CN107888072A - 电器电源控制装置和控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电器电源控制装置和控制方法。该电器电源控制装置包括驱动电源提供模块、电源隔离模块、电源驱动模块，其中所述驱动电源提供模块用于提供驱动电源给所述电源隔离模块和电源驱动模块，所述电源隔离模块用于在内部低压和外部高压之间进行隔离，所述电源驱动模块用于驱动所述电源向所述电器供电。本发明能够灵活的对电器的供电进行控制，避免电源断开时，产生尖峰杂波，对电器造成损伤，提高电器电源控制装置的使用时限。
Description
技术领域
本发明属于电器领域，具体涉及一种电器电源控制装置和控制方法。
背景技术
随着科技的发展，人们日常生活中需要的家用电器越来越多，并且随着人们的环保意识增强，对家用电器的能效要求也越来越高。由于在空调、油烟机、空气净化器等家用电器中均需要使用电机，电机的耗电量大，因此，高能效的电机需求越来越大。
因负载功能实现以及电机对上断电时序要求，使得电机上位机增加对直流高压VDC(310V)的高压控制。对于电机的电源控制装置中，通常采用继电器来进行控制，但是由于继电器的机械性能，在继电器导通和断开的时候，继电器的抖动会产生较大的杂波，对于电机内部控制板上的智能功率模块将会造成严重的损伤。同时，由于继电器的寿命较短，存在开关次数的限制，增加了成本。
发明内容
有鉴于此，本发明针对上述现有技术中的不足，提供一种电器电源控制装置和控制方法，能够灵活的对电器进行电源控制。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电器电源控制装置，该电源控制装置包括驱动电源提供模块、电源隔离模块、电源驱动模块，其中所述驱动电源提供模块用于提供驱动电源给所述电源隔离模块和所述电源驱动模块，所述电源隔离模块用于在内部低压和外部高压之间进行隔离，所述电源驱动模块用于驱动所述电源向所述电器供电。
优选地，所述驱动电源提供模块包括直流转直流模块。
优选地，所述驱动电源提供模块包括多个串联的直流转直流模块。
优选地，所述驱动电源提供模块包括三个串联的直流转直流模块，所述三个串联的直流转直流模块提供与所述电源的压差为15V的直流电源。
优选地，所述电源隔离模块包括光耦隔离电路。
优选地，所述电器电源控制装置还包括降压保护电路，所述降压保护电路与所述光耦隔离电路相连。
优选地，所述降压保护电路包括至少一个电阻和至少一个电容。
优选地，所述电源驱动模块包括绝缘栅双极型晶体管IGBT或金氧半场效晶体管MOSFET。
优选地，所述电器连接所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的发射极，所述电源连接所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的集电极。
优选地，所述电器为电机，所述电源为所述电机提供310V直流电源。
另一方面，本发明采用如下技术方案：
一种电器电源控制装置的控制方法，该电器电源控制装置包括驱动电源提供模块、电源隔离模块、电源驱动模块，该方法包括：
所述驱动电源提供模块提供驱动电源给所述电源隔离模块和所述电源驱动模块；
所述电源隔离模块在内部低压和外部高压之间进行隔离；
所述电源驱动模块驱动所述电源向所述电器供电。
优选地，所述电源驱动模块包括绝缘栅双极型晶体管IGBT或金氧半场效晶体管MOSFET。
优选地，所述电器连接所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的发射极。
本发明提供的电器电源控制装置和控制方法，通过对电器，例如电机使用的直流电源进行控制，能够实现灵活地对电机进行电源控制，避免电源断开时产生尖峰杂波，对电机的智能功率模块造成损伤，提高电器电源控制装置的使用时限。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能用于限制本发明。
附图说明
以下将参照附图对根据本发明的优选实施方式进行描述。图中：
图1是根据一示例性实施例示出的电器电源控制装置的框图。
图2是根据一示例性实施例示出的驱动电源提供模块的电路图。
图3是根据一示例性实施例示出的电器电源控制装置的电路图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在进行实施例描述之前，需要说明的是，为了说明的方便及具体化，本组实施例针对的是电器电源控制装置及控制方法，但并不仅限于实施例中列举所限定的范围。
本发明提供一种电器电源控制装置，用于对电器进行供电的电源进行控制，所述电器可以是电机等需要高压电源进行供电的电器。以下示例性实施例中的电机仅仅是示例性描述，与电机具有类似属性的其他设备也同样适用，例如无刷直流电机也同样适用。
图1是本发明实施例所述的电器电源控制装置的框图。如图1所示，电器电源控制装置包括驱动电源提供模块1、电源隔离模块2、电源驱动模块3，其中驱动电源提供模块1用于提供电源给电源隔离模块2和电源驱动模块3，电源隔离模块2用于在内部低压和外部高压之间进行隔离，电源驱动模块3用于驱动电机进行工作。其中，驱动电源提供模块1分别与电源隔离模块2和电源驱动模块3相连，电源隔离模块2与电源驱动模块3相连，电源驱动模块3与电机4相连。
图2是本发明实施例所述的驱动电源提供模块的电路图。如图2所示，驱动电源提供模块包括一路5V直流电源输入，该5V直流电源由上位主控板整流、BUCK降压斩波器(图中未示出)得到，电解电容C1和贴片电容C2组合构成滤波器，对该5V直流电源进行滤波后，输入直流转直流模块，所述直流转直流模块包括有多个，在一个优选实施例中，包括第一直流转直流模块U1，第二直流转直流模块U2和第三直流转直流模块U3；第一直流转直流模块U1、第二直流转直流模块U2和第三直流转直流模块U3顺次串联连接，其中，该直流电源经过每一个直流转直流模块均得到一个5V的直流电源，经过三个串联连接的直流转直流模块之后得到压差为15V的直流电源，该直流电源通过三个并联的虚拟负载R1、负载R2、负载R3，输出比电机高压(M_VDC)输入点高15V的隔离直流电源。同时，驱动电源提供模块还将输出310V直流电源(该310V直流电源由上位主控板整流、BUCK降压斩波器(图中未示出)得到)，提供给电源驱动模块3，将M_VDC+15V直流电源，提供给电源隔离模块2。
图3是本发明实施例所述的电器电源控制装置的电路图。如图3所示，电源控制装置包括主控模块U5，可选择的，主控模块可以选用MCU或DSP等。主控模块U5用于控制提供内部低压。
电源隔离模块2用于在内部低压和外部高压之间进行隔离，其中包括光耦隔离电路U6，可选择的，光耦隔离电路包括五个引脚。其中外部高压包括驱动电源提供模块提供的M_VDC+15V直流电源。
其中，外部5V的直流电源经过电阻R6接光耦隔离电路U6的第一引脚，用于为光耦隔离电路U6的发光二极管供电。
主控模块U5输出内部低压，内部低压作为控制信号，该控制信号经过电阻R4、电阻R5分压后，输入三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极连接光耦隔离电路U6的第二引脚，三极管Q1的发射极接地。
驱动电源提供模块1提供M_VDC+15V直流电源，电解电容C3和贴片电容C4组合构成滤波器，一端接电机的M_VDC端，另一端接光耦隔离电路的第三脚和图1输出的M_VDC+15V直流电源，对M_VDC+15V直流电源进行滤波，滤波后的M_VDC+15V直流电源提供给光耦隔离电路U6的第三引脚。
光耦隔离电路U6还包括第四引脚和第五脚。当光耦隔离电路U6导通时，光耦隔离电路U6的第三脚和第四脚导通，此时，第四脚的电位等于第三脚的电位，即：M_VDC+15V。第五脚接电机的M_VDC端。第四脚输出相对于第五脚高15V的直流电源经过降压保护电路，为电源驱动模块3提供驱动电源。
其中降压保护电路包括电阻R7、电阻R8和电容C5，可选择的，此处的电阻R7、电阻R8可以为一个或多个电阻。该15V的直流电源通过电阻R7、电阻R8进行分压，然后通过电容C5进行滤波，得到电源驱动模块3的驱动电源。此处的电容C5可以为一个或多个电容。
电源驱动模块3可选择的为绝缘栅双极型晶体管IGBT，绝缘栅双极型晶体管的栅极接降压保护电路，该15V的直流电源驱动绝缘栅双极型晶体管IGBT的栅极，进而控制绝缘栅双极型晶体管IGBT的导通截止。绝缘栅双极型晶体管的集电极接收驱动电源提供模块1提供的310V的直流电源，绝缘栅双极型晶体管的发射级连接电机，为电机提供310V的直流电源。
其中，电机内的控制板的接地端(低压15V的地)和电机绕组的接地端(高压310V的地)是共地设置。
整个电路具有四个动作：动作一：主控模块U5输出控制信号，当控制信号为高电平瞬间、绝缘栅双极型晶体管IGTB导通前，动作二：主控模块U5输出高电平后、绝缘栅双极型晶体管IGTB导通瞬间，动作三：当控制信号为低电平瞬间、绝缘栅双极型晶体管IGBT断开前，动作四：主控模块U5输出低电平后、绝缘栅双极型晶体管IGTB断开瞬间。
整个电路具有四个工作状态：状态一：当主控模块U5输出高电平前，整个图3的电路处于不工作状态，绝缘栅双极型晶体管IGBT、光耦隔离电路U6和三极管Q1均属于截止状态，M_VDC＝0V,M_VDC+15V＝15V，光耦隔离电路U6第三脚等于15V，光耦隔离电路U6第四脚等于0V，绝缘栅双极型晶体管IGBT栅极和发射极两端电压为0，绝缘栅双极型晶体管IGBT不导通。状态二：主控模块U5输出高电平一瞬间，绝缘栅双极型晶体管IGBT导通前，三极管Q1导通、光耦隔离电路U6导通，光耦隔离电路U6第三脚和第四脚导通，光耦隔离电路U6第四脚输出相较于第五脚高15V的直流电，经过电阻R7、R8分压，电容C5滤波，给到绝缘栅双极型晶体管IGBT栅极，绝缘栅双极型晶体管IGBT导通，M_VDC供给到无刷直流电机。也就是说，M_VDC＝0V,M_VDC+15V＝15V，光耦隔离电路U6第三脚等于15V，光耦隔离电路U6第四脚等于15V，绝缘栅双极型晶体管IGBT栅极和射极电压大于0小于15V(此电压由R7和R8阻值分压决定)，绝缘栅双极型晶体管IGBT即刻导通。状态三：主控模块U5输出高电平后、绝缘栅双极型晶体管IGTB导通后：M_VDC≈VDC＝310V,M_VDC+15V≈325V,光耦隔离电路U6第三脚、第四脚电势约等于325V，绝缘栅双极型晶体管IGBT栅极和发射极的电压大于0小于15V，绝缘栅双极型晶体管IGBT导通。状态四：主控模块U5输出低电平瞬间、绝缘栅双极型晶体管IGBT断开前，三极管Q1、光耦隔离电路U6截止，M_VDC≈VDC＝310V，M_VDC+15V≈325V，光耦隔离电路U6第三脚电势约等于325V，光耦隔离电路U6第四脚电势等于0V，绝缘栅双极型晶体管IGBT栅极和发射极电压小于0V，绝缘栅双极型晶体管IGBT即刻截止。主控模块U5输出低电平后、绝缘栅双极型晶体管IGTB断开后，再回状态一。
当绝缘栅双极型晶体管导通，绝缘栅双极型晶体管驱动电机，提供310V直流电源为电机供电。当绝缘栅双极型晶体管断开，绝缘栅双极型晶体管不再驱动电机，断开为电机供电。
通过这种方式，由绝缘栅双极型晶体管来控制电机的上断电时序要求。电机，尤其是无刷直流电机的输入线束有五条，1条FG转速反馈线、1条VSP转速控制线、1条VCC无刷直流电机内部驱动板电源供给、1条VDC(310V)电机绕组电源供给、1条GND是其它四条线的公共地(图中未示出)。无刷直流电机上电和断电时，对VSP、VCC、VDC有时序要求，上电时序：VCC-VDC-VSP，断电时序：VSP-VDC-VCC。所以我们需要单独控制高压VDC的导通和关断，且FG、VSP、VCC、GND不受影响，其中VSP和VCC属于低压，采用三极管进行控制。本发明中通过采用IGBT发射极接无刷直流电机的方案实现对VDC控制，从而实现对VSP、VCC、VDC的断电时序要求。
可选择的，绝缘栅双极型晶体管IGBT还可以采用金氧半场效晶体管MOSFET来替换。
驱动电源提供模块1中的虚拟负载R1、负载R2、负载R3可选择的使用一个或多个电阻代替。
电阻R7可以根据光耦隔离电路第四脚的实际电势来更改大小，或者不适用R7。
电容C4可以根据电路中实际纹波情况选择保留或删除。
本发明实施方式还提供一种电器电源控制装置的控制方法，该电器电源控制装置包括驱动电源提供模块、电源隔离模块、电源驱动模块，该方法包括：驱动电源提供模块提供电源给电源隔离模块和电源驱动模块；电源隔离模块在内部低压和外部高压之间进行隔离；电源驱动模块驱动电机进行工作。
进一步的，所述驱动电源提供模块包括的三个串联的直流转直流模块提供压差为15V的直流电源。
进一步的，所述电源驱动模块是绝缘栅双极型晶体管IGBT或金氧半场效晶体管MOSFET。
进一步的，所述电机连接所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的发射极。
进一步的，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT为所述电机提供310V直流电源。
整个电路具有四个动作：动作一：主控模块U5输出控制信号，当控制信号为高电平瞬间、绝缘栅双极型晶体管IGTB导通前，动作二：主控模块U5输出高电平后、绝缘栅双极型晶体管IGTB导通瞬间，动作三：当控制信号为低电平瞬间、绝缘栅双极型晶体管IGBT断开前，动作四：主控模块U5输出低电平后、绝缘栅双极型晶体管IGTB断开瞬间。
整个电路具有四个工作状态：状态一：当主控模块U5输出高电平前，整个图3的电路处于不工作状态，绝缘栅双极型晶体管IGBT、光耦隔离电路U6和三极管Q1均属于截止状态，M_VDC＝0V,M_VDC+15V＝15V，光耦隔离电路U6第三脚等于15V，光耦隔离电路U6第四脚等于0V，绝缘栅双极型晶体管IGBT栅极和发射极两端电压为0，绝缘栅双极型晶体管IGBT不导通。状态二：主控模块U5输出高电平一瞬间，绝缘栅双极型晶体管IGBT导通前，三极管Q1导通、光耦隔离电路U6导通，光耦隔离电路U6第三脚和第四脚导通，光耦隔离电路U6第四脚输出相较于第五脚高15V的直流电，经过电阻R7、R8分压，电容C5滤波，给到绝缘栅双极型晶体管IGBT栅极，绝缘栅双极型晶体管IGBT导通，M_VDC供给到无刷直流电机。也就是说，M_VDC＝0V,M_VDC+15V＝15V，光耦隔离电路U6第三脚等于15V，光耦隔离电路U6第四脚等于15V，绝缘栅双极型晶体管IGBT栅极和射极电压差大于0小于15V(此电压由R7和R8阻值分压决定)，绝缘栅双极型晶体管IGBT即刻导通。状态三：主控模块U5输出高电平后、绝缘栅双极型晶体管IGTB导通后：M_VDC≈VDC＝310V,M_VDC+15V≈325V,光耦隔离电路U6第三脚、第四脚电势约等于325V，绝缘栅双极型晶体管IGBT栅极和发射极的电压差大于0小于15V，绝缘栅双极型晶体管IGBT导通。状态四：主控模块U5输出低电平瞬间、绝缘栅双极型晶体管IGBT断开前，三极管Q1、光耦隔离电路U6截止，M_VDC≈VDC＝310V，M_VDC+15V≈325V，光耦隔离电路U6第三脚电势约等于325V，光耦隔离电路U6第四脚电势等于0V，绝缘栅双极型晶体管IGBT栅极和发射极电压差小于0V，绝缘栅双极型晶体管IGBT即刻截止。主控模块U5输出低电平后、绝缘栅双极型晶体管IGTB断开后，再回状态一。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明内容后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (13)
1.一种电器电源控制装置，其特征在于：该电器电源控制装置包括驱动电源提供模块、电源隔离模块、电源驱动模块，其中所述驱动电源提供模块用于提供驱动电源给所述电源隔离模块和所述电源驱动模块，所述电源隔离模块用于在内部低压和外部高压之间进行隔离，所述电源驱动模块用于驱动所述电源向所述电器供电。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动电源提供模块包括直流转直流模块。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述驱动电源提供模块包括多个串联的直流转直流模块。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述驱动电源提供模块包括三个串联的直流转直流模块，所述三个串联的直流转直流模块提供与所述电源的压差为15V的直流电源。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电源隔离模块包括光耦隔离电路。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电器电源控制装置还包括降压保护电路，所述降压保护电路与所述光耦隔离电路相连。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述降压保护电路包括至少一个电阻和至少一个电容。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电源驱动模块包括绝缘栅双极型晶体管IGBT或金氧半场效晶体管MOSFET。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述电器连接所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的发射极，所述电源连接所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的集电极。
10.根据权利要求1-9之一所述的装置，其特征在于，所述电器为电机，所述电源为所述电机提供310V直流电源。
11.一种电器电源控制装置的控制方法，其特征在于：该电器电源控制装置包括驱动电源提供模块、电源隔离模块、电源驱动模块，该方法包括：
所述驱动电源提供模块提供驱动电源给所述电源隔离模块和所述电源驱动模块；
所述电源隔离模块在内部低压和外部高压之间进行隔离；
所述电源驱动模块驱动所述电源向所述电器供电。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述电源驱动模块包括绝缘栅双极型晶体管IGBT或金氧半场效晶体管MOSFET。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述电器连接所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的发射极。
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