CN104184118B - 变频空调器负载保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变频空调器负载保护电路。该变频空调器负载保护电路包括：负载信号调理部件，用于将负载信号转换为保护采样信号；逻辑判断部件，与负载信号调理部件连接，用于在保护采样信号满足预设条件的情况下输出保护控制信号；保护执行部件，与逻辑判断部件连接，用于根据保护控制信号断开负载的供电线路。本发明的技术方案通过硬件的逻辑判断部件直接对负载信号调理部件输出的保护采样信号进行逻辑计算，并按照逻辑计算的结果输出保护控制信号，由保护执行部件执行保护动作，断开负载的供电线路，以及时地对压缩机、风机等用电负荷出现的异常情况进行处理，保护动作快，应用可靠，通用性高。

Description

变频空调器负载保护电路

技术领域

本发明涉及家用电器领域，具体而言，涉及一种变频空调器负载保护电路。

背景技术

变频空调器的正常运行，需要保证压缩机、风机等用电负载安全可靠工作，在负载出现异常的情况下需要进行及时的保护。

现有技术中多采用微机保护的方式进行保护，及通过微处理器对压缩机、风机、以及整机负荷的电流信号进行数字采样，通过对采样值进行一系列判断以确定是否需要进入保护状态。

但是采用微机保护的方式实现变频空调器负载保护存在一些缺陷，主要有：

1、微机保护需要依靠微处理器执行保护程序来实现，保护程序一般采用中断或采样查询判断是否执行保护，因此保护程序处理过程存在一定时间的延时。

2、微处理器对电流信号或其它信号进行数字采样，但是数字采样过程中本身存在着采样误差，采样误差导致采样得到的数据精度存在偏差，使保护判断不够精确。

3、空调器的生产厂家众多，同一厂家的空调型号也存在者较大差异，不同的空调器采用不同的微机保护程序。各种保护程序难以保证可靠性和安全性。

4、程序本身可能出现跑飞或引起微处理器死机的情况，导致出现无法实现保护功能。

针对现有技术中变频空调器中负荷保护的实时性和可靠性不高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种变频空调器负载保护电路，以解决现有技术中变频空调器中负荷保护的实时性和可靠性不高的问题。

本发明提供的变频空调器负载保护电路包括：负载信号调理部件，用于将负载信号转换为保护采样信号；逻辑判断部件，与负载信号调理部件连接，用于在保护采样信号满足预设条件的情况下输出保护控制信号；保护执行部件，与逻辑判断部件连接，用于根据保护控制信号断开负载的供电线路。

进一步地，负载信号调理部件包括：电流检测传感器，该电流检测传感器用于检测负载的供电电流信号；电压调理电路，与电流检测传感器连接，用于将电流检测传感器的检测结果转换为保护采样信号。

进一步地，上述电流检测传感器包括电流采样电阻，该电流采样电阻串接在负载的供电线路中，用于将负载的供电电流信号转换为电压信号；电压调理电路，与电流采样电阻连接，还用于将电压信号转换为保护采样信号。

进一步地，上述电流检测传感器包括电流互感器，该电流互感器的一次侧串接在负载的供电线路中，以在二次侧感应出电压信号；电压调理电路，与电流互感器的二次侧连接，还用于将电压信号转换为保护采样信号。

进一步地，负载信号调理部件包括：过载保护器，该过载保护器设置在负载的表面或内部中，该过载保护器的输出端根据负载的表面或内部输出保护采样信号。

进一步地，负载信号调理部件包括：热敏器件，设置在负载的表面或内部，用于将负载的表面或内部温度信号转换为电压信号；电压调理电路，与热敏器件连接，用于将电压信号转换为保护采样信号。

进一步地，逻辑判断部件包括：参考信号输入电路，用于接收保护参考信号；运算器件，与参考信号输出电路和负载信号调理部件分别连接，用于比较保护参考信号和保护控制信号的大小，并根据比较结果输出保护控制信号，该运算器件为比较器或运算放大器。

进一步地，上述逻辑判断部件包括：逻辑器件，该逻辑器件输入端连接负载信号调理部件以接收保护采样信号，该逻辑器件的输出端用于输出保护控制信号，该保护控制信号与高电平和保护采样信号的逻辑运算结果对应。

进一步地，逻辑判断部件包括：与非门器件，该与非门器件的第一输入端连接高电平，该与非门器件的第二输入端连接负载信号调理部件以接收保护采样信号，该与非门器件的输出端用于输出保护控制信号，该保护控制信号与述高电平和保护采样信号的逻辑运算结果对应。

进一步地，保护执行部件包括驱动器件和开关器件，其中，驱动器件，与逻辑判断部件连接，用于根据保护控制信号输出驱动开关器件的驱动信号；开关器件，与驱动器件连接，用于根据驱动信号断开负载的供电线路。

进一步地，开关器件包括：继电器，该继电器的输入线圈与逻辑判断部件连接，该继电器的开关触点连接在负载的供电线路中。

进一步地，变频空调器包括智能功率模块，开关器件包括智能功率模块内的过流保护电路，过流保护电路的输入端与逻辑判断部件连接。

进一步地，负载的供电线路包括以下至少一种：压缩机、风机、变频空调器整机。

应用本发明的技术方案，负载信号调理部件将反映负载用电情况的负载信号，转换为可以由逻辑判断部件直接进行判断的模拟或数字信号。通过硬件的逻辑判断部件直接对负载信号调理部件输出的保护采样信号进行逻辑计算，并按照逻辑计算的结果输出保护控制信号，由保护执行部件执行保护动作，断开负载的供电线路，以及时地对压缩机、风机等用电负荷出现的异常情况进行处理。该负载保护电路完全依靠硬件电路实现整个保护功能，对软件的依赖程度低，保护动作快，应用可靠，通用性高。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书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是根据本发明实施例的变频空调器负载保护电路的示意图；

图2是根据本发明实施例的变频空调器负载保护电路的负载信号调理部件的第一种电路原理图；

图3是根据本发明实施例的变频空调器负载保护电路的负载信号调理部件的第二种电路原理图；

图4是根据本发明实施例的变频空调器负载保护电路的使用比较器的电路原理图；

图5是根据本发明实施例的变频空调器负载保护电路的使用与非门的电路原理图；

图6是根据本发明实施例的变频空调器负载保护电路的驱动部件的电路原理图；

图7A是根据本发明实施例的变频空调器负载保护电路用于逆变功率模块过流保护的电路原理图；

图7B是根据本发明实施例的变频空调器负载保护电路用于切断两相供电电流的电路原理图；

图7C是根据本发明实施例的变频空调器负载保护电路用于切断逆变功率模块母线供电的电路原理图；

图7D是根据本发明实施例的变频空调器负载保护电路使用过载保护器对逆变功率模块过流保护的电路原理图；

图7E是根据本发明实施例的变频空调器负载保护电路使用过载保护器切断两相供电电流的电路原理图；以及

图7F是根据本发明实施例的变频空调器负载保护电路使用过载保护器切断逆变功率模块母线供电的电路原理图。

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。

本发明实施例提供了一种变频空调器负载保护电路，图1是根据本发明实施例的变频空调器负载保护电路的示意图，如图1所示，该变频空调器负载保护电路，包括：负载信号调理部件11，用于将负载信号转换为保护采样信号；逻辑判断部件13，与负载信号调理部件11连接，用于在保护采样信号满足预设条件的情况下输出保护控制信号；保护执行部件15，与逻辑判断部件连接，用于根据保护控制信号断开负载的供电线路。

应用本实施例的变频空调器负载保护电路，负载信号调理部件11将反映负载用电情况的负载信号，转换为可以由逻辑判断部件13直接进行判断的模拟信号，例如将电信号的幅值相应的减小，或者将非电信号转换为电信号。通过硬件的逻辑判断部件13直接对负载信号调理部件11输出的保护采样信号进行逻辑计算，并按照逻辑计算的结果输出保护控制信号，由保护执行部件15执行保护动作，断开负载的供电线路，以及时地对压缩机、风机等用电负荷出现的异常情况进行处理。该负载保护电路完全依靠硬件电路实现整个保护功能，对软件的依赖程度低，保护动作快，应用可靠，通用性高。

变频空调器负载保护电路在变频空调器的主要负载，如压缩机、风机、以及空调器整机，出现供电电流过大或者温度超过额定值时，启动硬件保护。针对以上不同的负载和不同的保护内容，可以采用不同类型的负载信号调理部件11、逻辑判断部件13、以及保护执行部件15。

在对变频空调器进行负载电流保护的情况下，需要采集负载的供电电流信号，负载信号调理部件11具体可以包括：电流检测传感器，该电流检测传感器用于检测负载的供电电流信号；电压调理电路，与电流检测传感器连接，用于将电流检测传感器的检测结果转换为所述保护采样信号。

电流检测传感器可以采用电流采样电阻或者电流互感器，将电流信号转换为电压信号，并利用电压调理电路将电压信号进行进一步的处理，以提高输入电阻并且对电压信号的幅值进行限制。

变频空调器的电流保护可以应用于整机负荷保护、压缩机电流保护、风机电流保护，在使用电流采样电阻作为电流检测传感器进行电流检测时，将该电流采样电阻串接在负载的供电线路中，将该电流采样电阻两端的电压值，传递给电压调理电路转换为保护采样信号。图2是根据本发明实施例的变频空调器负载保护电路的负载信号调理部件的第一种电路原理图，负载电流I₂₁流经电流采样电阻R21，在采样电阻R21上产生电压信号，该电压信号经过放大电路，转换为保护采样信号V₂₁，以上放大电路由运算放大器U21，电阻器R22、R23、R24、R25，电容器C21搭建而成。放大电路起到两点作用：一是提高输入电阻，防止电压信号衰减，提高检测精度；二是对电压信号幅值进行放大。

在使用电流互感器作为电流检测传感器进行电流检测时，将电流互感器的一次侧串接在负载的供电线路中，以在二次侧感应出电压信号；电压调理电路将感应电压信号进行进一步处理，将感应电压信号转换为保护采样信号。图3是根据本发明实施例的变频空调器负载保护电路的负载信号调理部件的第二种电路原理图，负载电流I₃₁流经电流互感器T1的一次侧，在电流互感器T1的二次侧上产生感应电压信号，该感应电压信号经过由电阻器R31、R32、R33、R34，二极管D31、电容器C31、C32组成的电压调理电路处理，转换为保护采样信号V₂₁。

本实施例的变频空调器负载保护电路还可以直接使用过载保护器和开关信号处理电路作为负载信号调理部件11，具体地，该过载保护器设置在负载的内部或表面，在负载内部或表面温度超限时，其输出端输出对应的保护采样信号V₂₁。过载保护器检测负载温度以判断出现过载情况，及时输出保护采样信号启动硬件保护功能。

在对变频空调器进行过热保护的情况下，需要采集负载的温度信号，负载信号调理部件11还可以采用热敏器件或者温度传感器将温度信号转换为电压信号，并利用电压调理电路将反应温度信号的电压信号进行进一步的处理，转换为保护采样信号V₂₁。具体地，以上热敏器件可以采用负温度系数电阻或者正温度系数电阻，设置在负载的表面，阻值随温度的变化相应变化，从而在电源一定的情况下，检测热敏器件两端的电压并进行处理即可得到对应的保护采样信号V₂₁。

逻辑判断部件13把保护采样信号V₂₁与参考信号V_REF进行一个逻辑运算，当有异常时，逻辑器件输出相应的保护控制信号。逻辑判断部件13可以具体包括：参考信号输入电路，用于接收保护参考信号；运算器件，与参考信号输出电路和负载信号调理部件11分别连接，用于比较保护参考信号和保护控制信号的大小，并根据比较结果输出保护控制信号。该运算器件可以使用比较器或运算放大器进行搭建。

上述逻辑判断部件13可以具体包括逻辑器件，逻辑器件输入端连接负载信号调理部件以接收保护采样信号，该逻辑器件的输出端用于输出保护控制信号，该保护控制信号与保护采样信号的逻辑运算结果对应。逻辑器件可以是与非门电路或者微处理器。

图4和图5分别示出了逻辑判断部件包括使用比较器或与非门的两种具体电路原理图。

在图4中，电阻器R41与电阻R42对电源Vcc进行分压，产生分压信号Vref，分压点连接至比较器U41的第一输入端，保护采样信号V₂₁通过电阻器R43输入至比较器U41的第二输入端，在保护采样信号V₂₁超过分压信号Vref时，比较器U41的输出端对应的保护控制信号，电阻器R44、R45以及电容器C41组成的电路进一步对保护控制信号进行处理、

本实施例中还可以使用与非门U51作为逻辑判断部件13，该与非门器件的第一输入端通过电阻R51连接高电平，该与非门器件的第二输入端连接负载信号调理部件11以接收保护采样信号，该与非门器件的输出端用于输出保护控制信号，该保护控制信号与述高电平和保护采样信号的逻辑运算结果对应。图5示出的电路原理图中，S51为过载保护器的开关节点，在负载出现异常时，过载保护器S51闭合，从而逻辑判断部件13的高低信号不同，与非门U51对应输出保护控制信号。

保护执行部件15同样可以有多种形式，在逆变模块进行过流保护时，可以直接通过向逆变功率模块的过流检测模块发送该保护控制信号，使逆变模块进入保护锁定状态。在需要切断供电线路时，保护执行部件15可以包括驱动器件和开关器件，其中驱动器件，与逻辑判断部件13连接，用于根据保护控制信号输出驱动开关器件的驱动信号；开关器件，与驱动器件连接，用于根据驱动信号断开负载的供电线路。

图6是根据本发明实施例的变频空调器负载保护电路的驱动部件的电路原理图，如图所示，驱动部件使用NPN三极管Q61等放大器件，既增大了保护控制信号，又对保护控制信号进行反相处理，调整了保护控制信号的逻辑电平。开关器件可以使用各种可控开关器件，例如可控接触器、可控短路器、继电器等，以上可控开关器件的控制端与逻辑判断部件13连接，开关触点用于切断供电线路。在图6中，开关器件使用继电器K61。该继电器K61的输入线圈与逻辑判断部件13连接，该继电器的开关触点连接在负载的供电线路中。继电器的开关触点个数可以需要选择，例如在需要切断压缩机或风机的电流两相电流时，可以选择使用双触点回路常闭继电器，将双触点串接分别串接在两相供电线路中。另外在需要切断供电母线电流时，选择使用单触点回路的常闭继电器，当出现异常时，继电器根据保护控制信号断开给逆变功率模块母线供电的线路。

在变频空调器包括智能功率模块的情况下，开关器件还可以包括智能功率模块内的过流保护电路，过流保护电路的输入端与逻辑判断部件连接。从而智能功率模块做为保护执行部件根据保护控制信号自动封锁输出，实现了对负载的保护。

本实施例的变频空调器负载保护电路可以使用于变频空调器的多种负载保护中，具体的保护方式如表1所示，

表1

输入	输出
		整机/压缩机/风机电流	使能逆变功率模块过流保护
整机/压缩机/风机电流	切断压缩机两相供电线路
		整机/压缩机/风机电流	切断逆变功率模块母线供电
压缩机/风机过载保护器	使能逆变功率模块过流保护
		压缩机/风机过载保护器	切断压缩机两相供电线路
压缩机/风机过载保护器	切断逆变功率模块母线供电

从表中可以看出，本实施例的变频空调器负载保护电路应用的负载的供电线路包括以下至少一种：压缩机、风机、变频空调器整机，并可以对过热等情况进行保护。表1中的保护方式可以选择使用其中一项或几项。

图7A、图7B、图7C、图7D、图7E、图7F分别示出了本发明实施例的负载保护电路应用于表1中的各种保护形式时的电路原理示意图，其中，

图7A是根据本发明实施例的变频空调器负载保护电路用于逆变功率模块过流保护的电路原理图，其中与非门的两个输入端分别连接+5V电源和保护采样信号，从而在保护采样信号为低电平时，与非门输出端向逆变功率模块的过流检测端发送保护信号，逆变功率模块作为保护执行部件根据保护控制信号自动封锁输出。

图7B是根据本发明实施例的变频空调器负载保护电路用于切断两相供电电流的电路原理图，其中与非门的两个输入端分别连接+5V电源和保护采样信号，从而在保护采样信号为低电平时，与非门输出端输出高电平，控制三极管导通，继电器线圈得电，串接在两相供电电流中的触点断开。

图7C是根据本发明实施例的变频空调器负载保护电路用于切断逆变功率模块母线供电的电路原理图，其中与非门的两个输入端分别连接+5V电源和保护采样信号，从而在保护采样信号为低电平时，与非门输出端输出高电平，控制三极管导通，继电器线圈得电，串接在逆变功率模块母线中的触点断开。

图7D是根据本发明实施例的变频空调器负载保护电路使用过载保护器对逆变功率模块过流保护的电路原理图，其中与非门的两个输入端分别连接+5V电源和过载保护器的开关量，从而在过载保护器检测的温度超限后接通时，与非门输出端输出高电平与非门输出端向逆变功率模块的过流检测端发送保护信号。

图7E是根据本发明实施例的变频空调器负载保护电路使用过载保护器切断两相供电电流的电路原理图，其中与非门的两个输入端分别连接+5V电源和过载保护器的开关量，从而在过载保护器动作后接通时，与非门输出端输出高电平，控制三极管导通，继电器线圈得电，串接在两相供电电流中的触点断开。

图7F是根据本发明实施例的变频空调器负载保护电路使用过载保护器切断逆变功率模块母线供电的电路原理图，其中与非门的两个输入端分别连接+5V电源和过载保护器的开关量，从而在过载保护器动作后接通时，与非门输出端输出高电平，控制三极管导通，继电器线圈得电，串接在逆变功率模块母线中的触点断开。

本实施例的变频空调器负载保护电路可以对变频空调器的各项负载进行全面的硬件保护，及时地对压缩机、风机等用电负荷出现的异常情况进行处理。该负载保护电路完全依靠硬件电路实现整个保护功能，对软件的依赖程度低，保护动作快，应用可靠，通用性高。

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 (11)

1.一种变频空调器负载保护电路，其特征在于，包括：

负载信号调理部件，用于将负载信号转换为保护采样信号；

逻辑判断部件，与所述负载信号调理部件连接，用于在所述保护采样信号满足预设条件的情况下输出保护控制信号；

保护执行部件，与所述逻辑判断部件连接，用于根据所述保护控制信号断开负载的供电线路，

其中，针对不同的负载和不同的保护内容，采用不同类型的负载信号调理部件、逻辑判断部件、以及保护执行部件，

其中，所述逻辑判断部件包括：参考信号输入电路和运算器件，或者，包括：所述参考信号输入电路和逻辑器件，

所述参考信号输入电路，用于接收保护参考信号；

所述运算器件，与参考信号输出电路和所述负载信号调理部件分别连接，用于比较所述保护参考信号和所述保护采样信号的大小，并根据比较结果输出所述保护控制信号，

所述运算器件为比较器或运算放大器；

所述逻辑器件，输入端连接所述负载信号调理部件以接收所述保护采样信号，所述逻辑器件的输出端用于输出所述保护控制信号，该保护控制信号与所述保护采样信号的逻辑运算结果对应。

2.根据权利要求1所述的变频空调器负载保护电路，其特征在于，所述负载信号调理部件包括：

电流检测传感器，该电流检测传感器用于检测所述负载的供电电流信号；

电压调理电路，与所述电流检测传感器连接，用于将所述电流检测传感器的检测结果转换为所述保护采样信号。

3.根据权利要求2所述的变频空调器负载保护电路，其特征在于，

所述电流检测传感器包括电流采样电阻，所述电流采样电阻串接在负载的供电线路中，用于将所述负载的供电电流信号转换为电压信号；

所述电压调理电路，与所述电流采样电阻连接，还用于将所述电压信号转换为所述保护采样信号。

4.根据权利要求2所述的变频空调器负载保护电路，其特征在于，

所述电流检测传感器包括电流互感器，该电流互感器的一次侧串接在所述负载的供电线路中，以在二次侧感应出电压信号；

所述电压调理电路，与所述电流互感器的二次侧连接，还用于将所述电压信号转换为所述保护采样信号。

5.根据权利要求1所述的变频空调器负载保护电路，其特征在于，所述负载信号调理部件包括：

过载保护器，该过载保护器设置在负载的表面或内部，该过载保护器的输出端根据所述负载的表面或内部温度输出所述保护采样信号。

6.根据权利要求1所述的变频空调器负载保护电路，其特征在于，所述负载信号调理部件包括：

热敏器件，设置在负载的表面或内部，用于将所述负载的表面或内部温度信号转换为电压信号；

电压调理电路，与所述热敏器件连接，用于将所述电压信号转换为所述保护采样信号。

7.根据权利要求1所述的变频空调器负载保护电路，其特征在于，

所述逻辑器件包括与非门器件，该与非门器件的第一输入端连接高电平，该与非门器件的第二输入端连接所述负载信号调理部件以接收所述保护采样信号，该与非门器件的输出端用于输出所述保护控制信号，该保护控制信号与所述高电平和所述保护采样信号的逻辑运算结果对应。

8.根据权利要求1所述的变频空调器负载保护电路，其特征在于，所述保护执行部件包括驱动器件和开关器件，其中，

所述驱动器件，与所述逻辑判断部件连接，用于根据所述保护控制信号输出驱动所述开关器件的驱动信号；

所述开关器件，与所述驱动器件连接，用于根据所述驱动信号断开所述负载的供电线路。

9.根据权利要求8所述的变频空调器负载保护电路，其特征在于，所述开关器件包括：继电器，该继电器的输入线圈与所述逻辑判断部件连接，该继电器的开关触点连接在所述负载的供电线路中。

10.根据权利要求8所述的变频空调器负载保护电路，其特征在于，所述变频空调器包括智能功率模块，所述开关器件包括所述智能功率模块内的过流保护电路，所述过流保护电路的输入端与所述逻辑判断部件连接。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的变频空调器负载保护电路，其特征在于，所述负载的供电线路包括以下至少一种：压缩机、风机、变频空调器整机。