CN106469991B - 功率转换装置及包括其的空调机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种功率转换装置及包括其的空调机。本发明的实施例的功率转换装置，其包括：整流部，对输入交流电源进行整流，电压降压部，利用来自所述整流部的电源输出被降压的电压；所述电压降压部包括：变压器，以及，通信电压输出部，配置于所述变压器的二次侧，输出用于通信部的动作的直流电源。由此，能够减少待机功率的同时，稳定地向通信部供给电源。

Description

功率转换装置及包括其的空调机
技术领域
本发明涉及功率转换装置及包括其的空调机，更详细而言，涉及一种能够减少待机功率的同时，稳定地向通信部供给电源的功率转换装置及包括其的空调机。
背景技术
空调机为了营造舒适的室内环境，向室内吐出冷温的空气，调节室内温度并净化室内空气，从而向用户提供更加舒适的室内环境。一般而言，空调机包括：室内机，由热交换器构成，并设置于室内；室外机，由压缩机和热交换器等构成，并用于向室内机供给制冷剂。
另外，为了进行室内机和室外机之间的通信，室内机和室外机中分别设置有通信部，在空调机未处于动作中的情况下，也向通信部进行供电，从而导致消耗待机功率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种功率转换装置及包括其的空调机，能够减少待机功率的同时，稳定地向通信部供给电源。
为了实现所述目的，本发明的实施例的功率转换装置，其包括：整流部，对输入交流电源进行整流，电压降压部，利用来自所述整流部的电源输出被降压的电压；所述电压降压部包括：变压器，以及，通信电压输出部，配置于所述变压器的二次侧，输出用于通信部的动作的直流电源。
并且，为了实现所述目的，本发明的实施例的空调机，其包括：压缩机，压缩机驱动部，用于驱动所述压缩机，通信部，与室内机进行数据交换，整流部，对输入交流电源进行整流，电压降压部，利用来自所述整流部的电源输出被降压的电压；所述电压降压部包括：变压器，以及，通信电压输出部，配置于所述变压器的二次侧，输出用于所述通信部的动作的直流电源。
根据本发明的一实施例，在功率转换装置及包括其的空调机中，其包括：整流部，对输入交流电源进行整流，电压降压部，利用来自整流部的电源输出被降压的电压；电压降压部包括：变压器，以及，通信电压输出部，配置于所述变压器的二次侧，输出用于通信部的动作的直流电源。由此，能够减少待机功率的同时，稳定地向通信部供给电源。
特别是，利用变压器的动作储存第一直流电源，并在整流部的低电平侧二极管元件导通的情况下，使第一电容器中储存的第一直流电源储存到第二电容器，从而使第二电容器中储存的第一直流电源能够作为独立电源资源，与电压降压部独立地输出。由此，能够排除电压降压部等中发生的噪音的影响。
附图说明
图1是例示出本发明的一实施例的空调机的结构的图。
图2是图1的室外机和室内机的概略图。
图3是图1的空调机的室外机和室内机的内部框图的一例。
图4是用于驱动图1的室外机内的压缩机的压缩机驱动部的框图。
图5是图4的压缩机驱动部的电路图的一例。
图6是示出空调机的功率转换装置的内部框图的图。
图7是示出本发明的实施例的空调机的功率转换装置的内部框图的图。
图8是图7的功率转换装置的电路图。
图9是用于说明图8的功率转换装置的动作的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明进行更详细的说明。
在以下说明中使用的针对结构元件的接尾词“模块”及“部”仅是考虑到便于说明书的撰写而被赋予或混用，其自身并不带有相互区分的含义或作用。因此，所述“模块”及“部”可相混合使用。
图1是例示出本发明的一实施例的空调机的结构的图。
如图1所示，本发明的空调机100可包括：室内机31；与室内机31相连接的室外机21。
空调机的室内机31可适用直立式空调机、墙挂式空调机以及天花板式空调机中的任一种，附图中例示出直立式室内机31。
另外，空调机100可还包括换气装置、空气净化装置、加湿装置以及加热器中的至少一种，其可与室内机及室外机的动作相连动地进行动作。
室外机21还包括：压缩机(未图示)，对供给的制冷剂进行压缩；室外热交换器(未图示)，使制冷剂和室外空气进行热交换；储液器(未图示)，从供给的制冷剂提取出气相制冷剂并提供给压缩机；四通阀(未图示)，用于选择基于制热运转的制冷剂的流路。并且，还包括多个传感器、阀以及油回收器等，但是以下将省去对其结构的说明。
室外机21使所设有的压缩机和室外热交换器进行动作，根据设定对制冷剂进行压缩或热交换，并将制冷剂提供给室内机31。室外机21可利用远程控制器(未图示)或室内机31的请求(demand)进行驱动。此时，随着与驱动的室内机对应地改变制冷/制热容量，也可使室外机的工作台数及设置于室外机的压缩机的工作台数发生变化。
此时，室外机21向连接的室内机31供给被压缩的制冷剂。
室内机31接收从室外机21供给的制冷剂，并向室内吐出冷温的空气。室内机31包括：室内热交换器(未图示)、室内机风扇(未图示)、使供给的制冷剂进行膨胀的膨胀阀(未图示)、多个传感器(未图示)。
此时，室外机21和室内机31通过通信线连接并收发相互数据，室外机和室内机可通过有线或无线方式与远程控制器(未图示)相连接，并根据远程控制器(未图示)的控制进行动作。
遥控器(未图示)与室内机31相连接，向室内机输入用户的控制指令，接收室内机的状态信息并显示。此时，遥控器可根据与室内机的连接形态，以有线或无线方式进行通信。
图2是图1的室外机和室内机的概略图。
参照附图进行说明，空调机100大体上区分为室内机31和室外机21。
室外机21包括：压缩机102，用于压缩制冷剂；压缩机用电动机102b，用于驱动压缩机；室外侧热交换器104，用于对被压缩的制冷剂进行放热；室外送风机105，由配置于室外热交换器104的一侧并促进制冷剂的放热的室外风扇105a和用于旋转室外风扇105a的电动机105b构成；膨胀机构106，用于对被冷凝的制冷剂进行膨胀；制冷/制热切换阀110，用于改变被压缩的制冷剂的流路；储液器103，暂时存储气态化的制冷剂，去除水分和杂质后，向压缩机供给恒定的压力的制冷剂。
室内机31包括：室内侧热交换器109，配置于室内并执行制冷/制热功能；室内送风机109，由配置于室内侧热交换器109的一侧并用于促进制冷剂的放热的室内风扇109a和用于旋转室内风扇109a的电动机109b构成。
室内侧热交换器109可设置有至少一个。压缩机102可使用变频压缩机、定速压缩机中的至少一种。
并且，空调机100可由对室内进行制冷的制冷机构成，也可由对室内进行制冷或制热的加热泵构成。
图1的室外机21内的压缩机102可由用于驱动压缩机马达250的用于压缩机驱动的功率转换装置(图4的200)进行驱动。
图3是图1的空调机的室外机和室内机的内部框图的一例。
室外机21可包括：通信部120a、存储器140a、控制部170a、供电部190a、压缩机驱动部200、风扇驱动部127a。
通信部120a可与室内机31进行数据交换。例如，可通过有线方式的电线通信与室内机进行数据交换。
存储器140a可存储用于控制部170a的处理或控制的程序等、用于室外机21整体上的动作的多种数据。
控制部170a控制室外机21内的各单元的整体上的动作。
供电部190a可根据控制部170a的控制，供给各结构元件的动作所需的电源。
压缩机驱动部200设置有用于驱动压缩机的电路，并可驱动压缩机。
风扇驱动部127a可设置有用于驱动风扇的电路，并可驱动风扇。
室内机31可包括：输入部110、存储器140b、控制部170b、显示器180、供电部190b。
输入部110可包括贴附于室内机31的多个按键或触摸屏。通过多个按键或触摸屏可开启室内机31的电源并进行动作。除此之外，还可执行多种输入动作。
通信部120b可与室外机21进行数据交换。例如，可通过有线方式的电线通信与室外机21进行数据交换。
存储器140b可存储用于控制部170b的处理或控制的程序等、用于室内机31整体上的动作的多种数据。
控制部170b控制室内机31内的各单元的整体上的动作。
供电部190b可根据控制部170b的控制，供给各结构元件的动作所需的电源。
显示器180可显示室内机31的动作状态。
图4是用于驱动图1的室外机内的压缩机的压缩机驱动部的框图，图5是图4的压缩机驱动部的电路图的一例。
参照附图，用于压缩机驱动的压缩机驱动部(图4的200)可包括：逆变器220，用于向压缩机马达250输出三相交流电流；逆变器控制部230，用于控制逆变器220；转换器210，用于向逆变器220供给直流电源；转换器控制部215，用于控制转换器210；DC端电容器C，配置于转换器210和逆变器220之间。另外，压缩机马达驱动装置200可还包括：DC端电压检测部B、输入电压检测部A、输入电流检测部D、输出电流检测部E。
压缩机驱动部200接收来自系统的交流电源，进行功率转换并将被转换的功率提供给压缩机马达250。因此，压缩机驱动部200可又称为压缩机驱动装置。
转换器210将输入交流电源转换为直流电源。转换器210可以是包括整流部410和升压转换器420(boost converter)的概念。另外，基于输入交流电源的输入功率可命名为Pgrid。
整流部410接收单相交流电源201，对其进行整流并输出被整流的电源。
为此，在整流部410中例示出，分别相互串联连接的上升沿二极管元件Da、Db和下降沿二极管元件D'a、D'b成为一对，并且总共两对的上升沿、下降沿二极管元件相互并联(Da&D'a、Db&D'b)连接的情形。即，可以桥接(bridge)形态相互进行连接。
升压转换器420(boost converter)在整流部410和逆变器220之间设置有相互串联连接的电感器L1和二极管D1，并设置有连接于电感器L1和二极管D1之间的开关元件S1。利用这样的开关元件S1的导通(on)，电感器L1中储存能量，并利用开关元件S1的截止(off)，电感器L1中储存的能量可经由二极管D1输出。
另外，在使用低容量的DC端电容器C的情况下，升压转换器420也可输出被升压有恒定电压的、即被偏置(offset)的电压。
转换器控制部215可控制升压转换器420内的开关元件S1的导通时间(turn ontiming)。由此，可输出用于开关元件S1的导通时间的转换器开关控制信号Scc。
为此，转换器控制部215可从输入电压检测部A、输入电流检测部B、DC端电压检测部B分别接收输入电压Vs、输入电流Is、DC端电压Vdc。
输入电压检测部A可检测来自输入交流电源201的输入电压Vs。例如，输入电压检测部A可位于整流部410前端。
为了进行电压检测，输入电压检测部A可包括电阻元件、OP AMP等。检测出的输入电压Vs为脉冲形态的离散信号(discrete signal)，为了生成转换器开关控制信号Scc，其可施加给转换器控制部215。
另外，利用输入电压检测部A可还检测输入电压的零交叉(zero crossing)点。
接着，输入电流检测部D可检测来自输入交流电源201的输入电流Is。具体而言，输入电流检测部D可位于整流部410前端。
为了进行电流检测，输入电流检测部D可包括电流传感器、电流互感器(currenttransformer，CT)、分流电阻(shunt resistance)等。检测出的输入电压Is为脉冲形态的离散信号(discrete signal)，为了生成转换器开关控制信号Scc，其可施加给转换器控制部215。
DC电压检测部B检测DC端电容器C两端，即检测DC端电压Vdc。为了进行电源检测，可使用电阻元件、OP AMP等。检测出的DC端电容器C的电压Vdc为脉冲形态的离散信号(discrete signal)，其可施加给转换器控制部215、逆变器控制部230，基于DC端电容器C的直流电压Vdc可分别生成转换器开关控制信号Scc、逆变器开关控制信号Sic。
逆变器220可设置有多个逆变器开关元件，利用开关元件的导通/截止动作将被平滑的直流电源Vdc转换为规定频率的三相交流电源，并输出给三相马达250。
由此，逆变器220可向作为负载的马达250供给逆变器功率Pinv。此时的逆变器功率Pinv为作为负载的马达250所需的功率，其可跟踪所需的目标功率。因此，在本说明书中，可将逆变器功率Pinv记述为与负载中所需的目标功率相同的概念。
具体而言，逆变器220可设置有多个开关元件。例如，分别相互串联连接的上升沿开关元件Sa、Sb、Sc和下降沿开关元件S'a、S'b、S'c成为一对，总共三对的上升沿、下降沿开关元件相互并联(Sa&S'a、Sb&S'b、Sc&S'c)连接。此外，在各开关元件Sa、S'a、Sb、S'b、Sc、S'c可逆并联连接有二极管。
为了控制逆变器220的开关动作，逆变器控制部230可将逆变器开关控制信号Sic输出给逆变器220。逆变器开关控制信号Sic为脉冲宽度调制方式PWM的开关控制信号，其可基于马达250中流动的输出电流io和作为DC端电容器两端的DC端电压Vdc生成并输出。此时的输出电流io可从输出电流检测部E被检测出，DC端电压Vdc可从DC端电压检测部B被检测出。
输出电流检测部E可检测逆变器420和马达250之间流动的输出电流io。即，检测马达250中流动的电流。输出电流检测部E可对各相的输出电流ia、ib、ic都进行检测，或者可利用三相平衡来检测二相的输出电流。
输出电流检测部E可位于逆变器220和马达250之间，为了进行电流检测，可使用CT(current trnasformer)、分流电阻等。
输出的逆变器开关控制信号Sic在栅极驱动部(未图示)变换为栅极驱动信号，并输入给逆变器220内的各开关元件的栅极。由此，逆变器220内的各开关元件Sa、S'a、Sb、S'b、Sc、S'c可进行开关动作。
图6是示出空调机的功率转换装置的内部框图的图。
参照附图，图6的功率转换装置600设置有电源阻断部510、滤波器部520、整流部530、电压降压部540，为了向室外机通信部120a供给电源Vcom，设置有额外的转换器550。
特别是，转换器550连接于电源阻断部510和滤波器部520之间，用于将交流电源转换为直流电源，并将被转换的直流电源作为室外机通信部120a的电源Vcom输出。
另外，在空调机100的动作处于停止状态的情况下，根据图6所示的电路结构，由于转换器550中执行电源转换，将发生功率消耗。即，发生待机功率消耗。
特别是，即便是在因室外机21不进行动作，电压降压部540不进行动作的情况下，转换器550中也将发生待机功率消耗。
本发明中揭示能够减少这样的不必要的待机功率消耗的同时，稳定地作为室外机通信部120a的电源Vcom输出的方案。对此将参照图7以下进行说明。
图7是示出本发明的实施例的空调机的功率转换装置的内部框图的图，图8是图7的功率转换装置的电路图。
参照附图，图7或图8的功率转换装置600可设置在图3的供电部190a内。
图7或图8的功率转换装置600可设置有电源阻断部610、滤波器部620、整流部630、电压降压部640。
特别是，在电压降压部640内额外地设置有通信电压输出部670。
电源阻断部610可执行用于阻断输入交流电源201的电源的动作，例如，可设置有保险丝(fuse)。
滤波器部620用于去除输入交流电源201的噪音。
整流部630对输入交流电源201进行整流，并输出被整流的电源。
例如，整流部630可设置有桥接二极管(bridge diode)。如图8所示，上侧二极管两个、下侧二极管两个可相互桥接连接。
另外，在整流部630和电压降压部640之间可配置有用于对被整流的电源进行平滑的电容器C。
电压降压部640可利用来自整流部的电源来输出被降压的电压。特别是，可输出多个直流电压Vdc1、Vdc2、Vdc3、Vcom。
多个直流电压Vdc1、Vdc2、Vdc3、Vcom可分别提供给室外机21内的各单元。
特别是，电压降压部640可输出向室外机通信部120a的电源Vcom。
为此，电压降压部640可设置有用于向室外机通信部120a输出电源Vcom的通信电压输出部670。
电压降压部640可设置有变压器T和具有连接于变压器T的一次侧的开关元件Sx的回归转换器(flyback converter)。
此时，通信电压输出部670可配置于变压器T的二次侧。
通信电压输出部670可包括：第一二极管Dx，其阳极连接于变压器T的二次侧的一端；第一电容器Cx，连接于第一二极管Dx的阴极和接地端之间；第二二极管Dy，其阳极连接于第一二极管Dx的阴极；第二电容器Cy，连接于第二二极管Dy的阴极和输入交流电源的一端之间。
另外，图7或图8的功率转换装置600可还设置有配置于整流部630和电压降压部640之间的、图4等中记述的逆变器220及马达250。并且，可还设置有图4等中记述的逆变器控制部230等。
即，功率转换装置600可在电容器C的两端还设置有与电压降压部640并联连接的逆变器220。
并且，功率转换装置600可还包括：DC端电压检测部B，检测用于逆变器220控制的电容器C的两端的电压；输出电流检测部E，检测马达和逆变器220之间流动的电流；逆变器控制部230，基于DC端电压或输出电流而控制逆变器220。
此时的马达可以是压缩机用马达或室外风扇马达。
图9是用于说明图8的功率转换装置的动作的图。
参照附图，第一电容器Cx基于变压器T的动作而储存第一直流电源Vcom，在整流部630的低电平(low)侧二极管元件导通的情况下，第一电容器Cx中储存的第一直流电源Vcom将储存到第二电容器Cy。
由此，通信电压输出部670将第二电容器Cy中储存的第一直流电源Vcom作为向室外机通信部120a的电源Vcom输出。
如上所述，第二电容器Cy中储存的第一直流电源Vcom从此之后可作为独立电源资源(source)，与电压降压部640特别是变压器T的动作独立地进行输出。由此，能够排除电压降压部640等中发生的噪音的影响。
另外，由于通信电压输出部670配置于变压器T的二次侧，在变压器T不进行动作的情况下，即，当开关元件Sx不进行动作时，通信电压输出部670无法输出电源。由此，不会发生基于待机功率的功率消耗。
此外，在因室外机进行动作而开关元件Sx导通(turn on)的情况下，第一电容器Cx才能因变压器T的动作而储存第一直流电源Vcom，在整流部630的低电平侧二极管元件导通的情况下，第一电容器Cx中储存的第一直流电源Vcom将储存到第二电容器Cy。
其结果，根据图7或图8的功率转换装置600，能够减少待机功率的同时，稳定地向通信部供给电源。
本发明的功率转换装置及包括其的空调机并不限定于如上所述的实施例的结构和方法，而是可由各实施例的全部或一部分选择性地组合并构成，从而对所述实施例进行多种变形。
另外，本发明的功率转换装置或空调机的动作方法可由在设置于功率转换装置或空调机的处理器可读取的记录介质中处理器可读取的代码来实现。处理器可读取的记录介质包括存储有可由处理器读取的数据的所有种类的记录装置。处理器可读取的记录介质例有ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、光数据存储装置等，并且也可以诸如基于因特网的传输的载波的形态实现。并且，处理器可读取的记录介质可分散于利用网络相连接的计算机系统，并以分散方式存储处理器可读取的代码并执行。
并且，以上对本发明的优选实施例进行了图示及说明，但是本发明并不限定于以上所述的特定的实施例，在不背离本发明的技术思想的范围内，本发明所属的技术领域的普通技术人员能够对其进行多种变形实施，而且这样的变形实施不应脱离本发明的技术思想或前景而单独地加以理解。

Claims (10)

1.一种功率转换装置，其特征在于，包括：
整流部，对输入交流电源的电压进行整流；
电源阻断部，在所述输入交流电源和所述整流部之间执行用于阻断电源的动作，连接于所述输入交流电源的两端中的一端；以及
电压降压部，利用来自所述整流部的电压输出被降压的电压；
所述电压降压部包括：
变压器，具有一次侧和二次侧；以及
通信电压输出部，配置于所述变压器的二次侧，输出用于通信部的动作的直流电压，
所述通信电压输出部包括：
第一二极管，其阳极连接于所述变压器的二次侧的一端；
第一电容器，连接于所述第一二极管的阴极和接地端之间；
第二二极管，其阳极连接于所述第一二极管的阴极；
第二电容器，连接于所述第二二极管的阴极和所述输入交流电源的两端中的另一端之间，
所述第一电容器利用所述变压器的动作储存第一直流电压，
在所述整流部的低电平侧二极管元件导通的情况下，所述第一电容器中储存的所述第一直流电压储存到所述第二电容器，所述通信电压输出部将所述第二电容器中储存的电压作为用于所述通信部的动作的直流电压输出，
用于所述通信部的动作的所述直流电压作为独立电源资源，与所述电压降压部的所述变压器的动作独立地进行输出。
2.根据权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，还包括：
第三电容器，配置于所述整流部和所述电压降压部之间。
3.根据权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，所述电压降压部包括：
所述变压器；
回归转换器，具有连接于所述变压器的一次侧的开关元件。
4.根据权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，还包括：
第三电容器，配置于所述整流部和所述电压降压部之间；
逆变器，连接于所述第三电容器的两端，与所述电压降压部并联连接，并用于驱动马达。
5.根据权利要求4所述的功率转换装置，其特征在于，还包括：
DC端电压检测部，检测所述第三电容器的两端的电压；
输出电流检测部，检测所述马达和所述逆变器之间流动的输出电流；
逆变器控制部，基于所述输出电流来控制所述逆变器。
6.一种空调机，其特征在于，包括：
压缩机；
压缩机驱动部，用于驱动所述压缩机；
通信部，与室内机进行数据交换；
整流部，对输入交流电源的电压进行整流；
电源阻断部，在所述输入交流电源和所述整流部之间执行用于阻断电源的动作，连接于所述输入交流电源的两端中的一端；以及
电压降压部，利用来自所述整流部的电压输出被降压的电压，
所述电压降压部包括：
变压器，具有一次侧和二次侧；以及
通信电压输出部，配置于所述变压器的二次侧，输出用于所述通信部的动作的直流电压，
所述通信电压输出部包括：
第一二极管，其阳极连接于所述变压器的二次侧的一端；
第一电容器，连接于所述第一二极管的阴极和接地端之间；
第二二极管，其阳极连接于所述第一二极管的阴极；
第二电容器，连接于所述第二二极管的阴极和所述输入交流电源的两端中的另一端之间，
所述第一电容器利用所述变压器的动作储存第一直流电压，
在所述整流部的低电平侧二极管元件导通的情况下，所述第一电容器中储存的所述第一直流电压储存到所述第二电容器，所述通信电压输出部将所述第二电容器中储存的电压作为用于所述通信部的动作的直流电压输出，
用于所述通信部的动作的所述直流电压作为独立电源资源，与所述电压降压部的所述变压器的动作独立地进行输出。
7.根据权利要求6所述的空调机，其特征在于，还包括：
第三电容器，配置于所述整流部和所述电压降压部之间。
8.根据权利要求6所述的空调机，其特征在于，所述电压降压部包括：
所述变压器；
回归转换器，具有连接于所述变压器的一次侧的开关元件。
9.根据权利要求6所述的空调机，其特征在于，还包括：
第三电容器，配置于所述整流部和所述电压降压部之间；
逆变器，连接于所述第三电容器的两端，与所述电压降压部并联连接，并用于驱动马达。
10.根据权利要求9所述的空调机，其特征在于，还包括：
DC端电压检测部，检测所述第三电容器的两端的电压；
输出电流检测部，检测所述马达和所述逆变器之间流动的输出电流；
逆变器控制部，基于所述输出电流控制所述逆变器。
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