CN109613452A - 交流电源掉电检测方法、直流变频压缩机的掉电保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种交流电源掉电检测方法、直流变频压缩机的掉电保护方法，其中，所述交流电源掉电检测方法包括：检测交流电源的交流输入电压V_ac和供电电源的直流母线电压V_dc；以及根据直流母线电压V_dc和交流输入电压V_ac判断交流电源是否掉电；其中，根据直流母线电压V_dc和交流输入电压V_ac判断交流电源是否掉电，包括：判断V_dc和V_ac绝对值的峰值V_acmax的差值是否大于一阈值U，若所述V_dc和V_ac绝对值的峰值V_acmax的差值大于一阈值U，且持续时间为一第一持续时间T，则判定交流电源掉电。本发明交流电源掉电检测方法、直流变频压缩机的掉电保护方法，能够准确、快速检测出交流电源掉电情况，对直流变频压缩机快速进行保护，提高可靠性，延长使用寿命。

Description

交流电源掉电检测方法、直流变频压缩机的掉电保护方法

技术领域

本发明涉及电源电力检测技术领域，特别涉及一种交流电源掉电检测方法、直流变频压缩机的掉电保护方法，此外还涉及直流变频压缩机的掉电保护装置及空调器。

背景技术

目前，交流市电或者三相电源掉电检测已经在工业、农业等各项领域得到广泛应用。而现有的交流市电或者三相电源掉电检测方案，由于准确性、及时性不足，因而不能很好的满足使用需求。

因此，如何准确、及时地检测掉电(断电)情况，就显得尤为重要。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种交流电源掉电检测方法、直流变频压缩机的掉电保护方法、装置及空调器，提高了掉电检测的准确性和及时性，实现了对压缩机和空调器的有效、快速保护。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种交流电源掉电检测方法，包括：

检测交流电源的交流输入电压V_ac和供电电源的直流母线电压V_dc；以及

根据直流母线电压V_dc和交流输入电压V_ac判断交流电源是否掉电；

其中，所述根据直流母线电压V_dc和交流输入电压V_ac判断交流电源是否掉电，包括：判断所述V_dc和V_ac绝对值的峰值V_acmax的差值是否大于一阈值U，若所述V_dc和V_ac绝对值的峰值V_acmax的差值大于一阈值U，且持续时间为一第一持续时间T，则判定交流电源掉电。

进一步的，所述供电电源包括所述交流电源、整流电路、滤波电路及直流变换器。

进一步的，V取值范围是120V-300V，T取值范围是7ms-10ms。

进一步的，通过AD采样检测交流输入电压V_ac和直流母线电压V_dc；其中，

V_ac＝(Z₁-2^n-1)/2^n-1A₁，

式中，Z₁的取值范围是0到2ⁿ-1，n是芯片AD转换的位数，A₁是Z₁为2ⁿ-1时对应的V_ac值；

V_dc＝(Z₂/2ⁿ)A₂，

式中，Z₂的取值范围是0到2ⁿ-1，n是芯片AD转换的位数，A₂是Z₁为2ⁿ-1时对应的V_dc值。

进一步的，在判断所述V_dc和V_ac绝对值的峰值V_acmax的差值是否大于一阈值U之前，还包括：判断交流输入电压V_ac＝0的持续时间是否为一第二持续时间T’，若是，则确认V_acmax＝0，再判断V_dc和V_ac绝对值的峰值V_acmax的差值是否大于一阈值U。

进一步的，T’取值范围是3ms-10ms。

一种直流变频压缩机的掉电保护方法，包括所述的交流电源掉电检测方法，且在判定交流电源掉电后，切断直流变频压缩机的所述供电电源，控制直流变频压缩机停止运行。

进一步的，在判定交流电源掉电后，停止向所述直流变换器发送触发信号，通过控制直流变换器停止运行，以切断直流变频压缩机的供电电源。

一种直流变频压缩机的掉电保护装置，包括：

交流电源掉电检测装置，用于检测交流电源是否掉电；

控制装置，与所述交流电源掉电检测装置连接，用于在所述交流电源掉电检测装置检测到交流电源掉电时，切断直流变频压缩机的供电电源，控制直流变频压缩机停止运行；其中

所述交流电源掉电检测装置在检测到直流母线电压V_dc和交流输入电压V_ac绝对值的峰值V_acmax的差值大于一阈值U，且持续时间为一第一持续时间T时判定交流电源掉电。

一种变频空调器，包括所述的直流变频压缩机的掉电保护装置。

相对于现有技术，本发明所述的交流电源掉电检测方法、直流变频压缩机的掉电保护方法、装置及空调器具有以下优势：

(1)本发明交流电源掉电检测方法，能够准确、快速检测出交流电源掉电情况，有利于保证用电设备的安全、可靠运行。

(2)本发明交流电源掉电检测方法，通过实时检测直流母线电压V_dc和交流输入电压V_ac，在V_dc和V_ac绝对值的峰值V_acmax的差值大于一阈值U，且持续时间为一第一持续时间T时，判定交流电源掉电，相较于单一的依据交流电压来检测是否掉电，进一步提高了检测的准确性，有利于对直流变频压缩机快速进行保护。

(3)本发明直流变频压缩机的掉电保护方法、装置及空调器，可在极短的时间内确定电源的瞬时掉电情况，并对直流压缩机的控制迅速做出反应，实施快速保护，减小由于电网掉电造成直流变频压缩机的永磁体在掉电瞬间退磁发生的几率，提高了产品的可靠性，延长了产品的使用寿命。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明供电电源结构示意图。

图2为本发明交流电源掉电检测方法流程图。

图3为本发明直流变频压缩机的掉电保护方法流程图。

图4为本发明实施例直流变频压缩机的掉电保护方法流程图。

图5为本发明直流变频压缩机的掉电保护装置结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为便于理解，本发明以直流变频压缩机和空调器为例，对空调器中的直流变频压缩机所需的供电电源的产生原理进行简要介绍。

如图1所示，压缩机(具体为直流变频压缩机)通常是采用交流-直流-交流的电源。具体而言，将输入的交流电源通过整流电路整流成直流电源后，输出至由电解电容C组成的滤波电路进行滤波处理，产生直流母线电压输入到直流变换器。所述直流变换器接收处理器MCU输出的PWM触发信号，进而将直流母线电压变换成三相频率可变、电压幅值可调的三相交流电压，输出至直流变频压缩机，控制压缩机运行。直流变频压缩机采用永磁无刷电机，其驱动控制大都采用磁场定向控制，MCU根据压缩机反馈的相电流信号在每个PWM周期估算压缩机的转子位置，根据当前的位置计算下一步的输出力矩，如果转子位置估算不准确，就会导致永磁无刷电机失步。

而如果发生交流电源异常掉电，压缩机处于高频运转时，交流220V电源切断后，由于母线上的电解电容没有放完电，驱动程序还是按照检测的电流信号进行位置估算，对压缩机进行驱动。直到母线电压下降到一定程度或电完全放完后停止。这时可能由于压缩机位置估算错误，滤波电路中的电解电容储存的大量能量全部施加到压缩机的两相绕组上，相电流有一个非常大的过冲，导致在压机的相电流上产生一个大的尖峰电流，有时会超过变频压缩机的退磁电流，使压缩机的永磁体退磁，从而对压缩机造成损坏，缩短直流变频压缩机的使用寿命。

当然，除直流变频压缩机以外的其他需要上述电源供电的负载设备也会存在类似的问题，此处不再赘述。

基于此，本发明提供了一种交流电源掉电检测方法，实现对输入的交流电源的掉电情况的准确、快速检测，以利于进行快速保护，确保用电设备安全、可靠运行。如图2所示，所述交流电源掉电检测方法包括：

检测供电电源的交流电源的交流输入电压V_ac和直流母线电压V_dc；以及

根据直流母线电压V_dc和交流输入电压V_ac判断交流电源是否掉电；

其中，所述根据直流母线电压V_dc和交流输入电压V_ac判断交流电源是否掉电，包括：判断所述V_dc和V_ac绝对值的峰值V_acmax的差值是否大于一阈值U，若所述V_dc和V_ac绝对值的峰值V_acmax的差值大于一阈值U，且持续时间为一第一持续时间T，则判定交流电源掉电。

通过实时检测交流输入电压V_ac和直流母线电压V_dc，在V_dc和V_ac绝对值的峰值V_acmax的差值大于一阈值U(V_dc-V_acmax＞U)，且持续时间为一第一持续时间T时，判定交流电源掉电，相较于单一的依据交流电压来检测是否掉电，进一步提高了检测的准确性。

进一步的，在判断所述V_dc和V_ac绝对值的峰值V_acmax的差值是否大于一阈值U之前，还包括：判断交流输入电压V_ac＝0的持续时间是否为一第二持续时间T’，若是，则确认V_acmax＝0，再判断V_dc和V_ac绝对值的峰值V_acmax的差值是否大于一阈值U。

请继续参照图1所示，所述供电电源由所述交流电源通过整流、直流变换器转换生成，其包括所述交流电源、整流电路、滤波电路及直流变换器。所述直流母线电压V_dc为ab端DC电压的瞬时值，所述交流输入电压V_ac为交流输入AC电压的瞬时值。

所述V取值范围为120V-300V，T取值范围为7ms-10ms，T’取值一般为3ms-10ms。由此，可避免时间太短产生误检测，时间太长在高负荷运转时不能有效检测到掉电，进一步提高了掉电检测的准确性。

优选的，利用直流变频空调器中布设在电控板上的处理器MCU的AD接口对输入到空调器中的直流母线电压V_dc和交流电源的交流输入电压V_ac进行采集，其中，

V_ac＝(Z₁-2^n-1)/2^n-1A₁，

式中，Z₁的取值范围是0到2ⁿ-1，n是芯片AD转换的位数，A₁是Z₁为2ⁿ-1时对应的V_ac值；

V_dc＝(Z₂/2ⁿ)A₂，

式中，Z₂的取值范围是0到2ⁿ-1，n是芯片AD转换的位数，A₂是Z₁为2ⁿ-1时对应的V_dc值。

如图3所示，本发明还提供了一种直流变频压缩机的掉电保护方法，其包括前述的交流电源掉电检测方法，且在判定交流电源掉电后，切断直流变频压缩机的所述供电电源，控制直流变频压缩机停止运行。

本发明直流变频压缩机的掉电保护方法可在极短的时间内确定电源的瞬时掉电情况，并对直流压缩机的控制迅速做出反应，实施快速保护，减小由于电网掉电造成直流变频压缩机的永磁体在掉电瞬间退磁发生的几率，提高了产品的可靠性，延长了产品的使用寿命。

其中，在判定交流电源掉电后，停止向所述直流变换器发送触发信号，通过控制直流变换器停止运行，以切断直流变频压缩机的供电电源。具体的，对于采用如图1所示的供电电源为直流变频压缩机供电的系统(例如变频空调器)来说，在MCU检测到交流电源掉电时，可以采用停止向直流变换器发送PWM触发信号的方式，控制直流变换器停止运行，进而关断直流变换器的电源输出，切断压缩机的供电电源，从而达到有效保护压缩机的目的。

当然，直流变频压缩机、变频空调器仅是为了示例性说明，本领域技术人员应当清楚的是，本发明所提出的交流电源掉电检测及直流变频压缩机的掉电保护，同样适用于除直流变频压缩机以外的其他需要上述电源供电的负载设备中。

在一具体实施例中，请结合图4所示，通过AD采样实时计算AC输入电压瞬时值V_ac，取绝对值|V_ac|，以及ab端DC电压的瞬时值V_dc，在每个AC电压周期判断|V_ac|的最大值V_acmax。当AC输入电压掉电时，AC输入电压的瞬时值V_ac为0，V_acmax在V_ac持续T’(T’取值一般为3ms-10ms)时间后更新为0。同时，电解电容放电，V_dc缓慢的下降。判断若V_dc-V_acmax＞U(U取值一般为120V-300V)并且持续时间为T(T取值一般为7ms-10ms)，则关闭压缩机驱动的PWM输出，切换电源，避免大电流发生。

其中，V_dc和V_ac分别通过AD采样得到：

V_ac＝(Z₁-2^n-1)/2^n-1A₁

式中，Z₁是MCU采用参数，Z₁的范围为：0到2ⁿ-1，n是芯片AD转换的位数(10位)，A₁是Z₁为2ⁿ-1时对应的V_ac电压值，V_ac范围：-512V～512V；

V_dc＝(Z₂/2ⁿ)A₂

式中，Z₂是MCU采用参数，Z₂的范围为：0到2ⁿ-1，n是芯片AD转换的位数(10位)，A₂是Z₂为2ⁿ-1时对应的V_dc电压值，V_dc范围：0V～492V；

当检测到交流电源瞬时掉电时，MCU立即关闭PWM触发信号的输出，使得直流变换器中的IGBT管关断，此时压缩机的相电流立即归零，没有任何冲击电流，真正实现了对直流变频压缩机的瞬时掉电保护。

本发明掉电保护方法，通过检测待机时DC电压和AC电压瞬时值的绝对值的峰值的差值是否大于某一阈值，且持续时间是否为T，来判断是否掉电，掉电后关闭压缩机的输出，从而有效的解决了空调异常掉电时可能出现相电流过流的问题，避免压缩机退磁，无需增加成本，同时提升整机可靠性。

如图5所示，本发明还提出了一种直流变频压缩机的掉电保护装置，包括：

交流电源掉电检测装置，用于检测交流电源是否掉电；

控制装置，与所述交流电源掉电检测装置连接，用于在所述交流电源掉电检测装置检测到交流电源掉电时，切断直流变频压缩机的所述供电电源，控制直流变频压缩机停止运行；其中

所述交流电源掉电检测装置在检测到直流母线电压V_dc和交流输入电压V_ac绝对值的峰值V_acmax的差值大于一阈值U，且持续时间为一第一持续时间T时判定交流电源掉电。

此外，本发明还提供了一种变频空调器，其包括所述的直流变频压缩机的掉电保护装置。

至此，已经结合附图对本发明进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明交流电源掉电检测方法、直流变频压缩机的掉电保护方法、装置及空调器有了清楚的认识。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种交流电源掉电检测方法，其特征在于，包括：

检测交流电源的交流输入电压V_ac和供电电源的直流母线电压V_dc；以及

根据直流母线电压V_dc和交流输入电压V_ac判断交流电源是否掉电；

其中，所述根据直流母线电压V_dc和交流输入电压V_ac判断交流电源是否掉电，包括：判断所述V_dc和V_ac绝对值的峰值V_acmax的差值是否大于一阈值U，若所述V_dc和V_ac绝对值的峰值V_acmax的差值大于一阈值U，且持续时间为一第一持续时间T，则判定交流电源掉电。

2.根据权利要求1所述的交流电源掉电检测方法，其特征在于，所述供电电源包括所述交流电源、整流电路、滤波电路及直流变换器。

3.根据权利要求1所述的交流电源掉电检测方法，其特征在于，V取值范围是120V-300V，T取值范围是7ms-10ms。

4.根据权利要求1所述的交流电源掉电检测方法，其特征在于，通过AD采样检测交流输入电压V_ac和直流母线电压V_dc；其中，

V_ac＝(Z₁-2^n-1)/2^n-1A₁，

式中，Z₁的取值范围是0到2ⁿ-1，n是芯片AD转换的位数，A₁是Z₁为2ⁿ-1时对应的V_ac值；

V_dc＝(Z₂/2ⁿ)A₂，

式中，Z₂的取值范围是0到2ⁿ-1，n是芯片AD转换的位数，A₂是Z₁为2ⁿ-1时对应的V_dc值。

5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在判断所述V_dc和V_ac绝对值的峰值V_acmax的差值是否大于一阈值U之前，还包括：判断交流输入电压V_ac＝0的持续时间是否为一第二持续时间T’，若是，则确认V_acmax＝0，再判断V_dc和V_ac绝对值的峰值V_acmax的差值是否大于一阈值U。

6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，T’取值范围是3ms-10ms。

7.一种直流变频压缩机的掉电保护方法，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述的交流电源掉电检测方法，且在判定交流电源掉电后，切断直流变频压缩机的所述供电电源，控制直流变频压缩机停止运行。

8.根据权利要求7所述的直流变频压缩机的掉电保护方法，其特征在于，在判定交流电源掉电后，停止向所述直流变换器发送触发信号，通过控制直流变换器停止运行，以切断直流变频压缩机的供电电源。

9.一种直流变频压缩机的掉电保护装置，其特征在于，包括：

交流电源掉电检测装置，用于检测交流电源是否掉电；

控制装置，与所述交流电源掉电检测装置连接，用于在所述交流电源掉电检测装置检测到交流电源掉电时，切断直流变频压缩机的供电电源，控制直流变频压缩机停止运行；其中

所述交流电源掉电检测装置在检测到直流母线电压V_dc和交流输入电压V_ac绝对值的峰值V_acmax的差值大于一阈值U，且持续时间为一第一持续时间T时判定交流电源掉电。

10.一种变频空调器，其特征在于，包括如权利要求9所述的直流变频压缩机的掉电保护装置。