CN107143985B - 一种用于空调系统压力保护的装置和空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种用于空调系统压力保护的装置和空调系统，属于空调制造技术领域。所述用于空调系统压力保护的装置包括压力检测模块和开关模块，其中：所述压力检测模块用于检测所述空调系统的压力，并根据所述压力控制所述开关模块的通断；以及所述开关模块位于所述空调系统的压缩机的供电回路中。该装置和空调系统能够在空调系统出现压力过高情况下，通过纯硬件的办法及时停止压缩机运行，解决了现有方法(先采集压力信号，再软件判断，再发送停止命令)存在一定概率(如：软件跑飞，芯片引脚短路等)不能及时正确停止压缩机运转的问题。

Description

一种用于空调系统压力保护的装置和空调系统

技术领域

本发明涉及空调制造技术领域，具体地涉及一种用于空调系统压力保护的装置和空调系统。

背景技术

空调系统在运行过程中，大部分工况处于压力比较高的状态，如果在压力异常时，未及时停止压缩机运行进而导致压力继续上升，那么最终可能会导致爆管等直接对设备和人产生伤害的事故，这是绝对不允许的。

在相关技术中，在空调控制系统设计时会通过高压传感器来采集系统压力，然后通过软件作出相应地保护控制。例如：通过高压传感器检测空调系统压力，当空调系统压力高于某一阈值时，高压传感器会通过信号处理电路将压力信号发送给MCU(Micro ControlUnit，微控制单元)，再由MCU判断处理后，通过控制电路控制压缩机停止运转。

但是软件并不是绝对可靠的，可能存在会跑飞等情况，另外单路端口检测有可能出现芯片引脚连焊或传感器到芯片之间的电路出现异常等情况，进而导致芯片判断错误，不能及时正确保护。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明实施例的目的是提供一种用于空调系统压力保护的装置和空调系统。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种用于空调系统压力保护的装置，所述装置包括压力检测模块和开关模块，其中：所述压力检测模块用于检测所述空调系统的压力，并根据所述压力控制所述开关模块的通断；以及所述开关模块位于所述空调系统的压缩机的供电回路中。

优选地，所述装置还包括：第一继电器，该第一继电器的工作电路串联在所述空调系统的压缩机供电回路中，用于控制所述压缩机供电回路的通断；以及所述压力检测模块及所述开关模块共同构成一压力开关，该压力开关与所述第一继电器的控制电路连接，用于检测所述空调系统的压力，并根据所述空调系统的压力控制所述第一继电器的控制电路的通断。

优选地，所述第一继电器为常开继电器，并且当所述空调系统的压力高于第一预设阈值时，所述压力开关断开所述第一继电器的控制电路，在所述空调系统的压力低于第二预设阈值时，所述压力开关接通所述第一继电器的控制电路。

优选地，所述装置还包括保护模块，用于检测所述压力开关的状态，并在所述压力开关处于断开状态的情况下，控制所述压力开关所在回路在预设时间段内保持断开状态。

优选地，所述保护模块包括光耦合器、第二继电器和控制单元，其中：所述光耦合器的输入端与所述第一继电器的控制电路并联，用于检测所述第一继电器控制电路的状态；所述第二继电器的工作电路与所述压力开关串联，所述第二继电器用于控制所述压力开关所在回路的通断；以及所述控制单元的第一接口与所述光耦合器的输出端相连，所述控制单元的第二接口与所述第二继电器的控制电路相连，所述控制单元用于接收所述光耦合器的输出信号，并根据所述输出信号，控制所述第二继电器的工作电路在预设时间段内保持断开状态。

优选地，当为所述第一继电器的控制电路供电的控制电源为交流电源时，所述保护模块还包括第一二极管、第一电容、第一电阻以及第二电阻，其中：所述第一二极管串联在所述交流电源与所述光耦合器输入端之间，用于将所述交流电源提供的交流电整流为直流电；所述第一电容与所述光耦合器并联，用于对整流后的所述直流电进行滤波；所述第一电阻串联于所述第一二极管和所述光耦合器输入端之间，所述第二电阻与所述光耦合器并联，所述第一电阻和所述第二电阻共同起分压作用。

优选地，当为所述第一继电器的控制电路供电的控制电源为直流电源时，所述保护模块还包括第一电阻和第二电阻，其中：所述第一电阻串联于所述直流电源和所述光耦合器输入端之间，所述第二电阻与所述光耦合器并联，所述第一电阻和所述第二电阻共同起分压作用。

优选地，所述保护模块还包括第二二极管，所述第二二极管与所述光耦合器并联，用于对所述光耦合器进行过压保护。

优选地，所述保护模块还包括位于所述光耦合器输出端侧的第三电阻、第四电阻和第二电容，其中：位于所述光耦合器输出端侧的电源通过所述第三电阻与所述光耦合器的输出端和所述控制单元的第一接口连接，以保证所述第一接口在所述光耦合器输出端未导通的情况下处于高电平；所述第三电阻用于在所述光耦合器输出端导通后起限流作用；所述第四电阻和所述第二电容组成滤波电路，用于保证所述第一接口的电平正确可靠。

优选地，所述保护模块还包括所述第二继电器的驱动电路，所述驱动电路串联于所述第二继电器和所述控制单元之间，用于驱动所述第二继电器。

优选地，当所述压力开关断开时，所述控制单元控制所述第二继电器的工作电路断开，并开始计时；以及当计时达到预设时间时，所述控制单元控制所述第二继电器的工作电路接通。

优选地，所述控制单元还用于记录、显示和查询压力保护的时间和/或次数。

另一方面，本发明实施例还提供一种空调系统，所述空调系统包括上文所述的用于空调系统压力保护的装置。

通过上述技术方案，本发明提供一种用于空调系统压力保护的装置和空调系统。该装置和空调系统能够在空调系统出现压力过高情况下，通过纯硬件的办法及时停止压缩机运行，解决了现有技术中靠软件进行采集判断存在的可靠性低的问题，而且硬件保护的速度更快。此外，软件的可靠性认证评估周期长，而采用上述方案无需再做软件评估，只需要对压力开关做可靠性认证即可，缩短了开发周期。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明一种实施方式提供的空调系统主回路的电路图；

图2是本发明一种实施方式提供的用于空调系统压力保护的装置的电路图；

图3是本发明一种优选实施方式提供的用于空调系统压力保护的装置的电路图；以及

图4是本发明另一种优选实施方式提供的用于空调系统压力保护的装置的电路图。

附图标记说明

D1-D6 整流二极管 E1 电解电容

L1 电抗器 RY1 第一继电器

PTC PTC热敏电阻 S1 压力开关

Motor 压缩机 Port1、Port2、Port3 电源端口

IC1 光耦合器 RY2 第二继电器

IC3 控制单元 D7 第一二极管

C1 第一电容 R1 第一电阻

R2 第二电阻 D8 第二二极管

R3 第三电阻 R4 第四电阻

C2 第二电容 IC2 驱动电路

RY3 第三继电器

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

在本发明一种实施方式中，用于空调系统压力保护的装置包括压力检测模块和开关模块。其中，压力检测模块用于检测空调系统的压力，并根据所述压力控制开关模块的通断；开关模块位于空调系统的压缩机的供电回路中。其中，该压力开关S1的压力检测模块可以安装于压缩机排气管上，以检测空调系统的压力。开关模块串联于压缩机的供电回路中，用于控制压缩机供电回路的通断，该开关模块可以在压力检测模块检测到空调系统压力超过第一预设阈值时断开，小于第二预设阈值时闭合。

通过上述技术方案，当压力检测模块检测到空调系统压力过高时，可以控制开关模块断开空调系统的压缩机的供电回路，使压缩机停止运行，从而达到保护目的。

图1是本发明一种实施方式提供的空调系统主回路的电路图。如图1所示，外部电源经过滤波处理后进入到三相桥堆，经整流二极管D1-D6整流之后，给大容量电解电容E1充电，从而给后级IPM(Intelligent Power Module，智能功率模块)或IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)提供稳定直流电源以控制压缩机Motor运行。电抗器L1主要用于抑制谐波，提高功率因数。刚上电时，或者说当电解电容E1上的电压都还很低时，为防止大电流充电，第一继电器RY1(该第一继电器可以使用接触器替代)的工作电路的触点处于断开状态，先通过PTC(Positive Temperature Coefficient，正温度系数)热敏电阻充电，当电解电容E1上的电压达到一定数值时，第一继电器RY1吸合，电流基本全通过第一继电器RY1来给后级供电。

图2是本发明一种实施方式提供的用于空调系统压力保护的装置的电路图。如图2所示，本发明实施方式提供一种用于空调系统压力保护的装置，所述装置包括第一继电器RY1(该第一继电器可以使用接触器替代)和所述压力检测模块及所述开关模块共同构成的压力开关S1。其中，第一继电器RY1的工作电路串联在空调系统的压缩机供电回路(即空调系统主回路，该供电回路也可以为部分压缩机的控制单元供电)中，用于控制压缩机供电回路的通断；压力开关S1与第一继电器RY1的控制电路连接，并且安装于压缩机排气管上，用于检测空调系统的压力，并根据空调系统的压力控制第一继电器RY1的控制电路的通断，进而控制压缩机供电回路的通断。

第一继电器RY1可以为常开继电器，当所述空调系统的压力高于第一预设阈值时，压力开关S1断开第一继电器RY1的控制电路，在所述空调系统的压力低于第二预设阈值时，压力开关S1接通第一继电器RY1的控制电路。其中，第一预设阈值和第二预设阈值的数值取决于该空调系统的压力要求，以避免空调系统出现过压情况，并且第二预设阈值小于等于第一预设阈值。优选地，压力开关可以选用具备10万次认证寿命的压力开关。

在图2中，压力开关S1直接串联于控制主回路通断的第一继电器RY1控制电路线圈的控制电源回路中，当空调系统压力超出压力开关S1的开关阈值时，压力开关S1断开，第一继电器RY1控制电路的线圈无法供电，工作电路的触点断开，后级只能通过PTC热敏电阻充电，由于PTC热敏电阻只能通过短时小电流，而后级压缩机要正常运转，是长期需要比较大的电流，这样PTC热敏电阻的阻值会瞬间急剧增大，进而没有通路可以给后级压缩机供电，压缩机会立即停机，进而达到保护的目的。并且从压力开关动作到压缩机停机整个过程不需要软件参与。

通常，在压缩机停机后，空调系统的压力会很快恢复，而压力开关S1大部分是完全机械式，一旦空调系统的压力恢复，压力开关S1就会闭合，控制主回路的第一继电器RY1控制电路线圈的电源恢复正常，位于工作电路的触点吸合，而这时PTC热敏电阻还处于大电阻状态，电解电容E1上的电压还很低，这个时候，第一继电器RY1触电吸合就会导致大电流充电，进而导致空调系统器件损坏或者影响长期运行可靠性。

为了避免上述情况，需要在压缩机停机保护后，进行一些处理。因此，所述用于空调系统压力保护的装置还可以包括保护模块，该保护模块用于检测压力开关S1的状态，并在压力开关S1处于断开状态的情况下，控制压力开关S1所在回路(即第一继电器的控制电源所在回路)在预设时间段内保持断开状态。

图3是本发明一种优选实施方式提供的用于空调系统压力保护的装置的电路图。如图3所示，在本发明一种优选实施方式中，所述保护模块可以包括光耦合器IC1、第二继电器RY2(该第二继电器可以使用接触器替代)和控制单元IC3。其中，光耦合器IC1用于实现信号隔离，它的输入端与第一继电器RY1的控制电路并联，用于检测第一继电器RY1控制电路的状态(即第一继电器的控制电源所在回路的状态)，并在所述第一继电器RY1控制电路断开的情况下发出输出信号。第二继电器RY2的工作电路与压力开关S1串联，用于控制压力开关S1所在回路(即第一继电器的控制电源所在回路)的通断。控制单元IC3的两个I/O(input/output，输入/输出)接口分别与光耦合器IC1的输出端和第二继电器RY2的控制电路相连，控制单元IC3用于接收光耦合器IC1的输出信号，并根据所述输出信号，控制所述第二继电器RY2的工作电路在预设时间段内保持断开状态，使得第一继电器RY1的控制电路在该预设时间内没有电源供电，从而保持空调系统主回路处于断开状态。

在本发明一种可选实施方式中，当为第一继电器RY1的控制电路供电的控制电源为交流电源时，所述保护模块还包括第一二极管D7、第一电容C1、第一电阻R1以及第二电阻R2。其中，第一二极管D7串联在交流电源与光耦合器IC1输入端之间，用于将交流电源提供的交流电整流为直流电；第一电容C1与光耦合器IC1并联，用于对整流后的直流电进行平滑滤波；第一电阻R1串联于第一二极管D7和光耦合器IC1输入端之间，第二电阻R2与光耦合器IC1并联，第一电阻R1和第二电阻R2共同起分压作用，以保证光耦合器IC1可靠导通。本领域技术人员可以理解的是，当为所述第一继电器RY1的控制电路供电的控制电源为直流电源时，则可以没有第一二极管D7和第一电容C1。

在本发明一种实施方式中，所述保护模块还可以包括第二二极管D8，第二二极管D8与光耦合器IC1并联，用于对光耦合器IC1进行过压保护，防止加载到光耦合器IC1的初级二极管电压过高，起保护所述初级二极管的作用。

在本发明一种实施方式中，所述保护模块还可以包括位于光耦合器IC1输出端侧的第三电阻R3、第四电阻R4和第二电容C2。其中，位于光耦合器IC1输出端侧的电源通过第三电阻R3与光耦合器IC1的输出端和控制单元IC3用于输入的I/O接口连接，以保证控制单元IC3在光耦合器IC1输出端未导通的情况下的输入处于高电平。第三电阻R3为上拉电阻，用于在光耦合器IC1输出端导通后起限流作用。第四电阻R4和第二电容C2组成滤波电路，用于保证输入到控制单元IC3的电平正确可靠。

在本发明一种实施方式中，所述保护模块还包括第二继电器RY2(或第二接触器)的驱动电路IC2，驱动电路IC2串联于第二继电器RY2和控制单元IC3之间，用于驱动第二继电器RY2。

在本发明一种实施方式中，当压力开关S1断开时，控制单元IC3通过驱动电路IC2控制第二继电器RY2的工作电路断开，并开始计时。当计时达到预设时间时，控制单元IC3控制第二继电器RY2的工作电路接通。其中，预设时间取决于PTC电阻的恢复时间。优选地，所述控制单元IC3还可以用于记录、显示和查询压力保护的时间和/或次数。

在本发明一种优选实施方式中，控制单元IC1可以为MCU，MCU可以用于接收信号、计时、判断、控制显示、记录以及控制第二继电器RY2触点的通断。具体地，光耦合器IC1的输出端连接MCU，用来采集空调系统主回路的状态，一旦主回路断开，并且在MUC或其它芯片没有主动断开输入电源的前提下，如果MCU对应端口的电压由低电平转为高电平，则判断需要进行保护，这时MCU控制第二继电器RY2断开，由于第二继电器RY2工作电路的触点也串联在这个回路，即使压力开关S1已经闭合，整个主回路也处于断开状态，不会出现上述大电流情况。并且当MCU采集到压力保护信号后，开始计时，等到预设时间才会让第二继电器RY2吸合，同时MCU也用于显示、查询和记录压力保护的时间和次数，提供给售后服务人员，以便定位出现高压的原因并解决。

图4是本发明另一种优选实施方式提供的用于空调系统压力保护的装置的电路图。如图4所示，在部分空调系统中，主回路的继电器和PTC热敏电阻由直流侧改到了交流侧，在交流测任意两相各串联一个继电器。具体地，第一继电器RY1由原来的控制直流侧改为控制交流侧，与第三继电器RY3一同控制交流侧的两相。对于图4所示的空调系统主回路，其压力保护的原理与图3所示的空调系统主回路基本一样，各器件功能也一样。

具体地，压力开关S1直接串联在用于控制交流电源两相的第一继电器RY1和第三继电器RY3的线圈所在控制回路中，一旦出现空调系统出现过压情况，压力开关S1断开第一继电器RY1和第三继电器RY3的控制电源，进而两个继电器的工作回路触点都直接断开，切断了压缩机的供电回路，压缩机会立即保护停机，从而达到压力保护的目的。图4中其它器件的作用和图3相同。

本发明实施方式还提供一种空调系统，所述空调系统包括上文所述的用于空调系统压力保护的装置。

通过上述技术方案，本发明提供一种用于空调系统压力保护的装置和空调系统。该装置和空调系统能够在空调系统出现压力过高情况下，通过纯硬件的办法及时停止压缩机运行，解决了现有方法(先采集压力信号，再软件判断，再发送停止命令)存在一定概率(如：软件跑飞，芯片引脚短路等)不能及时正确停止压缩机运转的问题。此外，关于压力容器保护软件的可靠性认证评估周期长，而采用上述方案无需再做软件评估，只需要对压力开关做可靠性认证即可，缩短了开发周期。

以上结合附图详细描述了本发明例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种用于空调系统压力保护的装置，其特征在于，所述装置包括压力检测模块和开关模块，其中：

所述压力检测模块用于检测所述空调系统的压力，并根据所述压力控制所述开关模块的通断；以及

所述开关模块位于所述空调系统的压缩机的供电回路中；

所述装置还包括：

第一继电器，该第一继电器的工作电路串联在所述空调系统的压缩机供电回路中，用于控制所述压缩机供电回路的通断；以及

所述压力检测模块及所述开关模块共同构成一压力开关，该压力开关与所述第一继电器的控制电路连接，用于检测所述空调系统的压力，并根据所述空调系统的压力控制所述第一继电器的控制电路的通断；

保护模块，用于检测所述压力开关的状态，并在所述压力开关处于断开状态的情况下，控制所述压力开关所在回路在预设时间段内保持断开状态；所述保护模块包括光耦合器、第二继电器和控制单元，其中：

所述光耦合器的输入端与所述第一继电器的控制电路并联，用于检测所述第一继电器控制电路的状态；

所述第二继电器的工作电路与所述压力开关串联，所述第二继电器用于控制所述压力开关所在回路的通断；以及

所述控制单元的第一接口与所述光耦合器的输出端相连，所述控制单元的第二接口与所述第二继电器的控制电路相连，所述控制单元用于接收所述光耦合器的输出信号，并根据所述输出信号，控制所述第二继电器的工作电路在预设时间段内保持断开状态。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一继电器为常开继电器，并且当所述空调系统的压力高于第一预设阈值时，所述压力开关断开所述第一继电器的控制电路，在所述空调系统的压力低于第二预设阈值时，所述压力开关接通所述第一继电器的控制电路。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当为所述第一继电器的控制电路供电的控制电源为交流电源时，所述保护模块还包括第一二极管、第一电容、第一电阻以及第二电阻，其中：

所述第一二极管串联在所述交流电源与所述光耦合器输入端之间，用于将所述交流电源提供的交流电整流为直流电；

所述第一电容与所述光耦合器并联，用于对整流后的所述直流电进行滤波；

所述第一电阻串联于所述第一二极管和所述光耦合器输入端之间，所述第二电阻与所述光耦合器并联，所述第一电阻和所述第二电阻共同起分压作用。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当为所述第一继电器的控制电路供电的控制电源为直流电源时，所述保护模块还包括第一电阻和第二电阻，其中：

所述第一电阻串联于所述直流电源和所述光耦合器输入端之间，所述第二电阻与所述光耦合器并联，所述第一电阻和所述第二电阻共同起分压作用。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述保护模块还包括第二二极管，所述第二二极管与所述光耦合器并联，用于对所述光耦合器进行过压保护。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述保护模块还包括位于所述光耦合器输出端侧的第三电阻、第四电阻和第二电容，其中：

位于所述光耦合器输出端侧的电源通过所述第三电阻与所述光耦合器的输出端和所述控制单元的第一接口连接，以保证所述第一接口在所述光耦合器输出端未导通的情况下处于高电平；

所述第三电阻用于在所述光耦合器输出端导通后起限流作用；

所述第四电阻和所述第二电容组成滤波电路，用于保证所述第一接口的电平正确可靠。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述保护模块还包括所述第二继电器的驱动电路，所述驱动电路串联于所述第二继电器和所述控制单元之间，用于驱动所述第二继电器。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

当所述压力开关断开时，所述控制单元控制所述第二继电器的工作电路断开，并开始计时；以及

当计时达到预设时间时，所述控制单元控制所述第二继电器的工作电路接通。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元还用于记录、显示和查询压力保护的时间和/或次数。

10.一种空调系统，其特征在于，所述空调系统包括权利要求1-9中任意一项权利要求所述的用于空调系统压力保护的装置。

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