CN104134981A - 用于空调器的过电压保护装置、过电压保护方法及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于空调器的过电压保护装置，其包括：PTC热敏电阻；可控开关，可控开关与PTC热敏电阻并联；采样整流器输出的直流电压的电压采样器；电解电容；实时检测环境温度的温度检测器；控制模块，控制模块在直流电压大于预设安全电压时控制可控开关断开以使PTC热敏电阻串入供电回路，以及当压缩机的运行频率小于等于第一预设频率时，控制模块根据当前环境温度获取安全恢复电压，并在直流电压小于所述安全恢复电压时，控制可控开关闭合以使PTC热敏电阻短路。该过电压保护装置能够在输入的交流电的电压过高时进行过电压保护，避免空调器中的电子元件因过电压而损坏。本发明还公开了一种空调器和一种空调器的过电压保护方法。

Description

用于空调器的过电压保护装置、过电压保护方法及空调器

技术领域

本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种用于空调器的过电压保护装置以及一种具有该过电压保护装置的空调器和一种空调器的过电压保护方法。

背景技术

目前，在变频空调器通过交流市电供电时，交流市电经过整流滤波电路转换成直流电后供给IPM模块。

然而，由于交流电网存在电压波动，会导致输入到整流电路的交流市电的电压变高，从而整流电路输出的直流电的电压也会相应变高，由于高压滤波电容、IPM模块等器件其承受的耐压安全值是一定的，当这些器件的工作电压超过其最高承受的耐压值时便会引起这些器件的工作性能降低甚至损坏。例如高压滤波电容的参数为400UF/400V，在交流电网不稳定的时候，如交流市电的电压发生大的升高导致加载在此电容上的电压超过400V后一段时间会引起其电容量下降甚至击穿短路而损坏。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种用于空调器的过电压保护装置，能够在输入的交流电的电压过高时进行过电压保护，避免空调器中的电子元件因过电压而损坏。

本发明的第二个目的在于提出一种空调器。本发明的第三个目的在于提出一种空调器的过电压保护方法。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的一种用于空调器的过电压保护装置，包括：正温度系数PTC热敏电阻，所述PTC热敏电阻串联在输入的交流电的一端与所述空调器中的整流器的第一输入端之间；可控开关，所述可控开关与所述PTC热敏电阻并联；采样所述整流器输出的直流电压的电压采样器，所述电压采样器连接在所述整流器的第一输出端与第二输出端之间；电解电容，所述电解电容并联在所述整流器的第一输出端与第二输出端之间；实时检测环境温度的温度检测器；以及控制模块，所述控制模块分别与所述可控开关的控制端、所述电压采样器和所述温度检测器相连，所述控制模块在所述电压采样器采样到的所述直流电压大于预设安全电压时控制所述可控开关断开以使所述PTC热敏电阻串联到所述交流电的一端与所述整流器的第一输入端之间，并且所述控制模块通过控制所述空调器中的IPM模块调节所述空调器中的压缩机的运行频率以调节所述直流电压，以及当所述压缩机的运行频率小于等于第一预设频率时，所述控制模块根据当前环境温度获取安全恢复电压，并在所述直流电压小于所述安全恢复电压时，所述控制模块控制所述可控开关闭合以使所述PTC热敏电阻短路。

根据本发明实施例提出的用于空调器的过电压保护装置，在电压采样器采样到整流器输出的直流电压大于预设安全电压时，控制模块控制可控开关断开，这样PTC热敏电阻接入交流电的供电回路，从而使得输入的交流电过高的电压被PTC热敏电阻承担，避免因输入的交流电的电压过高而导致空调器中电子元件的损坏。并且，控制模块通过控制空调器中的IPM模块以调节空调器中的压缩机的运行频率，从而调节直流电压的大小，以及当压缩机的运行频率小于等于第一预设频率时，控制模块根据当前环境温度获取安全恢复电压，并在直流电压小于安全恢复电压时，控制模块控制可控开关闭合以使PTC热敏电阻短路。因此，本发明实施例的用于空调器的过电压保护装置能够大大提高整个空调器的变频控制电路的可靠性，保证空调器正常、安全、稳定、可靠运行。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块中预设有PTC热敏电阻在居里温度点的回落阻值与环境温度对应表，所述控制模块根据所述当前环境温度查询所述对应表以获得对应所述当前环境温度的所述PTC热敏电阻在居里温度点的回落阻值，并根据所述回落阻值计算所述安全恢复电压。

根据本发明的一个实施例，所述电压采样器包括：串联的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述整流器的第一输出端相连，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端与所述整流器的第二输出端相连，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端之间具有第一节点，所述第一节点与所述控制模块相连。

其中，所述可控开关可以为继电器。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块包括：控制器，所述控制器与所述第一节点相连；第三电阻，所述第三电阻的一端与所述控制器相连；第一三极管，所述第一三极管的基极与所述第三电阻的另一端相连，所述第一三极管的集电极与所述继电器中的线圈的一端相连，所述继电器中的线圈的另一端与第一预设电压的电源相连，所述继电器中的开关的一端和另一端并联在所述PTC热敏电阻的两端；第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第一三极管的发射极相连，所述第四电阻的另一端接地；第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述第一三极管的集电极相连，所述第一二极管的阴极与所述第一预设电压的电源相连。

并且，所述的用于空调器的过电压保护装置，还包括：供电电路，所述供电电路并联在所述第一电阻的一端与所述第二电阻的另一端，所述供电电路为所述继电器提供所述第一预设电压的电源，并为所述控制器提供第二预设电压的电源，其中，所述第二预设电压小于所述第一预设电压。

在本发明的实施例中，在所述整流器的第一输出端与所述第一电阻的一端之间还串联有电抗器。

此外，本发明的实施例还提出了一种空调器，其包括上述的用于空调器的过电压保护装置。

根据本发明实施例的空调器，在输入的交流电的电压过高时，通过过电压保护装置使得输入的交流电过高的电压被PTC热敏电阻承担，避免因输入的交流电的电压过高而导致空调器中电子元件的损坏，可靠性得到了大大提高，并且能够正常稳定地运行。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例还提出了一种空调器的过电压保护方法，其中，该空调器包括上述的用于空调器的过电压保护装置，该空调器的过电压保护方法包括以下步骤：采样所述整流器输出的直流电压；在所述直流电压大于预设安全电压时控制所述可控开关断开以使所述PTC热敏电阻串联到所述交流电的一端与所述整流器的第一输入端之间，并且通过控制所述空调器中的IPM模块调节所述空调器中的压缩机的运行频率以调节所述直流电压；实时检测环境温度；当所述压缩机的运行频率小于等于第一预设频率时，根据当前环境温度获取安全恢复电压，并在所述直流电压小于所述安全恢复电压时，控制所述可控开关闭合以使所述PTC热敏电阻短路。

根据本发明实施例的空调器的过电压保护方法，实时采样整流器输出的直流电压的大小，在采样到的直流电压大于预设安全电压时，控制可控开关断开，这样PTC热敏电阻接入交流电的供电回路，从而使得输入的交流电过高的电压被PTC热敏电阻承担，避免因输入的交流电的电压过高而导致空调器中电子元件的损坏，并且，通过控制空调器中的IPM模块以调节空调器中的压缩机的运行频率，从而调节直流电压的大小，以及当压缩机的运行频率小于等于第一预设频率时，根据当前环境温度获取安全恢复电压，并在直流电压小于安全恢复电压时，控制可控开关闭合以使PTC热敏电阻短路。因此，本发明实施例的空调器的过电压保护方法能够大大提高整个空调器的变频控制电路的可靠性，保证空调器正常、安全、稳定、可靠运行。

根据本发明的一个实施例，根据当前环境温度获取安全恢复电压，具体包括：根据所述当前环境温度查询预设的PTC热敏电阻在居里温度点的回落阻值与环境温度对应表以获得对应所述当前环境温度的所述PTC热敏电阻在居里温度点的回落阻值；根据所述回落阻值计算所述安全恢复电压。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的用于空调器的过电压保护装置的电路示意图；以及

图2为根据本发明一个具体实施例的用于空调器的过电压保护装置的电路示意图；

图3为根据本发明一个实施例的PTC热敏电阻的阻值-温度特性曲线示意图；以及

图4为根据本发明实施例的空调器的过电压保护方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的用于空调器的过电压保护装置以及具有该过电压保护装置的空调器和该空调器的过电压保护方法。

图1为根据本发明实施例的用于空调器的过电压保护装置的电路示意图。如图1所示，该用于空调器的过电压保护装置包括：PTC(Positive Temperature Coefficient，正温度系数)热敏电阻R0、可控开关10、电压采样器20、电解电容EC1、温度检测器80和控制模块30。

其中，PTC热敏电阻R0串联在输入的交流电的一端与空调器中的整流器IN1的第一输入端IN1之间，例如如图1所示，PTC热敏电阻R0的一端与输入的交流电的一端相连，PTC热敏电阻R0的另一端与空调器中的整流器40的第一输入端IN1相连，整流器40的第二输入端IN2与交流电的另一端相连。可控开关10与PTC热敏电阻R0并联连接，电压采样器20连接在整流器40的第一输出端OUT1与第二输出端OUT2之间，电压采样器20用于采样整流器40通过其第一输出端OUT1和第二输出端OUT2输出的直流电压。电解电容EC1并联在整流器的第一输出端OUT1与第二输出端OUT2之间，电解电容EC1起到滤波作用，以及在采样到的直流电压跌落时起到缓冲作用。温度检测器80用于实时检测环境温度，可以是空调器室外机的环境温度传感器，用于检测空调室外机周围的环境温度。

如图1所示，控制模块30分别与可控开关10的控制端、电压采样器20和温度检测器80相连，控制模块30在电压采样器20采样到的直流电压大于预设安全电压时控制可控开关10断开，这样使得PTC热敏电阻R0串联接入到交流电的一端与整流器40的第一输入端IN1之间，并且控制模块30通过控制所述空调器中的IPM模块50调节所述空调器中的压缩机M的运行频率以调节所述直流电压的大小，以及当压缩机M的运行频率小于等于第一预设频率例如10HZ时，控制模块30根据当前环境温度获取安全恢复电压，并在所述直流电压小于所述安全恢复电压时，控制模块30控制可控开关10闭合以使PTC热敏电阻短路，其中，所述安全恢复电压小于所述预设安全电压。

其中，需要说明的是，由于输入的交流电的电压会出现波动，并且在交流电的电压变大到超过一定值时，整流器40输出的直流电压也会随之变大。因此，可以由电压采样器20来检测整流器40输出的直流电压的大小，控制模块30通过判断直流电压的大小从而可推算出输入的交流电的电压的高低。在电压采样器20采样到直流电压大于预设安全电压时控制可控开关10断开，这样使得PTC热敏电阻R0串入供电回路来承担输入的交流电高出的电压，从而避免电路中的电子元件因过电压而受到损坏。

并且，根据本发明的一个实施例，如图2所示，电压采样器20包括：串联的第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的一端与整流器40的第一输出端OUT1相连，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端相连，第二电阻R2的另一端与整流器40的第二输出端OUT2相连，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端之间具有第一节点J1，第一节点J1与控制模块30相连。

其中，如图2所示，可控开关10可以为继电器。并且，控制模块30可包括：控制器301、第三电阻R3、第一三极管Q1、第四电阻R4和第一二极管D1。

如图2所示，控制器301例如MCU的P1端与第一节点J1相连，第三电阻R3的一端与控制器301例如MCU的P2端相连，第一三极管Q1的基极与第三电阻R3的另一端相连，第一三极管Q1的集电极与所述继电器中的线圈的一端1相连，所述继电器中的线圈的另一端2与第一预设电压例如12V的电源相连，继电器中的开关的一端3和另一端4并联在PTC热敏电阻R0的两端，第四电阻R4的一端与第一三极管Q1的发射极相连，第四电阻R4的另一端接地，第一二极管D1的阳极与第一三极管Q1的集电极相连，第一二极管D1的阴极与第一预设电压例如12V的电源相连。

具体地，在本发明的实施例中，如图2所示，上述的用于空调器的过电压保护装置还包括供电电路60例如开关电源，供电电路60并联在第一电阻R1的一端与第二电阻R2的另一端，供电电路60为继电器提供第一预设电压例如12V的电源，并为控制器301例如MCU提供第二预设电压例如5V的电源，其中，所述第二预设电压小于所述第一预设电压。

并且，如图2所示，在整流器40的第一输出端OUT1与第一电阻R1的一端之间还可串联有电抗器L1。此外，如图2所示，在交流电的输入端还设有EMC滤波电路70和熔断器FUSE1。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，图中仅示出与压缩机M驱动相关的电路部分，对空调器的其他负载如室内风机、室外风机、四通阀、步进电机等负载的驱动电路未示出，此部分电路为现有的公知技术，在此不再详述。

在本实施例中，如图2所示，可认为回路中电解电容EC1上的直流电压即电压采样器采样到的直流电压为V，回路中的直流电流为I。当空调器上电开机工作时，控制模块中的MCU通过P2端输出一高电平信号至第一三极管Q1，第一三极管Q1导通，从而继电器吸合，PTC热敏电阻被短路不起限流作用。MCU通过电压采样器20检测整流器40输出的直流电压处于正常例如处于小于等于预设安全电压时，一直控制继电器为吸合状态。例如正常的交流电压为220V，根据整流器40的工作原理，此时MCU通过电压采样器20检测到整流器40输出的直流电压为此直流电压在直流后级器件如电解电容EC1、IPM模块50的最高工作电压内，此时MCU控制继电器保持吸合状态，IPM模块50驱动压缩机M按正常的运行频率运行，空调器的整个变频控制电路工作正常。

当输入的交流电的电压升高，例如交流电网的电压升高了20％即为264V，此时MCU通过电压采样器20检测到整流器40输出的直流电压为此直流电压接近或超过了电解电容EC1的最高工作耐压值，例如电解电容EC1的参数为200UF/375V，此直流电压已经很接近其耐压值，如果电路继续工作，电解电容EC1会由于工作电压过高而引起电容性能下降，如果长期工作会有击穿损坏的危险。为了保护电解电容EC1，此时MCU控制继电器断开，PTC热敏电阻串联接入，进行分压。因此，在电压采样器20采样到直流电压大于预设安全电压时控制模块中的MCU控制继电器断开，这样使得PTC热敏电阻串入供电回路来承担输入的交流电高出的电压，从而避免电路中的电子元件例如电解电容EC1因过电压工作而受到损坏。在本发明的一个示例中，预设安全电压可以为电解电容EC1最高耐压值的80％-90％。

其中，由于PTC热敏电阻的工作特性，具体如图3所示，当PTC热敏电阻接入供电回路时，其电阻值在常温下不到100欧姆，如果此时压缩机M工作在一个相对较高的频率，其工作电流I会比较高。例如一个1P的空调器的压缩机工作在40HZ频率时其工作电流超过2A，于是PTC热敏电阻的通过电流约为2A，大的工作电流使得PTC热敏电阻的温度迅速升高，其阻值也随之变化，但在达到居里温度点以前其阻值随温度变化缓慢，如图3所示，在80℃时PTC热敏电阻的阻值为45欧姆，仍在100欧姆以内，这段时间内PTC热敏电阻上的分压由于电阻阻值变化不大其承担的电压不高，如PTC热敏电阻的阻值为45欧姆时可计算出其承担的电压约为90V，这时整流器40输出的直流电压已经可降到安全电压范围内。

但当PTC热敏电阻的温度达到居里温度点(125±5℃)如图3所示的125℃以后，PTC热敏电阻的阻值随温度会发生跃升，其阻值迅速升高。通常情况下PTC热敏电阻从开始工作至达到居里温度点的时间一般为几秒(不超过10秒)，如果工作电流I越大，达到居里温度点的时间越短。例如工作电流为2A时，达到居里温度点的时间一般在3秒以内。当PTC热敏电阻的温度达到居里温度点以后，由于其阻值迅速增高，其承担的电压也迅速升高，使整流器40输出的直流电压迅速下降，这时如果MCU仍然控制IPM模块50驱动压缩机M保持运行频率不变，就会由于整流器40输出的直流电压迅速降低使得压缩机M和IPM模块50的工作电压降低到其允许的工作电压以下，从而导致压缩机M和IPM模块50无法正常工作。

因此，MCU在控制继电器断开使得PTC热敏电阻串联接入供电回路后，如果MCU通过电压采样器20检测到直流电压V降低，具体为电压采样器20采样到的直流电压小于预设安全电压，则MCU通过控制IPM模块50使得压缩机M的运行频率迅速降低，甚至压缩机的运行频率降低到为零而停止工作，以使得工作电流I降低，从而使得PTC热敏电阻上的分压降低，这样整流器40输出的直流电压就会升高，以防止PTC热敏电阻上的分压由于达到居里温度点以后过大而引起IPM模块、MCU、压缩机等无法正常工作。并且，MCU同时还会关闭空调器的其他工作负载例如室内、室外风机等工作电流比较大的负载，以使得整个电路的工作电流I能得到降低，使得流过PTC热敏电阻的电流不致过高而引起其阻值变高，从而使得PTC热敏电阻的分压不致过高。其中，需要说明的是，由于PTC热敏电阻到达居里点温度后引起直流电压的降低，此时电解电容EC1进行放电，使得直流电压的降低是呈曲线下降的，不会在极短时间内迅速跌落，此时MCU通过电压采样器在检测到直流电压小于预设安全电压时，迅速控制空调器中的IPM模块以降低空调器中的压缩机的运行频率，工作电流I降低，使得PTC热敏电阻上的分压减小，使得直流电压能在下降到负载和器件如压缩机和IPM模块允许的工作电压之前得到上升，直到等于预设安全电压。

需要说明的是，如果在这段期间内，输入的交流电的电压进一步升高，使得整流器40输出的直流电压又大于预设安全电压，此时MCU可通过控制IPM模块50使得压缩机的运行频率升高，使得工作电流I升高，进而流过PTC热敏电阻的电流跟着升高，PTC热敏电阻的温度升高，其阻值会由于温度的升高而变大，PTC热敏电阻的分压变大而使整流器40输出的直流电压降低，降低到预设安全电压以下。

在PTC热敏电阻串联接入供电回路时，如果此时压缩机M的运行频率很低甚至处于停机状态，这时由于工作电流I很小例如在mA级，则PTC热敏电阻上的分压会很小，例如如果工作电流I为1mA，PTC热敏电阻刚接入时电阻为50欧姆，则PTC热敏电阻的分压大概为50*0.001＝0.05V，基本起不到分压限流的作用，此时MCU需通过控制IPM模块50来驱动压缩机M的运行频率升高，由于压缩机的运行频率升高，工作电流I会随之升高，PTC热敏电阻的温度也会逐渐升高，当工作电流I达到某一个值例如几安培时，PTC热敏电阻由于温度的升高达到居里温度点后，其阻值迅速升高，PTC热敏电阻的分压也迅速增大，则直流电压V会迅速降低，MCU在通过电压采样器20检测到整流器40输出的直流电压小于预设安全电压时，通过控制IPM模块60来驱动压缩机M的运行频率再迅速降低，使得整流器40输出的直流电压等于预设安全电压。

综上所述，在可控开关例如继电器断开时，控制模块30即控制模块中的MCU通过控制空调器中的IPM模块50以调节空调器中的压缩机M的运行频率，从而调节所述直流电压的大小。因此说，在此期间压缩机M的运行频率可随着直流电压的变化而动态调整，保证电解电容EC1等器件的工作电压在其承受的最大耐压以下。

进一步地，在本发明的实施例中，在电压采样器20采样到的直流电压大于预设安全电压时，MCU还可控制空调器的提示模块输出报警或者提示信息例如声音和/或灯光提示，以提示当前输入的交流电的电压过高，提醒用户注意此时的交流电源处于异常高的状态。

根据本发明的一个实施例，控制模块30例如控制模块30中的MCU的存储器中预设有PTC热敏电阻在居里温度点的回落阻值与环境温度对应表，当压缩机M的运行频率小于等于第一预设频率例如10HZ，控制模块30例如控制模块30中的MCU根据所述当前环境温度查询所述对应表以获得对应所述当前环境温度的所述PTC热敏电阻在居里温度点的回落阻值，并根据所述回落阻值计算所述安全恢复电压，并在直流电压小于安全恢复电压时，控制模块30例如控制模块30中的MCU控制可控开关10例如继电器闭合以使PTC热敏电阻短路。其中，PTC热敏电阻在居里温度点的回落阻值与环境温度对应表可以如下表1所示。

表1

环境温度(℃)	15	20	25	30	35	40	45	50
									回落阻值(KΩ)	10	23	37	50	54	58	65	70

其中，在本发明的实施例中，从图3的PTC热敏电阻的阻值-温度特性曲线示意图可知，当PTC热敏电阻在居里温度点附近时，其阻值随温度的变化非常大。由于PTC热敏电阻的阻值受温度影响很大，当环境温度不同时，PTC热敏电阻上的温度也会不同，则其阻值也会不同，特别是PTC热敏电阻的温度处于居里温度点附近时，PTC热敏电阻的阻值变化受温度影响非常的大。此时PTC热敏电阻的阻值由于变化很大，则其分压不可忽视，从而整流器输出的直流电压不能直接地对应到输入的交流电的电压变化。

因此，需要温度检测器80检测当前环境温度，控制模块30中的MCU根据当前环境温度值来计算安全恢复电压的大小。其中，根据本发明的一个实施例，MCU的存储器中预存有PTC热敏电阻在居里温度点的回落阻值与环境温度对应表例如上表1，此表可通过实验数据测算不同环境温度下PTC热敏电阻在居里温度点的回落阻值获得，MCU根据当前环境温度，调取表格，获取当前PTC热敏电阻在居里温度点的回落阻值，根据该回落阻值计算此时安全恢复电压的大小。在本发明的实施例中，MCU根据当前环境温度获取安全恢复电压的方式并不限于此，还可以通过直接调取环境温度与安全恢复电压的对应关系表格获得，或者通过公式代入环境温度值计算得到安全恢复电压。

其中，需要说明的是，通过大量实验发现，在PTC热敏电阻处于不同的环境温度下，当PTC热敏电阻由于通大电流而迅速达到居里温度点附近，引起其阻值迅速升高后，此时使得通过PTC热敏电阻的电流再回落到之前的弱电流值如mA级电流，经过一段时间此时PTC热敏电阻的阻值会稳定在某一个值即为PTC热敏电阻在居里温度点的回落阻值，而此时PTC热敏电阻的阻值大小与周围的环境温度有关系，环境温度越高，此阻值越大，具体如上表1所示。

由上表1可以看出，在不同的环境温度下，PTC热敏电阻在居里温度点的回落阻值不同，虽然此时经过PTC热敏电阻的电流很小如mA级，但PTC热敏电阻的阻值如果依然很大如在几十千欧姆，则依然会在其上产生明显的压降，所以必须根据PTC热敏电阻在居里温度点的回落阻值的大小来计算安全恢复电压，才能保证本发明实施例的过电压保护装置动作的准确性。

因此说，在本发明的实施例中，当压缩机的运行频率降低到很小甚至为零时，此时电路中的工作电流I很低，一般维持在mA级例如1mA，此时如果电压采样器20采样到直流电压降低，MCU根据当前环境温度调取内部的存储器中的表格例如PTC热敏电阻在居里温度点的回落阻值与环境温度对应表，获得对应所述当前环境温度的所述PTC热敏电阻在居里温度点的回落阻值，然后再计算PTC热敏电阻当前的分压值，根据此分压值推算安全恢复电压。

例如，当前环境温度为30℃，MCU通过查表获得PTC热敏电阻在当前环境温度的回落阻值为50K欧姆，以当前工作电流为1mA计算出PTC热敏电阻的分压值大概为50*1＝50V。如果电解电容EC1的耐压值为375V，当检测到整流器40输出的直流电压为370V时，此时可推算输入的交流电的电压为如果此时MCU直接吸合继电器，PTC热敏电阻短路，则到整流器40输出的直流电压马上会回到远远超过电解电容EC1的耐压值，这显然是不能实现对电解电容等器件进行过电压保护的目的。本发明实施例的用于空调器的过电压保护装置通过计算安全恢复电压为：当检测到直流电压低于此值时，MCU控制继电器吸合，PTC热敏电阻短路，此时空调器的整个电路恢复正常工作。

根据本发明实施例提出的用于空调器的过电压保护装置，在电压采样器采样到整流器输出的直流电压大于预设安全电压时，控制模块控制可控开关断开，这样PTC热敏电阻接入交流电的供电回路，从而使得输入的交流电过高的电压被PTC热敏电阻承担，避免因输入的交流电的电压过高而导致空调器中电子元件的损坏。并且，控制模块通过控制空调器中的IPM模块以调节空调器中的压缩机的运行频率，从而调节直流电压的大小，以及当压缩机的运行频率小于等于第一预设频率时，控制模块根据当前环境温度获取安全恢复电压，并在直流电压小于安全恢复电压时，控制模块控制可控开关闭合以使PTC热敏电阻短路。因此，本发明实施例的用于空调器的过电压保护装置能够大大提高整个空调器的变频控制电路的可靠性，保证空调器正常、安全、稳定、可靠运行。

此外，本发明的实施例还提出了一种空调器，其包括上述的用于空调器的过电压保护装置。

根据本发明实施例的空调器，在输入的交流电的电压过高时，通过过电压保护装置使得输入的交流电过高的电压被PTC热敏电阻承担，避免因输入的交流电的电压过高而导致空调器中电子元件的损坏，可靠性得到了大大提高，并且能够正常稳定地运行。

图4为根据本发明实施例的空调器的过电压保护方法的流程图。其中，该空调器包括上述的用于空调器的过电压保护装置。如图4所示，该空调器的过电压保护方法包括以下步骤：

S1，采样整流器输出的直流电压。

S2，在直流电压大于预设安全电压时控制可控开关断开以使PTC热敏电阻串联到交流电的一端与整流器的第一输入端之间，并且通过控制空调器中的IPM模块调节空调器中的压缩机的运行频率以调节直流电压。这样使得PTC热敏电阻串入供电回路来承担输入的交流电高出的电压，从而避免电路中的电子元件因过电压而受到损坏。

S3，实时检测环境温度。

S4，当压缩机的运行频率小于等于第一预设频率时，根据当前环境温度获取安全恢复电压，并在直流电压小于安全恢复电压时，控制可控开关闭合以使PTC热敏电阻短路。

根据本发明的一个实施例，根据当前环境温度获取安全恢复电压，具体包括：根据所述当前环境温度查询预设的PTC热敏电阻在居里温度点的回落阻值与环境温度对应表以获得对应所述当前环境温度的所述PTC热敏电阻在居里温度点的回落阻值；根据所述回落阻值计算所述安全恢复电压。

根据本发明实施例的空调器的过电压保护方法，实时采样整流器输出的直流电压的大小，在采样到的直流电压大于预设安全电压时，控制可控开关断开，这样PTC热敏电阻接入交流电的供电回路，从而使得输入的交流电过高的电压被PTC热敏电阻承担，避免因输入的交流电的电压过高而导致空调器中电子元件的损坏，并且，通过控制空调器中的IPM模块以调节空调器中的压缩机的运行频率，从而调节直流电压的大小，以及当压缩机的运行频率小于等于第一预设频率时，根据当前环境温度获取安全恢复电压，并在直流电压小于安全恢复电压时，控制可控开关闭合以使PTC热敏电阻短路。因此，本发明实施例的空调器的过电压保护方法能够大大提高整个空调器的变频控制电路的可靠性，保证空调器正常、安全、稳定、可靠运行。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种用于空调器的过电压保护装置，其特征在于，包括：

正温度系数PTC热敏电阻，所述PTC热敏电阻串联在输入的交流电的一端与所述空调器中的整流器的第一输入端之间；

可控开关，所述可控开关与所述PTC热敏电阻并联；

采样所述整流器输出的直流电压的电压采样器，所述电压采样器连接在所述整流器的第一输出端与第二输出端之间；

电解电容，所述电解电容并联在所述整流器的第一输出端与第二输出端之间；

实时检测环境温度的温度检测器；以及

控制模块，所述控制模块分别与所述可控开关的控制端、所述电压采样器和所述温度检测器相连，所述控制模块在所述电压采样器采样到的所述直流电压大于预设安全电压时控制所述可控开关断开以使所述PTC热敏电阻串联到所述交流电的一端与所述整流器的第一输入端之间，并且所述控制模块通过控制所述空调器中的IPM模块调节所述空调器中的压缩机的运行频率以调节所述直流电压，以及当所述压缩机的运行频率小于等于第一预设频率时，所述控制模块根据当前环境温度获取安全恢复电压，并在所述直流电压小于所述安全恢复电压时，所述控制模块控制所述可控开关闭合以使所述PTC热敏电阻短路。

2.如权利要求1所述的用于空调器的过电压保护装置，其特征在于，所述控制模块中预设有PTC热敏电阻在居里温度点的回落阻值与环境温度对应表，所述控制模块根据所述当前环境温度查询所述对应表以获得对应所述当前环境温度的所述PTC热敏电阻在居里温度点的回落阻值，并根据所述回落阻值计算所述安全恢复电压。

3.如权利要求1所述的用于空调器的过电压保护装置，其特征在于，所述电压采样器包括：

串联的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述整流器的第一输出端相连，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端与所述整流器的第二输出端相连，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端之间具有第一节点，所述第一节点与所述控制模块相连。

4.如权利要求3所述的用于空调器的过电压保护装置，其特征在于，所述可控开关为继电器。

5.如权利要求4所述的用于空调器的过电压保护装置，其特征在于，所述控制模块包括：

控制器，所述控制器与所述第一节点相连；

第三电阻，所述第三电阻的一端与所述控制器相连；

第一三极管，所述第一三极管的基极与所述第三电阻的另一端相连，所述第一三极管的集电极与所述继电器中的线圈的一端相连，所述继电器中的线圈的另一端与第一预设电压的电源相连，所述继电器中的开关的一端和另一端并联在所述PTC热敏电阻的两端；

第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第一三极管的发射极相连，所述第四电阻的另一端接地；

第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述第一三极管的集电极相连，所述第一二极管的阴极与所述第一预设电压的电源相连。

6.如权利要求5所述的用于空调器的过电压保护装置，其特征在于，还包括：

供电电路，所述供电电路并联在所述第一电阻的一端与所述第二电阻的另一端，所述供电电路为所述继电器提供所述第一预设电压的电源，并为所述控制器提供第二预设电压的电源，其中，所述第二预设电压小于所述第一预设电压。

7.如权利要求3所述的用于空调器的过电压保护装置，其特征在于，在所述整流器的第一输出端与所述第一电阻的一端之间还串联有电抗器。

8.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的用于空调器的过电压保护装置。

9.一种如权利要求8所述的空调器的过电压保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

采样所述整流器输出的直流电压；

在所述直流电压大于预设安全电压时控制所述可控开关断开以使所述PTC热敏电阻串联到所述交流电的一端与所述整流器的第一输入端之间，并且通过控制所述空调器中的IPM模块调节所述空调器中的压缩机的运行频率以调节所述直流电压；

实时检测环境温度；

当所述压缩机的运行频率小于等于第一预设频率时，根据当前环境温度获取安全恢复电压，并在所述直流电压小于所述安全恢复电压时，控制所述可控开关闭合以使所述PTC热敏电阻短路。

10.如权利要求9所述的空调器的过电压保护方法，其特征在于，根据当前环境温度获取安全恢复电压，具体包括：

根据所述当前环境温度查询预设的PTC热敏电阻在居里温度点的回落阻值与环境温度对应表以获得对应所述当前环境温度的所述PTC热敏电阻在居里温度点的回落阻值；

根据所述回落阻值计算所述安全恢复电压。