CN105299835A - 智能空调器的安全控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能空调器的安全控制系统，包括室内机和室外机，所述室内机设有室内主控板，所述室外机设有室外主控板和变频板，变频板上设置IGBT模块驱动单元、与室外主控板的通信单元，所述室外主控板包括连接市电的电源电路，所述电源电路包括由三极管和二极管组成的桥式整流电路，单片机，电容式程控降压电路，开关电路，开关电路包括两组开关，第一组开关连接桥式整流电路的输出端，第二组开关连接电容C2与三极管Q4的输出端，两组程控同步开关不同时闭合。本发明提高了市电的功率因素，更加节约电能。

Description

智能空调器的安全控制系统

技术领域

本发明涉及空调器技术领域，更具体地说，是涉及一种智能空调器的安全控制系统。

背景技术

我们赖以生存的地球环境，自然资源逐渐匮乏，而经济活动的高速发展促使能源需求却与日俱增。能源的的使用、经济的发展与生态环境保护之间如何平衡成为全人类的一大难题，解决能源循环利用、节约能源，提高能源利用率，是每个行业都必须面对的问题。变频空调器内装变频板，随时调节空调器压缩机的运转速度，从而做到合理使用能源；由于它的压缩机不会频繁开启，会使压缩机保持稳定的工作状态，可以使空调整体节能效果明显。另一方面，由于变频空调运转平衡，震动减小，所以噪音也随之降低。因此，变频空调器以噪音低和延长空调使用寿命的优势，得到广大用户的青睐。

目前，变频空调器主要还是采用市电作为空调器的供电电源。其电源电路采用安全隔离变压器，在降压的同时并能防止后级电路触电风险。变压器属感抗元件。社会上各行各业都大量使用感抗电器，比如：电机、注塑机、保温箱、电热水器、电暖器、电磁炉、电热壶等等。大量使用感抗电器会给国家的市电电源造成巨大的能源浪费，因为感性电路会使市电的无功功率增加，功率因素降低。如果用容性电路去补偿（中和）感性电路中多余的感性，从理论上绝对可以增加市电的有功功率，减少无功功率，从而提高市电电源的功率因素。然而，目前还没有见有关文献公开报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对目前安全隔离变压器存在降低功率因素的问题，提供一种智能空调器的安全控制系统，取消了安全隔离变压器，采用了电容器进行降压，桥式开关电路进行安全隔离，使变频空调器的使用更加安全，以克服现有技术的不足。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：智能空调器的安全控制系统，包括室内机和室外机，所述室内机设有室内主控板，所述室外机设有室外主控板和变频板，变频板上设置IGBT模块驱动单元、与室外主控板的通信单元，所述室外主控板包括连接市电的电源电路，所述电源电路包括桥式整流电路，单片机，还包括电容式程控降压电路，开关电路，所述桥式整流电路由三极管Q1、Q3和二极管D2、D3组成，三极管Q1、Q3的基极连接单片机，所述电容式程控降压电路包括电容C2、C3、C4和三极管Q4、Q5，由电容C2、C3、C4构成直流逐级降压，三极管Q4、Q5的基极连接所述单片机，所述开关电路包括两组程控同步开关，第一组程控同步开关K1、K2连接所述桥式整流电路的输出端、电容C2与三极管Q4的输入端，从而使桥式整流电路与后级电路可由第一组程控同步开关断开，第二组程控同步开关K3、K4连接电容C2与三极管Q4的输出端、电容C3与三极管Q5的输入端，两组程控同步开关不同时闭合。

在所述电源电路的输出端连接变频板IGBT模块驱动单元。

所述室内主控板与所述室外主控板通讯连接。

在所述第一组程控同步开关的输入端连接第一输出电压检测电路，所述输出电压检测电路由电阻R7、R8、R9组成，电阻R8连接所述单片机。

还包括用于时间同步校正的电源电压检测电路，所述电源电压检测电路由二极管D1、电阻R3、R4、R5组成。

还包括备用电源电路，所述备用电源电路由三极管Q2、电容C1组成，三极管Q2的基极连接所述单片机。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的空调器电源电路依据电容储能的特点，采用桥式开关结构，实现输出安全隔离电源的目的。以电容式程控降压电路替代了传统的变压器降压电路，取消了笨重的电源变压器，既节省了成本，又提高了市电的功率因素，为国家节约大量的电能，还为电源电路节省了硬件空间。

本发明通过桥式开关结构，应用软件编程技术轻易就实现了电源安全隔离的目的。

附图说明

图1为本发明智能空调器的安全控制系统的原理框图。

图2为本发明智能空调器的安全控制系统的电源电路图。

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，而不能理解为对本发明的限制。

参见图1-2，本发明所涉及的智能空调器包括室内机和室外机，室内机设有室内主控板，室外机设有室外主控板和变频板。室内主控板的电源是通过室内外连接线由室外主控板上的储能电容提供。室外主控板包括室外温度检测单元、室外直流风机控制单元、四通换向阀控制单元、电子膨胀阀控制单元、开关电源单元、室外主控MCU单元、与室内机通信单元等组成；其室外主控板的电源取自电源电路。变频板包括通信单元、IGBT模块驱动单元和直流变频压缩机等组成。电能输送到室外机变频板的IGBT模块驱动单元，IGBT模块驱动单元驱动直流变频空调。

智能空调器的安全控制系统的电源电路包括桥式整流电路1、单片机，还包括电容式程控降压电路，开关电路3，所述桥式整流电路由三极管Q1、Q3和二极管D2、D3组成，三极管Q1、Q3的基极连接单片机，所述电容式程控降压电路包括电容C2、C3、C4和三极管Q4、Q5，由电容C2、C3、C4构成直流逐级降压，三极管Q4、Q5的基极连接所述单片机，所述开关电路包括两组程控同步开关，第一组程控同步开关K1、K2连接所述桥式整流电路的输出端、电容C2与三极管Q4的输入端，从而使桥式整流电路与后级电路可由第一组程控同步开关断开，第二组程控同步开关K3、K4连接电容C2与三极管Q4的输出端、电容C3与三极管Q5的输入端，两组程控同步开关不同时闭合。传统的桥式整流电路是由二极管组成的，本发明打破常规，通过三极管与D2、D3构成桥式整流，由单片机程序控制。

在所述第一组程控同步开关的输入端连接第一输出电压检测电路2，所述输出电压检测电路由电阻R7、R8、R9组成，电阻R8连接所述单片机。本发明还包括备用电源电路，所述备用电源电路由三极管Q2、电容C1组成，三极管Q2的基极连接所述单片机。当桥式整流电路1输出的电压不足时，程控系统启动备用电源电路，以补充桥式整流电路的不足，使电压输出更加稳定。

本发明通过单片机芯片控制程序、高压晶体管程控整流电路、电容降压式程控电路、程控桥式开关安全隔离电路、低频稳压程控电路、PWM脉宽调制电路等多个功能电路来实现程控开关安全隔离电源的作用。三极管Q1、Q3和二极管D2、D3四个晶体管组成程控整流电路。其程控整流的工作过程如下：Q1、Q3、D2和D3在原理上与传统的桥式全波整流电路相同，所不同的是，Q1和Q3是由单片机程序控制的。而传统的桥式整流电路是四个二极管组成开放式整流，不受控制。

电容C2、C3、C4和三极管Q4、Q5组成电容式直流降压电路、低频稳压程控电路和PWM脉宽调制电路。开关K1-K4组成的是桥式开关安全隔离程控电路。工作过程描述如下：经过前面的整流电路整流以后，电路不定时地给电容C2充电，C2上的电压一般可设计较高，比如：100-300VDC。具体电压值根据负载的大小通过计算来确定。电容C2、C3和三极管Q4组成的是直流降压电路，通过PWM脉宽调制原理进行降压。其脉冲宽度也是受程序由B4、B5进行控制的。

K1-K4四个开关的工作过程是：当K1和K2接通时，K3和K4必须关闭，此时，整流电路给电容C2充电；当K1和K2关闭时，K3和K4可闭合，也可以关闭，一般是处于闭合状态。此时，整流电路停止给C2充电，启动三极管Q4和Q5，通过程序由端口B4和B5控制三极管Q4和Q5的开和关，以PWM脉宽调制的方式分别给电容C3和C4充电。由于此时，K1和K2是关闭的，所以前面的交流电源电路完全隔离了，所以后面的直流电源电路是安全隔离的。开关K1和K2，K3和K4是两组功能不同的开关，两组开关在任何时候都不能同时闭合。K1-K4开关根据应用场合的需要可以选择光藕、光电开关或继电器等。如果选择继电器则要考虑继电器的寿命与工作频率的谐调问题。K1-K4四个开关也都是由单片机程序控制的，分别受VK1-VK4进行控制。四个开关可采用继电器式控制开关，也可采用光藕开关。

Q1、Q3两个三极管是根据设计负载的需要，通过程序由端口B1和B3来控制两个三极管的导通和关闭。其中，三极管Q2和电容C1组成备用电源电路，也是受程序通过端口B2来控制的。电阻R7、R8、R9组成输出电压检测电路，也是受程序由端口RC2来控制的，当整流电路输出功率不够时，又恰好正值电源过零点或电源电压U1小于UO时，则通过程序启动备用电源电路。这样可避免输出电压波动过大的情况。二极管D1、与电阻R3、R4、R5组成电源电压检测电路，起到时间同步校正作用，避免单片机因时间不同步而失去控制。

以上公开仅为本发明的具体实施例，并不构成对本发明保护范围的限制，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的整体构思前提下，依据本发明技术方案所作的无需经过创造性劳动的变化和替换，都应落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.智能空调器的安全控制系统，包括室内机和室外机，所述室内机设有室内主控板，所述室外机设有室外主控板和变频板，变频板上设置IGBT模块驱动单元、与室外主控板的通信单元，其特征在于：所述室外主控板包括连接市电的电源电路，所述电源电路包括桥式整流电路，单片机，还包括电容式程控降压电路，开关电路，所述桥式整流电路由三极管Q1、Q3和二极管D2、D3组成，三极管Q1、Q3的基极连接单片机，所述电容式程控降压电路包括电容C2、C3、C4和三极管Q4、Q5，由电容C2、C3、C4构成直流逐级降压，三极管Q4、Q5的基极连接所述单片机，所述开关电路包括两组程控同步开关，第一组程控同步开关K1、K2连接所述桥式整流电路的输出端、电容C2与三极管Q4的输入端，从而使桥式整流电路与后级电路可由第一组程控同步开关断开，第二组程控同步开关K3、K4连接电容C2与三极管Q4的输出端、电容C3与三极管Q5的输入端，两组程控同步开关不同时闭合。

2.根据权利要求1所述的智能空调器的安全控制系统，其特征在于：在所述电源电路的输出端连接变频板IGBT模块驱动单元。

3.根据权利要求2所述的智能空调器的安全控制系统，其特征在于：所述室内主控板与所述室外主控板通讯连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的智能空调器的安全控制系统，其特征在于：在所述第一组程控同步开关的输入端连接第一输出电压检测电路，所述输出电压检测电路由电阻R7、R8、R9组成，电阻R8连接所述单片机。

5.根据权利要求4所述的智能空调器的安全控制系统，其特征在于：还包括备用电源电路，所述备用电源电路由三极管Q2、电容C1组成，三极管Q2的基极连接所述单片机。

6.根据权利要求4所述的智能空调器的安全控制系统，其特征在于：还包括用于时间同步校正的电源电压检测电路，所述电源电压检测电路由二极管D1、电阻R3、R4、R5组成。