CN109812932A - 一种变频空调功率模块温升控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变频空调功率模块温升控制方法，包括步骤S1、空调上电开机，接收主控指令，并判断空调是否处于温升测试模式，是，则转入步骤S2；否，则按正常程序运行；步骤S2、检测并获取环境温度值，并计算该环境温度值所对应的最大工作电流；步骤S3、调节压缩机频率，使整机工作电流维持在最大工作电流；步骤S4、判断温度是否达到稳定，是，则结束温升测试，发出完成温升测试的指令；否，则回到步骤S3。本发明还提供一种温升控制装置，经过改进可使功率模块本身温度不超标且空调制冷量达到最大状态，并减少对于人工手动调节的依赖，温升测试的过程更为可控，测试数据的准确性可以得到保证，测试时间极大降低。

Description

一种变频空调功率模块温升控制方法及装置

技术领域

本发明涉及变频空调技术领域，具体设计一种变频空调功率模块温升控制方法及装置。

背景技术

变频空调一般包括室内机和室外机两部分，室外机中的压缩机在制冷系统中用以压缩驱动制冷剂，并通过热功转换达到制冷的功效。由于压缩机在实际应用过程中会运行在各种不同的工况条件下，从而导致流过压缩机的三相电流会发生很大的变化，而不同的电流对于功率模块电路的参数会产生直接的影响，尤其是发热问题。功率模块电路流经电流较大、工作频率高，为主要发热部位，如果产生的热量不能及时散发掉将使器件的结温超过其设计最大值，导致器件损坏，因此需要在装配完成以后测试其热性能，以判断能否符合热设计要求。

现有的温升测试实验中，空调首先进入一般制冷模式，获取压缩机的目标频率，然后需要同时检测实际运行电流、外管温度、环境温度和排气温度，并分别调节以上参数使其满足预设条件，以对温升过程中的缓升频点、限频点、降频点和停机点进行限制。具体来说，温升过程需要人工手动调节实际运行电流值，使其小于根据环境温度和输入电压计算的电流值，同时使得外管温度值小于100℃，使得环境温度值小于55℃，使得排气温度小于105℃，只有以上条件同时满足的情况才符合温升测试的要求，此时输出压缩机的实际运行频率，对应的是实际的运行电流值。

由于功率模块的温升与其工作电流直接相关，不同输入电压、不同环境温度下，变频空调的运行功率不同。如果要准确测试功率模块的温升，需要手动计算并使用调频遥控器设定相应的输入电压及环境温度下所对应的最大工作电流。而空调在自由运行状态下，实际运行电流受多个条件的限制，无法运行到根据环境温度和输入电压计算而得到的最大工作电流。

此外，上述现有的温升测试需要同时调节多个参数值，经常会遇到电流稳不住的情况导致测试费时费力，测试数据的准确性也不够，且依赖于人工手动调节运行电流，所耗时间长，测试时间通常长达2～3h，也无法摆脱对人工的依赖。鉴于此，有必要提供一种快速高效的适用于变频空调功率模块的温升控制方案。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术现状提供一种变频空调功率模块温升控制方法。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术现状提供一种变频空调功率模块温升控制装置。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种变频空调功率模块温升控制方法，包括以下步骤：

步骤S1、空调上电开机，接收主控指令，并判断空调是否处于温升测试模式，是，则转入步骤S2；否，则按正常程序运行；

步骤S2、检测并获取环境温度值，并计算该环境温度值所对应的最大工作电流；

步骤S3、调节压缩机频率，使整机工作电流维持在最大工作电流；

步骤S4、判断温度是否达到稳定，是，则结束温升测试，发出完成温升测试的指令；否，则回到步骤S3。

进一步地，步骤S2中，计算环境温度值所对应的最大工作电流包括

设定名义制冷工况下的环境温度为T_名义、高温制冷工况下的环境温度为T_高温，根据制冷量需求和能效等级折算电功率，确定I_名义和I_高温，相应工况下的最大工作电流i与实际环境温度t的关系式为：

t≤T_名义时，i＝I_名义；

T_名义＜t＜T_调节时，i＝I_名义；

t≥T_调节时，i＝I_高温+((T_高温-t)×(I_名义-I_高温))/((T_高温-T_调节))；

其中，t为实际环境温度，T_调节为最大工作电流开始衰减的环境温度。

进一步地，i＜I_min时，i＝I_min；

其中，最大工作电流在衰减过程中将逐步减小，I_min为最大可运行电流的最小限定值，以使所有工况下的功率模块温升。

进一步地，步骤S3中，调节压缩机运行频率包括

获取不同环境温度下的最小工作电流曲线；

若实际环境温度下的工作电流小于最小工作电流则增大压缩机频率，若实际环境温度下的工作电流大于最小工作电流则降低压缩机频率，直至压缩机频率保持2HZ的偏差。

进一步地，步骤S3中，使整机工作电流维持在最大工作电流包括

检测并获取整机工作电流值，直至整机工作电流与最大工作电流保持2℃的偏差。

作为优选，步骤S4中，通过功率模块内置温度检测元件检测功率模块的温度，直至所检测功率模块的温度保持2℃的偏差，即可判定温升稳定。

作为优选，所述温度检测元件为热敏电阻。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种变频空调功率模块温升控制装置，包括

整流滤波单元，与交流电源电连接并用以将输入的交流电转换为直流电；

功率因素校正单元，与所述整流滤波单元电连接，用以减小谐波；

逆变器单元，与所述功率因素校正单元电连接，用以转换三相交流电并提供给压缩机；

反激电源单元，所述反激电源单元的输入端与所述功率因素校正单元电连接，输出端与主控单元电连接，用以给所述主控单元提供直流电；

所述主控单元与所述逆变器单元电连接，用以调节驱动压缩机的运行频率。

进一步地，所述变频空调功率模块温升控制装置还包括与所述主控单元电连接的

电流检测单元，用以检测功率模块的实际工作电流；

环境温度检测单元，用以检测实际外部实际环境温度；以及

功率模块温度检测单元，用以检测功率模块的温度。

作为优选，所述逆变器单元为智能功率模块IPM(Intelligent Power Module)，并内置温度检测元件。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明提供的变频空调功率模块温升控制方法中，整机运行的最大工作电流与外部环境温度一一对应，通过检测外部环境温度值，即可获得该环境温度下的最大工作电流，温升测试过程中，通过自动调节压缩机频率，使整机工作电流维持在最大工作电流：一方面，最大工作电流与外部环境温度相对应，无需同时调节多项参数，可使功率模块本身温度不超标且空调制冷量达到最大状态；另一方面，减少了对于人工手动调节的依赖，温升测试的过程更为可控，测试数据的准确性可以得到保证，测试时间可减小50％。

附图说明

图1为本发明实施例一的温升控制方法的流程图；

图2为本发明实施例一的最大工作电流与环境温度的关系图；

图3为本发明实施例二的温升控制装置的结构示意框图。

附图表及说明：

1-整流滤波单元，2-功率因素校正单元，3-逆变器单元，4-反激电源单元，5-主控单元，6-电流检测单元，7-环境温度检测单元，8-功率模块温度监测单元。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

参阅图1所示，本实施例提供一种变频空调功率模块温升控制方法，其中，功率模块具体包括空调中的逆变器模块、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)模块、功率二极管以及整流桥等。

该温升控制方法包括以下步骤：

步骤S1、空调上电开机，接收主控指令，并判断空调是否处于温升测试模式，是，则转入步骤S2；否，则按正常程序运行；

步骤S2、检测并获取环境温度值，并计算该环境温度值所对应的最大工作电流；

步骤S3、调节压缩机频率，使整机工作电流维持在最大工作电流；

步骤S4、判断温度是否达到稳定，是，则结束温升测试，发出完成温升测试的指令；否，则回到步骤S3。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

进一步参阅图2所示，计算环境温度值所对应的最大工作电流，首先设定名义制冷工况下的环境温度为T_名义、高温制冷工况下的环境温度为T_高温，根据制冷量需求和能效等级折算电功率，确定I_名义和I_高温，其中，名义制冷工况是空调在出厂测量时候的参数，高温制冷工况是空调在某一特定高温时的参数。通常，对变频空调功率模块的温升测试需要进行多组，优选在外部环境温度为35℃～48℃范围内进行测试，进一步优选，在35℃、40℃、43℃、45℃、48℃的外部环境温度中进行温升测试。

具体地，某一特定外部环境温度的温升测试中，相应工况下的最大工作电流i与实际环境温度t遵循以下关系式：

t≤T_名义时，i＝I_名义；

T_名义＜t＜T_调节时，i＝I_名义；

t≥T_调节时，i＝I_高温+((T_高温-t)×(I_名义-I_高温))/((T_高温-T_调节))；

i＜I_min时，i＝I_min；

以上，t为实际环境温度，T_调节为最大工作电流开始衰减的环境温度，最大工作电流在衰减过程中将逐步减小，I_min为最大可运行电流的最小限定值，以使所有工况下的功率模块温升，衰减后的最大工作电流不能低于I_min。

具体到本优选实施例中，名义制冷工况下的外部环境温度T_名义＝35℃，在该工况下运行达到所要求的制冷量时的最大工作电流值，根据制冷量需求可得已确定，此处列举I_名义＝10A；高温制冷工况下的外部环境温度，根据测试标准得以确定，此处列举T_高温＝48℃，在该工况下运行达到所要求的制冷量时的最大工作电流值，根据制冷量需求可得已确定，此处列举I_高温＝8A；在温升过程中的某一相应工况下的最大工作电流i与检测到的实际环境温度t值相对应，对应关系遵循以上关系式。

上述关系式中的T_调节可以根据实际温升测试情况进行调节，如果温度超了可以微降T_调节值，通过调节T_调节，即可调节图2中的斜率k，此处列举T_调节＝40℃。

进一步，步骤S3中调节压缩机运行频率包括获取不同环境温度下的最小工作电流曲线；若实际环境温度下的工作电流小于最小工作电流则增大压缩机频率，若实际环境温度下的工作电流大于最小工作电流则降低压缩机频率，直至压缩机频率保持2H_Z的偏差；使整机工作电流维持在最大工作电流包括检测并获取整机工作电流值，直至整机工作电流与最大工作电流保持2℃的偏差。

本优选实施例的步骤S4中，判断温度是否达到稳定，具体通过功率模块内置温度检测元件检测功率模块的温度，直至所检测功率模块的温度保持2℃的偏差，即可判定温升稳定。其中，温度检测元件为热敏电阻。

实施例2

参阅图3所示，本优选实施例提供一种变频空调功率模块温升控制装置，具体包括整流滤波单元1，与交流电源电连接并用以将输入的交流电转换为直流电；

功率因素校正单元2，与该整流滤波单元1电连接，用以减小谐波；

逆变器单元3，与该功率因素校正单元2电连接，用以转换三相交流电并提供给压缩机；

反激电源单元4，该反激电源单元4的输入端与功率因素校正单元2电连接，输出端与主控单元5电连接，用以给该主控单元5提供直流电；

主控单元5与上述逆变器单元3电连接，用以调节驱动压缩机的运行频率。

对于变频空调，其压缩机运行所需要的三相交流电是由逆变器单元3逆变转换而来：国内规定的电压220V、频率50HZ的电流经整流滤波后得到310V左右的直流电，该直流电经过逆变可得到用以控制压缩机运转的30～130HZ的变频电源。具体来说，对于逆变器单元3工作所需的直流母线电压Vdc，可以利用整流滤波单元1将外部接入的交流市电转换生成。优选按照空调室外机中所使用的电路设计方式进行一致性设计，整流滤波单元1与功率因素校正单元2电连接，其中，利用整流滤波单元1接收交流输入电源，例如交流市电，并整流成直流电源后，输出至功率因素校正单元2进行PFC处理及升压变换后，生成稳定的直流电源传输至逆变器单元3的直流输入侧，为逆变器单元3提供直流母线电压Vdc，该直流电的强电部分经逆变可得到用以控制压缩机运转的三相交流电。经功率因素校正单元2输出的直流电源经反激电源单元4转换将弱电部分提供给主控单元5以对其供电。

对于主控单元5，通过电连接的用以检测功率模块的实际工作电流的电流检测单元6，用以检测实际外部环境温度的环境温度检测单元7以及用以检测功率模块温度的功率模块温度检测单元8，并将以上检测信号进行处理并反馈给逆变器单元3，以对压缩机的运行频率进行调节。

以上，逆变器单元3为智能功率模块内置温度检测元件的IPM，该温度检测元件为热敏电阻；功率因素校正单元2为Boost电路。

本技术方案中，对于变频空调功率模块温升控制方法及装置，其整机运行的最大工作电流与外部环境温度一一对应，通过检测外部环境温度值，即可获得该环境温度下的最大工作电流，温升测试过程中，通过自动调节压缩机频率，使整机工作电流维持在最大工作电流：一方面，最大工作电流与外部环境温度相对应，无需同时调节多项参数，可使功率模块本身温度不超标且空调制冷量达到最大状态；另一方面，减少了对于人工手动调节的依赖，温升测试的过程更为可控，测试数据的准确性可以得到保证，测试时间可减小50％。现有的单个外环温度所对应的温升测试时间为2～3小时，通过本技术方案的改进，测试时间可降低至1～1.5h，对于某一变频空调功率模块的温升测试来说，通常需要进行约5组外部环境温度的测试，总体来说可将测试时间降低至7～7.5h，极大降低了测试时间，并提高了测试效率。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明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、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种变频空调功率模块温升控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S1、空调上电开机，接收主控指令，并判断空调是否处于温升测试模式，是，则转入步骤S2；否，则按正常程序运行；

步骤S2、检测并获取环境温度值，并计算该环境温度值所对应的最大工作电流；

步骤S3、调节压缩机频率，使整机工作电流维持在最大工作电流；

步骤S4、判断温度是否达到稳定，是，则结束温升测试，发出完成温升测试的指令；否，则回到步骤S3。

2.根据权利要求1所述的变频空调功率模块温升控制方法，其特征在于：步骤S2中，计算环境温度值所对应的最大工作电流包括

设定名义制冷工况下的环境温度为T_名义、高温制冷工况下的环境温度为T_高温，根据制冷量需求和能效等级折算电功率，确定I_名义和I_高温，相应工况下的最大工作电流i与实际环境温度t的关系式为：

t≤T_名义时，i＝I_名义；

T_名义＜t＜T_调节时，i＝I_名义；

t≥T_调节时，i＝I_高温+((T_高温-t)×(I_名义-I_高温))/((T_高温-T_调节))；

其中，t为实际环境温度，T_调节为最大工作电流开始衰减的环境温度。

3.根据权利要求2所述的变频空调功率模块温升控制方法，其特征在于：

i＜I_min时，i＝I_min；

其中，最大工作电流在衰减过程中将逐步减小，I_min为最大可运行电流的最小限定值，以使所有工况下的功率模块温升。

4.根据权利要求1所述的变频空调功率模块温升控制方法，其特征在于：步骤S3中，调节压缩机运行频率包括

获取不同环境温度下的最小工作电流曲线；

若实际环境温度下的工作电流小于最小工作电流则增大压缩机频率，若实际环境温度下的工作电流大于最小工作电流则降低压缩机频率，直至压缩机频率保持2HZ的偏差。

5.根据权利要求4所述的变频空调功率模块温升控制方法，其特征在于：步骤S3中，使整机工作电流维持在最大工作电流包括

检测并获取整机工作电流值，直至整机工作电流与最大工作电流保持2℃的偏差。

6.根据权利要求1所述的变频空调功率模块温升控制方法，其特征在于：步骤S4中，通过功率模块内置温度检测元件检测功率模块的温度，直至所检测功率模块的温度保持2℃的偏差，即可判定温升稳定。

7.根据权利要求5所述的变频空调功率模块温升控制方法，其特征在于：所述温度检测元件为热敏电阻。

8.一种变频空调功率模块温升控制装置，其特征在于：包括

整流滤波单元(1)，与交流电源电连接并用以将输入的交流电转换为直流电；

功率因素校正单元(2)，与所述整流滤波单元(1)电连接，用以减小谐波；

逆变器单元(3)，与所述功率因素校正单元(2)电连接，用以转换三相交流电并提供给压缩机；

反激电源单元(4)，所述反激电源单元(4)的输入端与所述功率因素校正单元(2)电连接，输出端与主控单元(5)电连接，用以给所述主控单元(5)提供直流电；

所述主控单元(5)与所述逆变器单元(3)电连接，用以调节驱动压缩机的运行频率。

9.根据权利要求8所述的变频空调功率模块温升控制装置，其特征在于：所述变频空调功率模块温升控制装置还包括与所述主控单元(5)电连接的

电流检测单元(6)，用以检测功率模块的实际工作电流；

环境温度检测单元(7)，用以检测实际外部实际环境温度；以及

功率模块温度检测单元(8)，用以检测功率模块的温度。

10.根据权利要求8所述的变频空调功率模块温升控制装置，其特征在于：所述逆变器单元(3)为智能功率模块IPM(Intelligent Power Module)，并内置温度检测元件。