CN108233814A - 一种空调盘管风机的直流变频驱动控制系统 - Google Patents

一种空调盘管风机的直流变频驱动控制系统 Download PDF

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李卓奇
王超
曹黎星
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Abstract

本发明公开了一种空调盘管风机的直流变频驱动控制系统，包括：盘管风机、三速温控器和直流变频驱动控制系统；三速温控器用于将接收的交流电压ACL分别转换成三段交流高压信号，直流变频驱动控制系统包括转速编码电路、控制器、交流输入组合电路和直流变频驱动器；直流变频驱动控制系统用于将三段交流高压信号转换成直流变频驱动器的直流电源，直流变频驱动控制系统还用于将三段交流高压信号转换为调速信号并将其发送给控制器；控制器将调速信号转换成驱动逻辑代码并将其发送给直流变频驱动器；直流变频驱动器将驱动逻辑代码转化为驱动控制电流并作用于盘管风机。通过上述方式，本发明通过电流传感电路实现温控器与直流变频驱动的无缝连接。

Description

一种空调盘管风机的直流变频驱动控制系统
技术领域
本发明涉及空调盘管风机的驱动控制领域，特别是涉及一种空调盘管风机的直流变频驱动控制系统。
背景技术
现有技术中，具有三段调速信号控制的空调温度控制器的主要原理是：
三速温控器将面板上用户选择的三种不同的风速，通过内部的控制器控制不同的电子开关，将交流供电电压的火线ACL切换成代表不同速度信息的三段交流高压信号ACL_L、ACL_M和ACL_H，这三段交流高压信号和零线ACN一起供应给盘管风机的驱动器使用，以控制盘管风机的不同转速。
此外，当前市场上的空调盘管风机直流变频控制驱动器，通常是采用占空比在0ˉ100％之间变化的PWM信号，或者采用0ˉ15VDC之间的调速控制电压(VSP)，以实现风机的不同转速调节。
上述的PWM信号调节或直流电压速度信号(VSP)调节的直流变频驱动的盘管风机和三段调速信号的空调温度控制器，在空调盘管风机的调速应用市场中都有较为广泛的使用。但是三速温控器常和传统的交流盘管风机配合使用，将三速温控器和直流变频驱动的盘管风机配合应用的实例还没有开发，这就很难满足市场对于风机的科技创新、高效节能、环境适应性强和应用多样化的需求。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种空调盘管风机的直流变频驱动控制系统，通过三速温控器和直流变频驱动控制系统的搭配，满足在交流供电环境下驱动直流变频驱动器的使用条件，还能通过三速温控器实现对直流变频驱动器的控制使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种空调盘管风机的直流变频驱动控制系统，包括盘管风机和三速温控器，所述三速温控器用于将接收的交流电压ACL分别转换成三段交流高压信号ACL_H、ACL_M和ACL_L，所述三速温控器的输出端分别设置有零线ACN接线端、ACL_H接线端、ACL_M接线端和ACL_L接线端；还包括：直流变频驱动控制系统；
所述直流变频驱动控制系统包括转速编码电路、控制器、交流输入组合电路和直流变频驱动器；
所述转速编码电路包括电流传感器Cs1、Cs1适配电路、电流传感器Cs2和Cs2适配电路，所述电流传感器Cs1的输出端与所述Cs1适配电路的输入端通过电磁感应连接，所述电流传感器Cs2的输出端与所述Cs2适配电路的输入端通过电磁感应连接；所述Cs1适配电路的输出端与所述控制单元电连，所述Cs2适配电路的输出端与所述控制单元电连；
所述控制单元与所述直流变频驱动器电连，所述直流变频驱动器的输出端与所述盘管风机的输入端电连；
所述交流输入组合电路包括串联的交流抗干扰保护电路和整流滤波电路；
所述ACN接线端与所述交流抗干扰保护电路的输入端电连；
所述ACL_M接线端外接有所述电流传感器Cs1的输入端，所述ACL_M接线端和所述电流传感器Cs1形成ACL_M组合电路，所述ACL_M组合电路与所述ACL_L接线端并联；
所述ACL_H接线端外接有所述电流传感器Cs2的输入端，所述ACL_H接线端和所述电流传感器Cs2形成ACL_H组合电路，所述ACL_H组合电路与所述ACL_L接线端并联；
所述ACL_M组合电路、所述ACL_H组合电路和所述ACL_L接线端的并联电路形成ACL组合电路，所述ACL组合电路的输出端与所述交流抗干扰保护电路的输入端电连；
所述整流滤波电路用于将所述ACL组合电路提供的交流电转换成所述直流变频驱动器的直流电源，所述整流滤波电路的输入端与所述交流抗干扰保护电路的输出端电连，所述整流滤波电路的输出端与所述直流变频驱动器的输入端电连。
优选地，所述Cs1适配电路用于将所述电流传感器CS1获得的感应电流转换为调速信号M_SPEED代码，并将所述M_SPEED代码发送给所述控制单元；
所述Cs2适配电路用于将所述电流传感器CS2获得的感应电流转换为调速信号HI_SPEED代码，并将所述HI_SPEED代码发送给所述控制单元；
所述控制单元用于接收所述M_SPEED代码和所述HI_SPEED代码，并将所述M_SPEED代码和所述HI_SPEED代码根据逻辑判断形成驱动逻辑代码，所述控制单元还用于将所述驱动逻辑代码发送给所述直流变频驱动器；
所述直流变频驱动器用于将所述驱动逻辑代码转化为驱动控制电流并分别作用于其输出端。
优选地，所述驱动逻辑代码包括低速LOW-SPEED信号、中速M-SPEED信号和高速HI-SPEED信号。
优选地，所述电流传感器Cs1和电流传感器Cs2均为电子式电流互感器。
优选地，所述ACL组合电路与所述交流抗干扰保护电路之间设置有保险丝。
优选地，所述交流抗干扰保护电路包括交流输入保护电路和电磁干扰抑制电路。
优选地，所述控制单元为CPU、GPU或者FPGA中的任一种。
优选地，所述开关键为电子开关或手动开关。
本发明的有益效果是：本发明一种空调盘管风机的直流变频驱动控制系统通过设置电流传感器及其适配电路，将三段交流高压信号电通过电流传感器转换成调速信号，通过控制器将调速信号转化成直流变频驱动器的驱动逻辑代码，通过交流输入组合电路的设置，将三段交流高压信号转换成直流变频驱动器的直流电源；通过直流变频驱动控制系统的整体设计，优化了直流变频驱动器的成本、性能和应用环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明一种空调盘管风机的直流变频驱动控制系统的一较佳实施例的电路图；
图2是图1的结构框图；
图3是三速温控器的电路图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图3，本发明实施例包括：
一种空调盘管风机的直流变频驱动控制系统，包括盘管风机和三速温控器，还包括：直流变频驱动控制系统；
所述三速温控器用于将接收的交流电压ACL分别转换成三段交流高压信号ACL_H、ACL_M和ACL_L，所述三速温控器的输出端分别设置有零线ACN接线端、ACL_H接线端、ACL_M接线端和ACL_L接线端；
所述直流变频驱动控制系统包括转速编码电路、控制器、交流输入组合电路和直流变频驱动器；
所述转速编码电路包括电流传感器Cs1、Cs1适配电路、电流传感器Cs2和Cs2适配电路，所述电流传感器Cs1的输出端与所述Cs1适配电路的输入端通过电磁感应连接，所述电流传感器Cs2的输出端与所述Cs2适配电路的输入端通过电磁感应连接；所述Cs1适配电路的输出端与所述控制单元电连，所述Cs2适配电路的输出端与所述控制单元电连；
所述控制单元与所述直流变频驱动器电连，所述直流变频驱动器的输出端与所述盘管风机的输入端电连；
所述直流变频驱动控制系统用于将所述三段交流高压信号转换成所述直流变频驱动器的直流电源，所述直流变频驱动控制系统还用于将所述三段交流高压信号转换为调速信号并将其发送给所述控制单元。
所述交流输入组合电路包括串联的交流抗干扰保护电路和整流滤波电路；
所述ACN接线端与所述交流抗干扰保护电路的输入端电连；
所述ACL_M接线端外接有所述电流传感器Cs1的输入端，所述ACL_M接线端和所述电流传感器Cs1形成ACL_M组合电路，所述ACL_M组合电路与所述ACL_L接线端并联；
所述ACL_H接线端外接有所述电流传感器Cs2的输入端，所述ACL_H接线端和所述电流传感器Cs2形成ACL_H组合电路，所述ACL_H组合电路与所述ACL_L接线端并联；
所述ACL_M组合电路、所述ACL_H组合电路和所述ACL_L接线端的并联电路形成ACL组合电路，所述ACL组合电路的输出端与所述交流抗干扰保护电路的输入端电连；
所述整流滤波电路用于将所述ACL组合电路提供的交流电转换成所述直流变频驱动器的直流电源，所述整流滤波电路的输入端与所述交流抗干扰保护电路的输出端电连，所述整流滤波电路的输出端与所述直流变频驱动器的输入端电连。
所述Cs1适配电路用于将所述电流传感器CS1获得的感应电流转换为调速信号M_SPEED代码，并将所述M_SPEED代码发送给所述控制单元；
所述Cs2适配电路用于将所述电流传感器CS2获得的感应电流转换为调速信号HI_SPEED代码，并将所述HI_SPEED代码发送给所述控制单元；
所述控制单元用于接收所述M_SPEED代码和所述HI_SPEED代码，并将所述M_SPEED代码和所述HI_SPEED代码根据逻辑判断形成驱动逻辑代码，所述控制单元还用于将所述驱动逻辑代码发送给所述直流变频驱动器；
所述直流变频驱动器用于将所述驱动逻辑代码转化为驱动控制电流并分别作用于其输出端。
所述三速温控器在其输入端设置有ACL接线端和并联的3个开关键，所述开关键包括K1键、K2键和K3键，所述开关键的输入端与所述ACL接线端电连，所述开关键的控制端设置有调温控制器，所述K1键的输出端为ACL_L接线端，所述K2键的输出端为ACL_M接线端，所述K3键的输出端为ACL_H接线端；所述调温控制器用于将通过所述开关键的ACL电压分别转换成三段交流高压信号ACL_H、ACL_M和ACL_L；所述ACL_H为高速调速信号，所述ACL_M为中速调速信号，所述ACL_L为低速调速信号。
所述直流变频驱动器的输出端分别设置有U端子、V端子和W端子；所述盘管风机的输入控制端分别连接所述U端子、V端子和W端子。
所述驱动逻辑代码包括低速LOW-SPEED信号、中速M-SPEED信号和高速HI-SPEED信号。
所述调速信号根据逻辑判断形成驱动逻辑代码的实施例如下方表1中所示；
表一：
所述电流传感器Cs1和电流传感器Cs2均为电子式电流互感器。
所述ACL组合电路与所述交流抗干扰保护电路之间设置有保险丝。
所述交流抗干扰保护电路包括交流输入保护电路和电磁干扰抑制电路。
所述控制单元为CPU、GPU或者FPGA中的任一种。
所述开关键为电子开关或手动开关。
具体实施例：
(1)三速温控器发出低速调速信号，交流高压通过ACL_L和ACN两个端子进入交流输入组合电路，电流传感器Cs1和电流传感器Cs2并没有交流电流通过，转速编码电路中获得的M_SPEED代码和HI_SPEED代码均为0，控制单元根据逻辑判断形成的驱动逻辑代码为LOW-SPEED信号，直流变频驱动器根据LOW-SPEED信号对应的指令运行，盘管风机由直流变频驱动器控制，直流变频驱动器的指令可以设置为低速或者静止；
(2)三速温控器发出中速调速信号，交流高压通过ACL_L和ACN两个端子进入交流输入组合电路，电流传感器Cs1有交流电流通过，电流传感器Cs2无交流电流通过，转速编码电路中获得的M_SPEED代码为1，HI_SPEED代码为0，控制单元根据逻辑判断形成的驱动逻辑代码为M-SPEED信号，直流变频驱动器根据M-SPEED信号对应的指令运行，盘管风机由直流变频驱动器控制，直流变频驱动器的指令设置为中速；
(3)三速温控器发出高速调速信号，交流高压通过ACL_H和ACN两个端子进入交流输入组合电路，电流传感器Cs1无交流电流通过，电流传感器Cs2有交流电流通过，转速编码电路中获得的M_SPEED代码为0，HI_SPEED代码为1，控制单元根据逻辑判断形成的驱动逻辑代码为HI-SPEED信号，直流变频驱动器根据HI-SPEED信号对应的指令运行，盘管风机由直流变频驱动器控制，直流变频驱动器的指令设置为高速。
本发明一种空调盘管风机的直流变频驱动控制系统的有益效果是：
一、通过设置电流传感器及其适配电路，将三段交流高压信号电通过电流传感器转换成调速信号，通过控制器将调速信号转化成直流变频驱动器的驱动逻辑代码；
二、通过交流输入组合电路的设置，将三段交流高压信号转换成直流变频驱动器的直流电源；
三、通过直流变频驱动控制系统的整体设计，将由三速空调温控器中输出的三个同质交流电压调速信号，变换成直流变频驱动器能够识别的逻辑电平编码信号，实现直流变频驱动器对盘管风机的调速，从而实现室内空调温度控制和风速控制的目的；
四、直流变频驱动控制系统由于共用了一套含电磁干扰抑制电路、输入浪涌抑制、保险丝保护、整流滤波电路在内的交流输入电路，优化了直流变频驱动器使用的成本、性能和应用环境；
五、与普通的空调盘管风机的交流驱动控制系统相比，本发明采用无机械触点的电流传感三速信号接收电路，将三段调速的温控器与直流变频驱动的盘管风机实现无缝连接，具有耗电量低，性能稳定，电能利用率更高等特点，适应性更广，能够满足市场对节约电能、降低成本、环境适应性强以及性能优化等产品研发的需求，易于推广，适合工业化生产。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种空调盘管风机的直流变频驱动控制系统，包括盘管风机和三速温控器，所述三速温控器用于将接收的交流电压ACL分别转换成三段交流高压信号ACL_H、ACL_M和ACL_L，所述三速温控器的输出端分别设置有零线ACN接线端、ACL_H接线端、ACL_M接线端和ACL_L接线端；其特征在于，还包括：直流变频驱动控制系统；
所述直流变频驱动控制系统包括转速编码电路、控制器、交流输入组合电路和直流变频驱动器；
所述转速编码电路包括电流传感器Cs1、Cs1适配电路、电流传感器Cs2和Cs2适配电路，所述电流传感器Cs1的输出端与所述Cs1适配电路的输入端通过电磁感应连接，所述电流传感器Cs2的输出端与所述Cs2适配电路的输入端通过电磁感应连接；所述Cs1适配电路的输出端与所述控制单元电连，所述Cs2适配电路的输出端与所述控制单元电连；
所述控制单元与所述直流变频驱动器电连，所述直流变频驱动器的输出端与所述盘管风机的输入端电连；
所述交流输入组合电路包括串联的交流抗干扰保护电路和整流滤波电路；
所述ACN接线端与所述交流抗干扰保护电路的输入端电连；
所述ACL_M接线端外接有所述电流传感器Cs1的输入端，所述ACL_M接线端和所述电流传感器Cs1形成ACL_M组合电路，所述ACL_M组合电路与所述ACL_L接线端并联；
所述ACL_H接线端外接有所述电流传感器Cs2的输入端，所述ACL_H接线端和所述电流传感器Cs2形成ACL_H组合电路，所述ACL_H组合电路与所述ACL_L接线端并联；
所述ACL_M组合电路、所述ACL_H组合电路和所述ACL_L接线端的并联电路形成ACL组合电路，所述ACL组合电路的输出端与所述交流抗干扰保护电路的输入端电连；
所述整流滤波电路用于将所述ACL组合电路提供的交流电转换成所述直流变频驱动器的直流电源，所述整流滤波电路的输入端与所述交流抗干扰保护电路的输出端电连，所述整流滤波电路的输出端与所述直流变频驱动器的输入端电连。
2.根据权利要求1所述的空调盘管风机的直流变频驱动控制系统，其特征在于，所述Cs1适配电路用于将所述电流传感器CS1获得的感应电流转换为调速信号M_SPEED代码，并将所述M_SPEED代码发送给所述控制单元；
所述Cs2适配电路用于将所述电流传感器CS2获得的感应电流转换为调速信号HI_SPEED代码，并将所述HI_SPEED代码发送给所述控制单元；
所述控制单元用于接收所述M_SPEED代码和所述HI_SPEED代码，并将所述M_SPEED代码和所述HI_SPEED代码根据逻辑判断形成驱动逻辑代码，所述控制单元还用于将所述驱动逻辑代码发送给所述直流变频驱动器；
所述直流变频驱动器用于将所述驱动逻辑代码转化为驱动控制电流并分别作用于其输出端。
3.根据权利要求2所述的空调盘管风机的直流变频驱动控制系统，其特征在于，所述驱动逻辑代码包括低速LOW-SPEED信号、中速M-SPEED信号和高速HI-SPEED信号。
4.根据权利要求1或2所述的空调盘管风机的直流变频驱动控制系统，其特征在于，所述电流传感器Cs1和电流传感器Cs2均为电子式电流互感器。
5.根据权利要求1所述的空调盘管风机的直流变频驱动控制系统，其特征在于，所述ACL组合电路与所述交流抗干扰保护电路之间设置有保险丝。
6.根据权利要求1所述的空调盘管风机的直流变频驱动控制系统，其特征在于，所述交流抗干扰保护电路包括交流输入保护电路和电磁干扰抑制电路。
7.根据权利要求1所述的空调盘管风机的直流变频驱动控制系统，其特征在于，所述控制单元为CPU、GPU或者FPGA中的任一种。
8.根据权利要求1所述的空调盘管风机的直流变频驱动控制系统，其特征在于，所述开关键为电子开关或手动开关。
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