CN109936203A - 一种空调充电电路、充电控制方法及具有该电路的空调 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种空调充电电路，包括交流电源、滤波组件、电解电容组、整流器、第一开关、第二开关和开关控制部，交流电源依次连接滤波组件和整流器，所述整流器与电解电容组连接，在交流电源连接整流器的线路上，设置第一开关和第二开关，且第二开关与第一开关并联，所述第一开关和第二开关与开关控制部连接，所述开关控制部用于控制第一开关和第二开关的闭合和断开。相对于现有技术，本发明所述的空调充电电路具有以下优势：(1)本发明所述的空调充电电路充电电路结构简单，操作灵活，可靠性高，解决了带PTC充电电路存在的诸多隐患。(2)本发明所述的空调充电电路通过电阻分压网络输入电压大小，起到对开关控制单片机的保护作用。
Description
技术领域
本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种空调充电电路、充电控制方法及具有该电路的空调。
背景技术
变频器电路中设置有大型电解电容用于储能，在上电瞬间存在很大的电流尖峰，容易烧毁电路中的元器件。因此在电路中需要增加充电电路，限制电流尖峰。现有变频外机常用的做法是使用PTC电阻加继电器的方式进行充电。
现有方案中必须使用PTC电阻，存在以下问题：
1)型号多，不同机型使用不同型号PTC电阻，物料管理成本高；
2)大机组需要使用多个PTC电阻并联，成本和体积大；
3)高温环境下PTC电阻由于过热进入高阻，导致充电失败；
4)多次频繁充电过程导致PTC电阻进入高阻，充电过程失败。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种空调充电电路，使得在不使用PTC电阻的情况下，依然使充电电流更平稳，可靠性更高，不存在多次充电导致充电失败的问题，也不存在在高温环境下使用PTC电阻导致充电失败的问题，电路结构简单，成本上有优势。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种空调充电电路，包括交流电源、滤波组件、电解电容组、整流器、第一开关、第二开关和开关控制部，交流电源依次连接滤波组件和整流器，所述整流器与电解电容组连接，在交流电源连接整流器的线路上，设置第一开关和第二开关，且第二开关与第一开关并联，所述第一开关和第二开关与开关控制部连接，所述开关控制部用于控制第一开关和第二开关的闭合和断开。
进一步的，所述滤波组件包括滤波电感和第一电解电容，所述电解电容组包括第二电解电容、第三电解电容、第四电解电容；所述整流器包括第二整流桥，交流电源依次连接滤波电感、第一电解电容和第二整流桥，所述第二整流桥分别与第二电解电容、第三电解电容、第四电解电容并联，在交流电源连接第二整流桥的线路上，设置第一开关和第二开关，在第二电解电容、第三电解电容、第四电解电容的正极端串联第一分压电阻和第二分压电阻，所述开关控制部的电压检测引脚与第一分压电阻和第二分压电阻的连接点连接。
进一步的，所述开关控制部包括电源变换单元和开关控制单片机，所述电源变换单元与所述交流电源连接，用于将交流电源变换为直流电，向所述开关控制单片机供电，所述开关控制单片机一组端口与所述电源变换单元连接，另一组端口分别与第一开关和第二开关连接，用于控制第一开关和第二开关的闭合和断开，所述开关控制单片机的电压检测引脚与第一分压电阻和第二分压电阻的连接点连接。
进一步的，所述电源变换单元包括第一整流桥、小电解电容、开关电源、和二极管，交流电源连接第一整流桥，在所述第一整流桥上并联小电解电容和开关电源，所述开关电源与开关控制单片机连接，用于向开关控制单片机供电；在第一整流桥与小电解电容连接的线路上设置二极管。
相对于现有技术，本发明所述的空调充电电路具有以下优势：
(1)本发明所述的空调充电电路充电电路结构简单，操作灵活，可靠性高，解决了带PTC充电电路存在的诸多隐患。
(2)本发明所述的空调充电电路通过电阻分压网络输入电压大小，起到对开关控制单片机的保护作用。
本发明的另一目的在于提出一种空调充电电路控制方法，以解决带PTC充电电路存在的诸多隐患，充电过程平缓、稳定，对电路冲击更小。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种空调充电电路控制方法，使用前述的空调充电电路，所述第一开关第二开关均为常开开关，所述方法包括：
开关控制部控制第二开关闭合t1时间段，之后断开第二开关，间隔t2时间段后，再次控制第二开关闭合t1时间段，依次闭合和断开第二开关，同时，开关控制部通过电阻分压网络监控电解电容组上的电压，判断电解电容组电压是否达到充电完成标准，若是，则闭合第一开关，且断开第二开关，完成充电过程。
进一步的，所述充电完成标准，包括：
电解电容组电压值达到自身容量最大值，或者
电解电容组当前电压值与上次闭合第二开关前的电压值的差值小于第一阈值。
进一步的，根据公式D＝K*△Vo确定占空比D，其中△Vo为当前电压值与上次闭合第二开关前的电压值的差值，K为预设的比例系数，所述占空比D为t1占(t1+t2)的比值，其中(t1+t2)为预设的周期值，根据占空比D和(t1+t2)的值确定t1值和t2值。
进一步的，所述方法包括：
步骤1：开关控制部上电；
步骤2：开关控制部控制第二开关闭合t1时间段，之后断开第二开关；
步骤3：开关控制部检测电解电容组上的电压是否达到自身容量最大值，若是，则断开第二开关，闭合第一开关，若否，则等待t2时间段，之后返回执行步骤2。
进一步的，所述开关控制部具有AD采样口，确定所述t1时间段和t2时间段的方法包括：
步骤1’：开关控制部上电；
步骤2’：开关控制部的AD采样口采集电阻分压网络分压后的电压，并将所述分压后的电压转换为数字信号；
步骤3’：开关控制部对所述数字信号进行软件滤波；
步骤4’：开关控制部每间隔△t时长对所述数字信号进行采样计算，求得当前时刻对应的电压值V1；
步骤5’：开关控制部计算当前时刻电压值V1与△t时长前对所述数字信号进行采样计算得到的电压值V0的差值(V1-V0)，确定为所述△Vo；
步骤6’：根据公式D＝K*△Vo确定占空比D，其中△Vo为当前电压值与上次闭合第二开关前的电压值的差值，K为预设的比例系数；
步骤7’：根据公式D＝t1/(t1+t2)确定t1值和t2值，其中(t1+t2)为预设的周期值。
相对于现有技术，本发明所述的空调充电电路控制方法具有以下优势：
(1)本发明所述的空调充电电路控制方法通过间歇性调节第二开关开断来对电解电容组进行充电，并且充电时间宽度大小可调；节约了PTC元件，降低了成本。
(2)本发明所述的空调充电电路控制方法采用PI调节的方式确定充电时间宽度，兼顾充电效率与充电电压的平衡。
本发明的另一目的在于提出一种空调器，所述空调器使用前述的一种空调充电电路。
所述空调器与上述空调充电电路相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
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为本发明实施例所述的一种空调充电电路第一结构示意图；
图2为本发明实施例所述的一种空调充电电路第二结构示意图；
图3为本发明实施例所述的一种空调充电电路第三结构示意图；
图4为本发明实施例所述的一种空调充电电路第四结构示意图；
图5为本发明实施例所述的占空比确定示意图；
图6为本发明实施例所述的一种空调充电方法流程示意图；
图7为本发明实施例所述的确定t1和t2值的方法流程示意图。
附图标记说明：
1-交流电源，20-滤波组件，2-滤波电感，3-第一电解电容，40-电解电容组，4-第二电解电容，5-第三电解电容，6-第四电解电容，70-整流器，7-第二整流桥，8-第一开关，9-第二开关，10-开关控制部，11-第一分压电阻，12-第二分压电阻，101-电源变换单元，1011-第一整流桥，1012-小电解电容，1013-开关电源，1014-二极管，102-开关控制单片机。
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。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种空调充电电路，如图1所示，包括交流电源1、滤波组件20、电解电容组40、整流器70、第一开关8、第二开关9和开关控制部10，交流电源1依次连接滤波组件20和整流器70，所述整流器70与电解电容组40连接，在交流电源1连接整流器70的线路上，设置第一开关8和第二开关9，且第二开关9与第一开关8并联，所述第一开关8和第二开关9与开关控制部10连接，所述开关控制部10用于控制第一开关8和第二开关9的闭合和断开。采用这样的电路结构，能够利用开关控制部10按照预设的开关逻辑采用编程的方式控制第一开关8和第二开关9的闭合和断开，并能够使用开关控制部10控制第二开关9的闭合时长和断开时长，进而实现间歇性对电解电容组充电的目的，使得电解电容组的充电平稳，并且充电时间宽度大小可调；节约了PTC元件，降低了成本。
进一步的，如图2所示，所述滤波组件20包括滤波电感2和第一电解电容3，所述电解电容组40包括第二电解电容4、第三电解电容5、第四电解电容6；所述整流器70包括第二整流桥7，交流电源1依次连接滤波电感2、第一电解电容3和第二整流桥7，所述第二整流桥7分别与第二电解电容4、第三电解电容5、第四电解电容6并联，在交流电源1连接第二整流桥7的线路上，设置第一开关8和第二开关9，在第二电解电容4、第三电解电容5、第四电解电容6的正极端串联第一分压电阻11和第二分压电阻12，所述开关控制部10的电压检测引脚与第一分压电阻11和第二分压电阻12的连接点连接。
进一步的，如图3所示，所述开关控制部10包括电源变换单元101和开关控制单片机102，所述电源变换单元101与所述交流电源1连接，用于将交流电源变换为直流电，向所述开关控制单片机102供电，所述开关控制单片机102一组端口与所述电源变换单元101连接，另一组端口分别与第一开关8和第二开关9连接，用于控制第一开关8和第二开关9的闭合和断开，所述开关控制单片机102的电压检测引脚与第一分压电阻11和第二分压电阻12的连接点连接。
进一步的，如图4所示，所述电源变换单元101包括第一整流桥1011、小电解电容1012、开关电源1013、和二极管1014，交流电源1连接第一整流桥1011，在所述第一整流桥1011上并联小电解电容1012和开关电源1013，所述开关电源1013与开关控制单片机102连接，用于向开关控制单片机102供电；在第一整流桥1011与小电解电容1012连接的线路上设置二极管1014。
在本发明中，将所述第二电解电容4、第三电解电容5、第四电解电容6的并联体称为电解电容组。可以理解的，在充电电路中与本发明所述的电解电容组使用方式相同的由一个或多个电容组成的电容性元件均可以认为与本发明所述的电解电容组等同。
本发明还提供了一种空调充电电路控制方法，使用前述的空调充电电路，所述第一开关第二开关均为常开开关，所述方法包括：
开关控制部控制第二开关闭合t1时间段，之后断开第二开关，间隔t2时间段后，再次控制第二开关闭合t1时间段，依次闭合和断开第二开关，同时，开关控制部通过第一分压电阻15和第二分压电阻16组成的电阻分压网络监控电解电容组上的电压，判断电解电容组电压是否达到充电完成标准，若是，则闭合第一开关，且断开第二开关，完成充电过程。采用这样的充电方式，能够实现对电解电容组的间歇性供电，能够使得充电电流更加平稳，使电解电容组上的电压缓慢增大，能够起到对电解电容组的保护作用，且无需使用PTC电阻，避免了使用PTC电阻可能出现的诸多问题。
进一步的，所述充电完成标准，包括：电解电容组电压值达到自身容量最大值。或者，还可以包括：电解电容组当前电压值与上次闭合第二开关前的电压值的差值小于第一阈值。当电解电容组电压值达到自身容量最大值，说明对电解电容组充电完成，无需再进行充电；当电解电容组当前电压值与上次闭合第二开关前的电压值的差值小于第一阈值，说明两次充电过程中电解电容组上的电压增幅有限或者过小，也印证了电解电容组趋于电量饱和，无需再进行充电，采用判断两次充电电解电容组电压差值的方式，能够不以固定的电量阈值为标准，根据电解电容组当前实际情况进行是否电量饱和的判断，使得判断结果更加真实可信。
进一步的，根据电解电容组当前电压值与上次闭合第二开关前的电压值的差值，通过PI运算确定占空比D，所述占空比D为t1占(t1+t2)的比值，其中(t1+t2)为预设的周期值，根据占空比D和(t1+t2)的值确定t1值和t2值。如图5所示，对第二开关闭合和断开的控制可以视为对输出一定占空比的方波的控制，方波值为1时视为对第二开关闭合，方波值为0时视为对第二开关断开，这样对第二开关的闭合断开时间控制可以类比为对方波占空比D的控制，将电解电容组当前电压值与上次闭合第二开关前的电压值的差值，通过PI运算确定占空比D，即能够实现两次电压差大时占空比大，即一个周期内充电时间相应长，两次电压差小时占空比小，即一个周期内充电时间相应段，实现了快速平稳充电。
进一步的，根据公式D＝K*△Vo确定占空比D，其中△Vo为当前电压值与上次闭合第二开关前的电压值的差值，K为预设的比例系数。
进一步的，所述(t1+t2)取值范围为10μs～100μs。占空比的上限(t1的大小)同样受滤波电感2直流偏置值的限制，具体需查询滤波电感规格书，以不能使滤波电感2进入饱和为准。
进一步的，如图6所示，所述空调充电电路控制方法可以包括：
S1：开关控制部上电；
S2：开关控制部控制第二开关闭合t1时间段，之后断开第二开关；
S3：开关控制部检测电解电容组上的电压是否达到自身容量最大值，若是，则断开第二开关，闭合第一开关，若否，则等待t2时间段，之后返回执行S2。
进一步的，所述开关控制部具有AD采样口，如图7所示，确定所述t1时间段和t2时间段的方法包括：
S1’：开关控制部上电；
S2’：开关控制部的AD采样口采集电阻分压网络分压后的电压，并将所述分压后的电压转换为数字信号；
S3’：开关控制部对所述数字信号进行软件滤波；
S4’：开关控制部每间隔△t时长对所述数字信号进行采样计算，求得当前时刻对应的电压值V1；
S5’：开关控制部计算当前时刻电压值V1与△t时长前对所述数字信号进行采样计算得到的电压值V0的差值(V1-V0)，确定为所述△Vo；
S6’：根据公式D＝K*△Vo确定占空比D，其中△Vo为当前电压值与上次闭合第二开关前的电压值的差值，K为预设的比例系数；
S7’：根据公式D＝t1/(t1+t2)确定t1值和t2值，其中(t1+t2)为预设的周期值。
这样，当t1值和t2值确定后，即能够确定当前闭合第二开关的时长已经断开第二开关的时长，以达到平稳稳定充电的效果。
进一步的，本发明还提供了一种空调器，所述空调器使用前述的空调充电电路。
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)
1.一种空调充电电路，其特征在于，包括交流电源(1)、滤波组件(20)、电解电容组(40)、整流器(70)、第一开关(8)、第二开关(9)和开关控制部(10)，交流电源(1)依次连接滤波组件(20)和整流器(70)，所述整流器(70)与电解电容组(40)连接，在交流电源(1)连接整流器(70)的线路上，设置第一开关(8)和第二开关(9)，且第二开关(9)与第一开关(8)并联，所述第一开关(8)和第二开关(9)与开关控制部(10)连接，所述开关控制部(10)用于控制第一开关(8)和第二开关(9)的闭合和断开。
2.根据权利要求1所述的空调充电电路，其特征在于，所述滤波组件(20)包括滤波电感(2)和第一电解电容(3)，所述电解电容组(40)包括第二电解电容(4)、第三电解电容(5)、第四电解电容(6)；所述整流器(70)包括第二整流桥(7)，交流电源(1)依次连接滤波电感(2)、第一电解电容(3)和第二整流桥(7)，所述第二整流桥(7)分别与第二电解电容(4)、第三电解电容(5)、第四电解电容(6)并联，在交流电源(1)连接第二整流桥(7)的线路上，设置第一开关(8)和第二开关(9)，在第二电解电容(4)、第三电解电容(5)、第四电解电容(6)的正极端串联第一分压电阻(11)和第二分压电阻(12)，所述开关控制部(10)的电压检测引脚与第一分压电阻(11)和第二分压电阻(12)的连接点连接。
3.根据权利要求2所述的空调充电电路，其特征在于，所述开关控制部(10)包括电源变换单元(101)和开关控制单片机(102)，所述电源变换单元(101)与所述交流电源(1)连接，用于将交流电源变换为直流电，向所述开关控制单片机(102)供电，所述开关控制单片机(102)一组端口与所述电源变换单元(101)连接，另一组端口分别与第一开关(8)和第二开关(9)连接，用于控制第一开关(8)和第二开关(9)的闭合和断开，所述开关控制单片机(102)的电压检测引脚与第一分压电阻(11)和第二分压电阻(12)的连接点连接。
4.根据权利要求2所述的空调充电电路，其特征在于，所述电源变换单元(101)包括第一整流桥(1011)、小电解电容(1012)、开关电源(1013)、和二极管(1014)，交流电源(1)连接第一整流桥(1011)，在所述第一整流桥(1011)上并联小电解电容(1012)和开关电源(1013)，所述开关电源(1013)与开关控制单片机(102)连接，用于向开关控制单片机(102)供电；在第一整流桥(1011)与小电解电容(1012)连接的线路上设置二极管(1014)。
5.一种空调充电电路控制方法，使用权利要求2～4任一所述的空调充电电路，所述第一开关第二开关均为常开开关，其特征在于，所述方法包括：
开关控制部控制第二开关闭合t1时间段，之后断开第二开关，间隔t2时间段后，再次控制第二开关闭合t1时间段，依次闭合和断开第二开关，同时，开关控制部通过电阻分压网络监控电解电容组上的电压，判断电解电容组电压是否达到充电完成标准，若是，则闭合第一开关，且断开第二开关，完成充电过程。
6.根据权利要求5所述的充电电路控制方法，其特征在于，所述充电完成标准，包括：
电解电容组电压值达到自身容量最大值，或者
电解电容组当前电压值与上次闭合第二开关前的电压值的差值小于第一阈值。
7.根据权利要求6所述的充电电路控制方法，其特征在于，根据公式D＝K*△Vo确定占空比D，其中△Vo为当前电压值与上次闭合第二开关前的电压值的差值，K为预设的比例系数，所述占空比D为t1占(t1+t2)的比值，其中(t1+t2)为预设的周期值，根据占空比D和(t1+t2)的值确定t1值和t2值。
8.根据权利要求6所述的充电电路控制方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1：开关控制部上电；
步骤2：开关控制部控制第二开关闭合t1时间段，之后断开第二开关；
步骤3：开关控制部检测电解电容组上的电压是否达到自身容量最大值，若是，则断开第二开关，闭合第一开关，若否，则等待t2时间段，之后返回执行步骤2。
9.根据权利要求7所述的充电电路控制方法，其特征在于，所述开关控制部具有AD采样口，确定所述t1时间段和t2时间段的方法包括：
步骤1’：开关控制部上电；
步骤2’：开关控制部的AD采样口采集电阻分压网络分压后的电压，并将所述分压后的电压转换为数字信号；
步骤3’：开关控制部对所述数字信号进行软件滤波；
步骤4’：开关控制部每间隔△t时长对所述数字信号进行采样计算，求得当前时刻对应的电压值V1；
步骤5’：开关控制部计算当前时刻电压值V1与△t时长前对所述数字信号进行采样计算得到的电压值V0的差值(V1-V0)，确定为所述△Vo；
步骤6’：根据公式D＝K*△Vo确定占空比D，其中△Vo为当前电压值与上次闭合第二开关前的电压值的差值，K为预设的比例系数；
步骤7’：根据公式D＝t1/(t1+t2)确定t1值和t2值，其中(t1+t2)为预设的周期值。
10.一种空调器，其特征在于，所述空调器使用权利要求1～4任一所述的一种空调充电电路。
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