比拟的优越性，全直流变频空调能够将车内的舒适性温度调节的更好，省电效果好。由于车上配备的电池一般输出电压都是12V、24V或48V的直流电，要把车上电池输出的较低直流电压升压到变频压缩机需要的320V的直流电压，车上的全直流变频空调才能正常运行。现有全直流变频空调的直流升压变频压缩机使用的直流升压电源，存在着当电池电压较低后，升压变压器无法把较低电压的直流电升压到直流升压变频压缩机需要的正常工作电压，导致全直流变频空调不能正常运转，进而给使用全直流变频空调的车辆带来损失。

中国专利文献(公告日：2012年7月4日，公告号：CN202309519U)公开了一种直流升压电源电路，包括直流电源、电感、功率因素校正器L6561、晶体场效应管、功率电感和高压整流滤波电路，其中由所述直流电源提供所述L6561所需电压，所述L6561产生方波来振动所述晶体场效应管，功率电感产生吸收、放电，感应出高频尖峰，然后通过所述整流滤波电路后得到直流高压。不足之处在于，上述技术方案的直流升压电源电路，对较低电池电压不能进行较好的升压，且升压方式只有一种，导致电池在不同电压状况下，不可对变压器进行调节。

发明内容

本发明是为了解决现有直流升压电源电路，对较低电池电压不能进行较好的升压，升压方式不可调节的不足，提供一种直流升压变频压缩机使用的直流升压电源，实现升压方式可调，不管电池的电压如何变化，都能保证输出的直流电压能满足直流升压变频压缩机正常运转所需的直流电压。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种直流升压变频压缩机使用的直流升压电源，包括：电池，用于对直流升压变频压缩机提供直流电源；升压模块，用于对PWM逆变模块转换后的交流电进行升压；整流模块，用于把升压模块升压后的交流电转换成满足变频压缩机所需电压的直流电；电源管理模块，用于对电池的电压进行管理；输出模块，用于对整流模块整流后的直流电进行输出；所述电源管理模块的电池电压信息采集端与电池连接，所述整流模块的输出端连接在输出模块上，其特征在于，还包括用于对升压变压器进行变压切换控制的切换模块，所述切换模块与电源管理模块连接；所述升压模块包括若干个升压变压器，并且这若干个升压变压器的输出端串联在一起后，其输出端的一端连接在整流模块输入端的一个端口上，其输出端的另一端连接在切换模块的一个档位接线端头上，并分别在相邻两个升压变压器之间的输出端串联线路上各引出有一根换压导线，换压导线的根数比升压变压器个数少一个，并且这些换压导线依次连接在切换模块的档位接线端头上；所述切换模块的换压刀连接在整流模块输入端的另一个端口上；在每个升压变压器的输入端分别独立连接有一个PWM逆变模块，并且每个PWM逆变模块的控制端与电源管理模块连接；在每个PWM逆变模块的输入端分别独立连接有一个驱动扩流模块，并且每个驱动扩流模块的控制端与电源管理模块连接，每个驱动扩流模块的输入端与电池连接；其中，驱动扩流模块的作用是在电源管理模块的指令下，对电池送来的电流信号进行放大，用于对PWM逆变模块进行驱动；PWM逆变模块的作用是把电池送来的直流电转换成升压模块所需的交流电。能实现电池直流电源的升压方式可调，不管电池的电压如何变化，都能保证输出的直流电压能满足直流升压变频压缩机正常运转所需的直流电压。能把电池输出的低压直流电转换成直流变频空调压缩机工作所需的直流电源，其转化效率高，稳定性和可靠性好，耗能低。

作为优选，所述切换模块的若干个档位接线端头成圆弧形布置在一个半圆环内壁上，所述换压刀转动设在所述半圆环的中心处，并且换压刀的一端与档位接线端头活动接触连接；所述换压刀的转动角度控制器与电源管理模块连接。

作为优选，所述升压变压器共有两个，所述转动角度控制器由开关元件和继电器组成，所述开关元件的一端与继电器连接，开关元件的控制端与电源管理模块连接。

作为优选，还包括一个限流电阻R14，所述开关元件是晶体管，所述晶体管的发射极接地，所述晶体管的集电极与继电器连接，所述晶体管的基极通过限流电阻R14与电源管理模块连接。

作为优选，在整流模块的输出端并联连接有两个有极性电容，并且这两个有极性电容的正极接在整流模块的输出端上，这两个有极性电容的负极接地。

本发明能达到如下效果：

本方案能实现电池直流电源的升压方式可调，不管电池的电压如何变化，都能保证输出的直流电压能满足直流升压变频压缩机正常运转所需的直流电压。能把电池输出的低压直流电转换成直流变频空调压缩机工作所需的直流电源，其转化效率高，稳定性和可靠性好，耗能低。

附图说明

图1是本发明的一种连接示意框图。

图2是本发明连接有两个升压变压器时的一种连接示意框图。

图3是本发明连接有三个升压变压器时的一种连接示意框图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：一种直流升压变频压缩机使用的直流升压电源，如图1、图2所示，包括：电池1，用于对直流升压变频压缩机提供直流电源；升压模块4，用于对PWM逆变模块转换后的交流电进行升压；整流模块5，用于把升压模块升压后的交流电转换成满足变频压缩机所需电压的直流电；电源管理模块6，用于对电池的电压进行管理；输出模块8，用于对整流模块整流后的直流电进行输出；电源管理模块的电池电压信息采集端与电池连接，整流模块的输出端连接在输出模块上，其特征在于，还包括用于对升压变压器进行变压切换控制的切换模块7，切换模块与电源管理模块连接；升压模块包括若干个升压变压器，并且这若干个升压变压器的输出端串联在一起后，其输出端的一端连接在整流模块输入端的一个端口上，其输出端的另一端连接在切换模块的一个档位接线端头上，并分别在相邻两个升压变压器之间的输出端串联线路上各引出有一根换压导线，换压导线的根数比升压变压器个数少一个，并且这些换压导线依次连接在切换模块的档位接线端头上；切换模块的换压刀11连接在整流模块输入端的另一个端口上；在每个升压变压器的输入端分别独立连接有一个PWM逆变模块3，并且每个PWM逆变模块的控制端与电源管理模块连接；在每个PWM逆变模块的输入端分别独立连接有一个驱动扩流模块2，并且每个驱动扩流模块的控制端与电源管理模块连接，每个驱动扩流模块的输入端与电池连接；其中，驱动扩流模块的作用是在电源管理模块的指令下，对电池送来的电流信号进行放大，用于对PWM逆变模块进行驱动；PWM逆变模块的作用是把电池送来的直流电转换成升压模块所需的交流电。

参见图2、图3所示，切换模块有两个或三个档位接线端头10成圆弧形布置在一个半圆环9内壁上，换压刀11转动设在半圆环的中心处，并且换压刀的一端与档位接线端头活动接触连接；换压刀的转动角度控制器与电源管理模块连接。升压变压器共有两个，转动角度控制器由开关元件Q4和继电器12组成，开关元件的一端与继电器连接，开关元件的控制端13与电源管理模块连接。还包括一个限流电阻R14，开关元件是晶体管，晶体管的发射极接地，晶体管的集电极与继电器连接，晶体管的基极通过限流电阻R14与电源管理模块连接。在整流模块的输出端并联连接有C28和C29两个有极性电容,并且这两个有极性电容的正极接在整流模块的输出端上，这两个有极性电容的负极接地。其中C28和C29均为400V/47uF的有极性电容。这两有极性电容具有隔直流电的作用，还具有滤波、去耦、整流和储能的作用，是阻止直流通过而让交流通过，完全过滤出交了，为变频压缩机提供完全的直流电。

工作原理为：电源管理模块2对电池1的电压进行管理，驱动扩流模块2、PWM逆变模块3和切换模块7在电源管理模块6的指令下进行工作，将电池1的直流电经驱动扩流模块2对直流电进行放大，增加对PWM逆变模块3的驱动能力，然后再通过PWM逆变模块3进行脉宽调制控制，将电池的直流电逆变成交流电，然后用升压模块4对交流电进行升压，把升压后的交流电通过整流模块5转变成直流电，经过整流模块的桥式整流电路稳压后，再把直流电送入到输出模块8，由输出模块8输出满足变频压缩机所需的320V的直流电压。电压管理单元，不仅可对电池的电压进行采集，还可以对电池的过载进行保护。通过电源管理模块对电池的电压信号进行采集，还对采集后的电池电压的高低进行判断，并根据判断结果发出相应指令。驱动扩流模块的控制信号由电源管理模块模块进行控制，进而控制了PWM逆变模块脉宽调制的控制信号。

现以升压模块设有两个升压变压器为例进行说明，如图2所示，电源管理模块对两个驱动扩流模块是否在工作进行控制，电源管理模块对两个PWM逆变模块是否在工作进行控制，电源管理模块对切换模块的换压刀与哪一个档位接线端头接触连接进行控制。

当电源管理模块监测到电池的电压在正常范围内时，电源管理模块分别对驱动扩流模块、PWM逆变模块和切换模块发出正常电压工作的指令。让切换模块的换压刀与第一个档位接线端头接触连接，让第一个驱动扩流模块处于工作状态，让第一个PWM逆变模块处于工作状态；此时就只有第一个升压模块在工作。即此时的电源管理模块让第二个驱动扩流模块不工作，让第二个PWM逆变模块不工作，进而让第二个升压模块不工作。此时电池的电压仅仅通过第一个升压模块升压后输出。

当电源管理模块监测到电池的电压低于设定值时，电源管理模块对第二个驱动扩流模块发出工作的指令，同时电源管理模块也分别对PWM逆变模块和切换模块发出工作的指令，此时切换模块的换压刀与第二个档位接线端头接触连接。当换压刀与第二个档位接线端头接触连接后，就把升压模块的两个升压变压器的输出端串联了起来。电源管理模块对三极管Q4输出高电平指令，即此时三极管Q4导通，继电器12线圈吸合，继电器的触点切换到第二档位接线端头，由第一升压变压器和第二升压变压器同时对交流电进行升压。两个升压变压器的输出端串联后会增强变压效果，能把较低电压升压到较高的电压。因此，通过串联升压变压器的输出端，能够把电池处于电压的电压升压到全直流空调的变频压缩机所需的直流电压。

当电源管理模块监测到电池的电压高于设定值时，电源管理模块分别对驱动扩流模块、PWM逆变模块和切换模块发出指令，让切换模块的换压刀与第一个档位接线端头接触连接，让第一个驱动扩流模块处于工作状态，让第一个PWM逆变模块处于工作状态；即让第二个驱动扩流模块不工作，让第二个PWM逆变模块不工作，进而让第二个升压模块不工作。电源管理模块对三极管Q4输出低电平指令，即此时三极管Q4不导通，继电器12线圈释放，继电器的触点切换到第一档位接线端头，由第一升压变压器单独进行升压。

通过电源管理模块监测到的电池的电压，并又电源管理模块分别对驱动扩流模块、PWM逆变模块和切换模块发出相应的工作指令，实现输出电压的合理调节，进而实现电池电压不管是处于高电压状态、还是处于低电压状态以及正常状态，均能够对让电池输出稳定可靠的满足变频压缩机所需的直流电压。第一升压变压器是开环控制，作用是效率高。第二变压器是闭环控制，精确度高，有反馈。

如图3所示，图3是在图2的基础上增加了一个驱动扩流模块、增加了一个PWM逆变模块、增加了一个升压模块，并在切换模块的半圆环9内壁上增加了一个档位接线端头。其电路连接相同，如把升压模块的升压变压器输出端串联起来。这样也就相当于增加了一个升压变压器，当电池的电压比较低时，就可以把三个升压变压器串联起来使用，从而获得满足输出需要的稳定的直流电压。

同理，还可以在电路中增加若干个PWM逆变模块、增加若干个升压模块、增加了若干个档位接线端头。把这些升压模块的升压变压器输出端都串联起来，就相当于增加了若干个升压变压器，当电池的电压非常低时，也可以获得满足输出需要的稳定的直流电压。能实现电池直流电源的升压方式可调，不管电池的电压如何变化，都能保证输出的直流电压能满足直流升压变频压缩机正常运转所需的直流电压。能把电池输出的低压直流电转换成直流变频空调压缩机工作所需的直流电源，其转化效率高，稳定性和可靠性好，耗能低。

上面结合附图描述了本发明的实施方式，但实现时不受上述实施例限制，本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变化或修改。

Claims (5)

1.一种直流升压变频压缩机使用的直流升压电源，包括：电池(1)，用于对直流升压变频压缩机提供直流电源；升压模块(4)，用于对PWM逆变模块转换后的交流电进行升压；整流模块(5)，用于把升压模块升压后的交流电转换成满足变频压缩机所需电压的直流电；电源管理模块(6)，用于对电池的电量进行管理；输出模块(8)，用于对整流模块整流后的直流电进行输出；所述电源管理模块的电池电量信息采集端与电池连接，所述整流模块的输出端连接在输出模块上，其特征在于，还包括用于对升压变压器进行变压切换控制的切换模块(7)，所述切换模块与电源管理模块连接；所述升压模块包括若干个升压变压器，并且这若干个升压变压器的输出端串联在一起后，其输出端的一端连接在整流模块输入端的一个端口上，其输出端的另一端连接在切换模块的一个档位接线端头上，并分别在相邻两个升压变压器之间的输出端串联线路上各引出有一根换压导线，换压导线的根数比升压变压器个数少一个，并且这些换压导线依次连接在切换模块的档位接线端头上；所述切换模块的换压刀连接在整流模块输入端的另一个端口上；在每个升压变压器的输入端分别独立连接有一个PWM逆变模块(3)，并且每个PWM逆变模块的控制端与电源管理模块连接；在每个PWM逆变模块的输入端分别独立连接有一个驱动扩流模块(2)，并且每个驱动扩流模块的控制端与电源管理模块连接，每个驱动扩流模块的输入端与电池连接；其中，驱动扩流模块的作用是在电源管理模块的指令下，对电池送来的电流信号进行放大，用于对PWM逆变模块进行驱动；PWM逆变模块的作用是把电池送来的直流电转换成升压模块所需的交流电。

2.根据权利要求1所述的一种直流升压变频压缩机使用的直流升压电源，其特征在于，所述切换模块的若干个档位接线端头成圆弧形布置在一个半圆环内壁上，所述换压刀转动设在所述半圆环的中心处，并且换压刀的一端与档位接线端头活动接触连接；所述换压刀的转动角度控制器与电源管理模块连接。

3.根据权利要求2所述的一种直流升压变频压缩机使用的直流升压电源，其特征在于，所述升压变压器共有两个，所述转动角度控制器由开关元件和继电器组成，所述开关元件的一端与继电器连接，开关元件的控制端与电源管理模块连接。

4.根据权利要求3所述的一种直流升压变频压缩机使用的直流升压电源，其特征在于，还包括一个限流电阻(R14)，所述开关元件是晶体管，所述晶体管的发射极接地，所述晶体管的集电极与继电器连接，所述晶体管的基极通过限流电阻(R14)与电源管理模块连接。

5.根据权利要求1或4所述的一种直流升压变频压缩机使用的直流升压电源，其特征在于，在整流模块的输出端并联连接有两个有极性电容，并且这两个有极性电容的正极接在整流模块的输出端上，这两个有极性电容的负极接地。