CN103940060B - 空调系统和空调系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调系统和空调系统的控制方法，开关模块的输入端连接市电电网，输出端连接第一PFC模块和第二PFC模块的输入端，开关模块的控制端与控制单元连接；第一PFC模块和第二PFC模块的输出端与第一逆变器和第二逆变器的输入端连接，第一PFC模块和第二PFC模块的控制端与控制单元连接；第一逆变器的输出端与压缩机连接，第二逆变器的输出端与室外风机连接，第一逆变器和第二逆变器的控制端与控制单元连接。本发明还公开了一种空调系统的控制方法。采用本发明所公开的方案，实现了空调系统在较宽的电压范围内运行，避免了空调系统在电压过低时限频运行的问题，从而保证了空调制热、制冷能力的充分发挥。

Description

空调系统和空调系统的控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及空调系统和空调系统的控制方法。

背景技术

目前，普通家用空调器设计时能够保证的正常工作电压范围，国内通常在150V到242V之间，国外通常在150V到253V之间，在电压过低或者过高的情况下，空调器则不能正常工作，从而影响空调器的制冷制热效果。在国外一些国家或地区及我国的一些偏远农村地区，由于电力紧张和乡镇电网不稳定等客观问题的存在，用户电网供应电压变化范围较大，电压往往低于150V或者高于260V，对于这种不稳定的电源电压供电且没有稳压器的情况下，普通空调器是无法正常启动或运行的。当电网电压过低时，现有的空调器为了避免PFC电路出现过热现象，不得不采取限制压缩机高频运行的方法，这样就产生了空调制热、制冷能力不足的问题，影响了空调的舒适性。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供空调系统和空调系统的控制方法，旨在避免空调系统在电压过低时限频运行的问题，保证空调制热、制冷能力的充分发挥。

为实现上述目的，本发明提供的一种空调系统，包括压缩机和室外风机，还包括开关模块、第一PFC模块、第二PFC模块、控制单元、第一逆变器和第二逆变器，其中：

所述开关模块的输入端连接市电电网，输出端连接所述第一PFC模块和第二PFC模块的输入端，开关模块的控制端与所述控制单元连接；

所述第一PFC模块和第二PFC模块的输出端相互连接，且与所述第一逆变器和第二逆变器的输入端连接，第一PFC模块和第二PFC模块的控制端与所述控制单元连接；

所述第一逆变器的输出端与所述压缩机连接，所述第二逆变器的输出端与所述室外风机连接，所述第一逆变器和第二逆变器的控制端与控制单元连接；

空调系统还包括室内机，所述室内机与控制单元连接。

优选地，所述第一PFC模块为PFC，所述第二PFC模块为升压型PFC。

优选地，所述开关模块包括第一开关和第二开关，所述第一开关和第二开关的输入端连接市电电网，第一开关和第二开关的控制端连接所述控制单元；所述第一开关的输出端与所述第一PFC模块连接，所述第二开关的输出端与所述第二PFC模块连接。

优选地，所述开关模块包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端连接所述第一PFC模块，所述第二输出端连接所述第二PFC模块。

优选地，所述第一PFC模块包括整流器、第一电感、第一开关管、第一二极管和第一电容，其中：

所述整流器的输入端与市电电网连接，整流器的输出端的正极与所述第一电感的一端连接，第一电感的另一端连接所述第一开关管的集电极和所述第一二极管的阳极，第一二极管的阴极与所述第一电容的正极连接，整流器的输出端的负极与所述第一开关管的发射极和所述第一电容的负极连接。

优选地，所述第二PFC模块包括第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第二电感、第二开关管、第三开关管、第二电容和第三电容，其中：

所述第二电感的一端与市电电网连接，第二电感的另一端连接所述第二二极管的阳极和第三二极管的阴极，所述第二二极管的阴极与所述第二开关管的集电极和第四二极管的阳极连接，所述第三二极管的阳极与所述第三开关管的发射极和第五二极管的阴极连接，所述第二开关管的发射极连接所述第三开关管的集电极、市电电网、第二电容的负极和第三电容的正极连接，第四二极管的阴极与所述第二电容的正极连接，第五二极管的阳极与第三电容的负极连接。

优选地，所述开关模块为继电器、晶闸管、MOSFET或IGBT；所述第一开关管、第二开关管和第三开关管为MOSFET或IGBT。

本发明进一步提供一种空调系统的控制方法，包括步骤：

控制单元检测市电电网输入的电网电压；

比较所述电网电压与预置的电压阈值，并根据比较的结果控制开关模块闭合和/或断开；

启动第一PFC模块或第二PFC模块，为空调系统供电。

优选地，所述比较电网电压与预置的电压阈值，并根据比较的结果控制开关模块闭合和/或断开的步骤包括：

当所述电网电压大于等于预置的电压阈值时，控制所述开关模块的输入端与第一输出端闭合，第二输出端断开；或，控制所述开关模块的第一开关闭合，第二开关断开；

当所述电网电压小于预置的电压阈值时，控制所述开关模块的输入端与第二输出端闭合，第一输出端断开；或，控制所述开关模块的第二开关闭合，第一开关断开。

优选地，所述启动第一PFC模块或第二PFC模块，为空调系统供电的步骤包括：

当所述电网电压大于等于预置的电压阈值时，启动所述第一PFC模块为空调系统供电；

当所述电网电压小于预置的电压阈值时，启动所述第二PFC模块为空调系统供电。

本发明通过将开关模块的输入端与市电电网连接，市电电网输入电网电压至开关模块，控制单元检测电网电压的大小，根据电网电压与预置的电压阈值的大小关系，控制单元控制开关模块的相应输出端闭合和/或关闭，并控制相应的第一PFC模块或第二PFC模块启动，为空调系统供电，实现了空调系统在较宽的电压范围内运行，避免了空调系统在电压过低时限频运行的问题，从而保证了空调制热、制冷能力的充分发挥。

附图说明

图1为本发明空调系统第一实施例的结构示意图；

图2为本发明空调系统第二实施例的结构示意图；

图3为本发明空调系统的第一PFC模块的结构示意图；

图4为本发明空调系统的第二PFC模块第一种实施方式的结构示意图；

图5为本发明空调系统的第二PFC模块第二种实施方式的结构示意图；

图6为本发明空调系统的控制方法一实施例的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种空调系统。

参照图1和图2，图1为本发明空调系统第一实施例的结构示意图；图2为本发明空调系统第二实施例的结构示意图。

在一实施例中，该空调系统包括压缩机10和室外风机20，还包括开关模块30、第一PFC模块40、第二PFC模块50、控制单元60、第一逆变器70和第二逆变器80，其中：

开关模块30的输入端连接市电电网，市电电网输入电网电压至开关模块30；开关模块30的输出端连接第一PFC模块40的输入端和第二PFC模块50的输入端，开关模块30的控制端与控制单元60连接，控制单元60可根据电网电压的大小控制开关模块30的闭合和/或断开；本实施例中，开关模块30可以为继电器、晶闸管、MOSFET或IGBT等；

第一PFC模块40和第二PFC模块50的输出端相互连接，且与第一逆变器70的输入端和第二逆变器80的输入端连接，第一PFC模块40和第二PFC模块50的控制端与控制单元60连接，控制单元60可根据电网电压的大小控制第一PFC模块40或第二PFC模块50启动，以对电网电压进行功率因数校正，为空调系统供电；本实施例中，该第一PFC模块40为PFC，第二PFC模块50为升压型PFC；

第一逆变器70的输出端与压缩机10连接，第二逆变器70的输出端与室外风机20连接，第一逆变器70和第二逆变器80的控制端与控制单元60连接；当控制单元60控制相应的PFC模块启动后，第一逆变器70或第二逆变器80将对应的PFC模块输出端输出的直流电压转换为交流电压，直接供给压缩机10或室外风机20工作。

本实施例中，空调系统还包括室内机90，该室内机90与控制单元60连接。

市电电网通过开关模块30的输入端向开关模块30输入电网电压，控制单元60检测电网电压的大小，根据电网电压与预置的电压阈值的大小关系，控制单元60控制开关模块30的相应输出端闭合和/或关闭，并控制相应的第一PFC模块40或第二PFC模块50启动，为空调系统供电。本实施例中，预置的电压阈值为一临界值，即在电网电压达到该值时和未达到该值时分别控制不同的PFC模块为空调系统供电，该电压阈值的大小可以根据不同的空调系统的性能进行不同的设置。

本实施例通过将开关模块30的输入端与市电电网连接，市电电网输入电网电压至开关模块30，控制单元60检测电网电压的大小，根据电网电压与预置的电压阈值的大小关系，控制单元60控制开关模块30的相应输出端闭合和/或关闭，并控制相应的第一PFC模块40或第二PFC模块50启动，为空调系统供电，实现了空调系统在较宽的电压范围内运行，避免了空调系统在电压过低时限频运行的问题，从而保证了空调制热、制冷能力的充分发挥。

进一步地，如图1所示，开关模块30包括第一开关31和第二开关32，第一开关31和第二开关32的输入端相互连接并且连接市电电网，第一开关31和第二开关32的控制端连接控制单元60；第一开关31的输出端与第一PFC模块40连接，第二开关32的输出端与第二PFC模块50连接。

市电电网通过第一开关31和第二开关32的输入端向开关模块30输入电网电压，控制单元60检测电网电压的大小，当电网电压达到预置的电压阈值，即电网电压大于等于该电压阈值时，控制单元60控制第一开关31闭合，第二开关32断开，并控制与第一开关31的输出端连接的第一PFC模块40启动，通过第一PFC模块40为空调系统供电；当电网电压小于电压阈值时，控制单元60控制第一开关31断开，第二开关32闭合，并控制与第二开关32的输出端连接的第二PFC模块50启动，将较低的电网电压升高到所需要的直流母线电压，从而通过第二PFC模块50为空调系统供电。

如图2所示，开关模块30包括第一输出端33和第二输出端34，第一输出端33连接第一PFC模块40，第二输出端34连接第二PFC模块50。

市电电网通过开关模块30的输入端向开关模块30输入电网电压，控制单元60检测电网电压的大小，当电网电压达到预置的电压阈值，即电网电压大于等于该电压阈值时，控制单元60控制开关模块30的输入端和第一输出端33闭合，第二输出端34断开，并控制与第一输出端33连接的第一PFC模块40启动，通过第一PFC模块40为空调系统供电；当电网电压小于电压阈值时，控制单元60控制开关模块30的输入端和第二输出端34闭合，第一输出端33断开，并控制与第二输出端34连接的第二PFC模块50启动，将较低的电网电压升高到所需要的直流母线电压，从而通过第二PFC模块50为空调系统供电。

参照图3，图3为本发明空调系统的第一PFC模块的结构示意图。

在上述实施例中，第一PFC模块40包括整流器41、第一电感42、第一开关管43、第一二极管44和第一电容45，其中：

整流器41的输入端与市电电网连接，整流器41的输出端的正极与第一电感42的一端连接，第一电感41的另一端连接第一开关管43的集电极和第一二极管44的阳极，第一二极管44的阴极与第一电容45的正极连接，整流器41的输出端的负极与第一开关管43的发射极和第一电容45的负极连接。本实施例中，第一开关管43可为MOSFET或IGBT等。当控制单元60控制第一PFC模块40启动后，通过该第一PFC模块40进行功率因数校正，并为空调系统供电。

参照图4和图5，图4为本发明空调系统的第二PFC模块的结构示意图；图5为本发明空调系统的第二PFC模块第二种实施方式的结构示意图。

在上述实施例中，第二PFC模块50包括第二二极管51、第三二极管52、第四二极管53、第五二极管54、第二电感55、第二开关管56、第三开关管57、第二电容58和第三电容59，其中：

第二电感55的一端与市电电网连接，第二电感55的另一端连接第二二极管51的阳极和第三二极管52的阴极，第二二极管51的阴极与第二开关管56的集电极和第四二极管53的阳极连接，第三二极管52的阳极与第三开关管57的发射极和第五二极管54的阴极连接，第二开关管56的发射极连接第三开关管57的集电极、市电电网、第二电容58的负极和第三电容59的正极连接，第四二极管53的阴极与第二电容58的正极连接，第五二极管54的阳极与第三电容59的负极连接。本实施例中，第二开关管56和第三开关管57可为MOSFET或IGBT等。当控制单元60控制第二PFC模块50启动后，通过该第二PFC模块50进行功率因数校正，并为空调系统供电。

本发明进一步提供一种空调系统的控制方法。

参照图6，图6为本发明空调系统的控制方法一实施例的流程示意图。

在一实施例中，空调系统的控制方法，包括步骤：

S10，控制单元检测市电电网输入的电网电压；

本实施例中，空调系统包括压缩机10和室外风机20，还包括开关模块30、第一PFC模块40、第二PFC模块50、控制单元60、第一逆变器70和第二逆变器80。市电电网通过开关模块30的输入端向开关模块30输入电网电压，通过与开关模块30的控制端连接的控制单元60，检测所输入的电网电压的大小。

S20，比较电网电压与预置的电压阈值，并根据比较的结果控制开关模块闭合和/或断开；

S30，启动第一PFC模块或第二PFC模块，为空调系统供电。

检测到电网电压的大小后，控制单元60比较电网电压与预置的电压阈值，并根据电网电压与预置的电压阈值的大小关系，控制开关模块30的相应输出端闭合和/或关闭，并控制相应的第一PFC模块40或第二PFC模块50启动，为空调系统供电。本实施例中，预置的电压阈值为一临界值，即在电网电压达到该值时和未达到该值时分别控制不同的PFC模块为空调系统供电，该电压阈值的大小可以根据不同的空调系统的性能进行不同的设置。

本实施例通过控制单元60检测市电电网通过空调系统的开关模块30所输入的电网电压的大小，根据电网电压与预置的电压阈值的大小关系，控制单元60控制开关模块30的相应输出端闭合和/或关闭，并控制相应的第一PFC模块40或第二PFC模块50启动，为空调系统供电，实现了空调系统在较宽的电压范围内运行，避免了空调系统在电压过低时限频运行的问题，从而保证了空调制热、制冷能力的充分发挥。

在上述实施例中，步骤S20具体包括：

当电网电压大于等于预置的电压阈值时，控制开关模块的输入端与第一输出端闭合，第二输出端断开；或，控制开关模块的第一开关闭合，第二开关断开；

当电网电压小于预置的电压阈值时，控制开关模块的输入端与第二输出端闭合，第一输出端断开；或，控制开关模块的第二开关闭合，第一开关断开。

步骤S30具体包括：

当电网电压大于等于预置的电压阈值时，启动第一PFC模块为空调系统供电；

当电网电压小于预置的电压阈值时，启动第二PFC模块为空调系统供电。

本实施例中，开关模块30可包括第一开关31和第二开关32，第一开关31和第二开关32的输入端相互连接并且连接市电电网，第一开关31和第二开关32的控制端连接控制单元60；第一开关31的输出端与第一PFC模块40连接，第二开关32的输出端与第二PFC模块50连接。

市电电网通过第一开关31和第二开关32的输入端向开关模块30输入电网电压，当控制单元60检测到电网电压大于等于电压阈值时，控制第一开关31闭合，第二开关32断开，并控制与第一开关31的输出端连接的第一PFC模块40启动，通过第一PFC模块40为空调系统供电；当电网电压小于电压阈值时，控制单元60控制第一开关31断开，第二开关32闭合，并控制与第二开关32的输出端连接的第二PFC模块50启动，将较低的电网电压升高到所需要的直流母线电压，从而通过第二PFC模块50为空调系统供电。

开关模块30也可包括第一输出端33和第二输出端34，第一输出端33连接第一PFC模块40，第二输出端34连接第二PFC模块50。

市电电网通过开关模块30的输入端向开关模块30输入电网电压，控制单元60检测电网电压的大小，当控制单元60检测到电网电压大于等于电压阈值时，控制单元60控制开关模块30的输入端和第一输出端33闭合，第二输出端34断开，并控制与第一输出端33连接的第一PFC模块40启动，通过第一PFC模块40为空调系统供电；当电网电压小于电压阈值时，控制单元60控制开关模块30的输入端和第二输出端34闭合，第一输出端33断开，并控制与第二输出端34连接的第二PFC模块50启动，将较低的电网电压升高到所需要的直流母线电压，从而通过第二PFC模块50为空调系统供电。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种空调系统，包括压缩机和室外风机，其特征在于，还包括开关模块、第一PFC模块、第二PFC模块、控制单元、第一逆变器和第二逆变器，其中：

所述开关模块的输入端连接市电电网，输出端连接所述第一PFC模块和第二PFC模块的输入端，开关模块的控制端与所述控制单元连接；

所述第一PFC模块和第二PFC模块的输出端相互连接，且与所述第一逆变器和第二逆变器的输入端连接，第一PFC模块和第二PFC模块的控制端与所述控制单元连接；

所述第一逆变器的输出端与所述压缩机连接，所述第二逆变器的输出端与所述室外风机连接，所述第一逆变器和第二逆变器的控制端与控制单元连接；

空调系统还包括室内机，所述室内机与控制单元连接。

2.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述第一PFC模块为PFC，所述第二PFC模块为升压型PFC。

3.如权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述开关模块包括第一开关和第二开关，所述第一开关和第二开关的输入端连接市电电网，第一开关和第二开关的控制端连接所述控制单元；所述第一开关的输出端与所述第一PFC模块连接，所述第二开关的输出端与所述第二PFC模块连接。

4.如权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述开关模块包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端连接所述第一PFC模块，所述第二输出端连接所述第二PFC模块。

5.如权利要求3或4所述的空调系统，其特征在于，所述第一PFC模块包括整流器、第一电感、第一开关管、第一二极管和第一电容，其中：

所述整流器的输入端与市电电网连接，整流器的输出端的正极与所述第一电感的一端连接，第一电感的另一端连接所述第一开关管的集电极和所述第一二极管的阳极，第一二极管的阴极与所述第一电容的正极连接，整流器的输出端的负极与所述第一开关管的发射极和所述第一电容的负极连接。

6.如权利要求5所述的空调系统，其特征在于，所述第二PFC模块包括第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第二电感、第二开关管、第三开关管、第二电容和第三电容，其中：

所述第二电感的一端与市电电网连接，第二电感的另一端连接所述第二二极管的阳极和第三二极管的阴极，所述第二二极管的阴极与所述第二开关管的集电极和第四二极管的阳极连接，所述第三二极管的阳极与所述第三开关管的发射极和第五二极管的阴极连接，所述第二开关管的发射极连接所述第三开关管的集电极、市电电网、第二电容的负极和第三电容的正极连接，第四二极管的阴极与所述第二电容的正极连接，第五二极管的阳极与所述第三电容的负极连接。

7.如权利要求6所述的空调系统，其特征在于，所述开关模块为继电器、晶闸管、MOSFET或IGBT；所述第一开关管、第二开关管和第三开关管为MOSFET或IGBT。

8.一种如权利要求1所述的空调系统的控制方法，其特征在于，包括步骤：

控制单元检测市电电网输入的电网电压；

比较所述电网电压与预置的电压阈值，并根据比较的结果控制开关模块闭合和/或断开；

启动第一PFC模块或第二PFC模块，为空调系统供电。

9.如权利要求8所述的空调系统的控制方法，其特征在于，所述比较电网电压与预置的电压阈值，并根据比较的结果控制开关模块闭合和/或断开的步骤包括：

当所述电网电压大于等于预置的电压阈值时，控制所述开关模块的输入端与第一输出端闭合，第二输出端断开；或，控制所述开关模块的第一开关闭合，第二开关断开；

当所述电网电压小于预置的电压阈值时，控制所述开关模块的输入端与第二输出端闭合，第一输出端断开；或，控制所述开关模块的第二开关闭合，第一开关断开。

10.如权利要求8或9所述的空调系统的控制方法，其特征在于，所述启动第一PFC模块或第二PFC模块，为空调系统供电的步骤包括：

当所述电网电压大于等于预置的电压阈值时，启动所述第一PFC模块为空调系统供电；

当所述电网电压小于预置的电压阈值时，启动所述第二PFC模块为空调系统供电。