CN111524706B - 一种电解电容保护装置、方法及空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电解电容保护装置、方法及空调器。所述装置包括：电容温度获取模块，用于获取电容温度信息；和/或电容电压获取模块，用于获取电容电压信息；判断模块，用于根据所述电容温度信息和/或所述电容电压信息判断是否需要对电容进行保护；电容保护模块，用于在需要对电容进行保护时，降低带电解电容器件的功率或切断带电解电容器件电源。可以直接有效地对需要保护的电容执行保护操作，并实现实时对电容温度和电压情况的监控。
Description
技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种电解电容保护装置、方法及空调器。
背景技术
电解电容在空调等电子产品中有着广泛的应用，尤其是主电路整流滤波高压大电解电容，作为控制器的“动力之源”它的寿命直接决定了产品的寿命。温度和电压是电解电容寿命的主要决定因素，通常情况下，温度每升高十度，电容寿命将减少一倍。而持续的电网过压，可能会直接导致电容过压损坏。目前现有技术只停留在模拟电容可能的极限温度、及耐受电压，对电容的温度的测量通过布置热电偶进行测量，误差较大，不能真实且实时反映电容内部温度，因此，在电容温度过高或电压过高时，无法有效地对电容进行保护。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电解电容保护装置、方法及空调器，用于至少部分解决上述技术问题。
为解决上述问题，本发明一方面提供一种电解电容保护装置，所述装置包括：电容温度获取模块，用于获取电容温度信息；和/或电容电压获取模块，用于获取电容电压信息；判断模块，用于根据所述电容温度信息和/或所述电容电压信息判断是否需要对电容进行保护；电容保护模块，用于在需要对电容进行保护时，降低带电解电容器件的功率或切断带电解电容器件电源。
由此，将电容的温度和/或电容的电压特征，作为电容保护的判断依据，利用电容保护模块简单可靠地判断是否需要对电容进行保护，直接有效地对需要保护的电容执行保护操作，并实现实时对电容温度和电压情况的监控。
可选地，所述电容温度获取模块包括：电容温度获取电路，由电容阴极引脚与热敏电阻串联构成，所述热敏电阻的一端与判断模块输入端连接；第一分压电路，对电容阴极上的电压进行分压。
采用热敏电阻作为热敏元件与电容阴极引脚串联，能将电容温度的变化直接转换为输出电压的变化，热敏电阻在电容温度改变时，电阻变化较大，引起热敏电阻的输出端电压的变化。
可选地，所述电容阴极引脚与热敏电阻引脚之间连接线的长度为2-10mm，且该连接线的宽度为2-5mm。
这样，可以确保对电容温度的采集更为准确。
可选地，所述电容电压获取模块包括：电容电压获取电路，由电容阳极引脚和若干个电阻串联构成，该电容电压获取电路的输出端与判断模块输入端连接；第二分压电路，对电容阳极上的电压进行分压。可选地，所述判断模块包括：第一比较电路，包括与所述电容温度获取模块连接的第一比较器，用于根据电容引脚温度与一温度阈值的大小，控制输出信号的高低；和/或，第二比较电路，包括与所述电容电压获取模块连接的第二比较器，用于根据电容引脚电压与第一电压阈值的大小，控制输出信号的高低。
这样，通过比较器的设置，可以实现将获取到的电容电压和/或电容温度直接与其对应的阈值进行比较，直观地输出比较结果。
本发明另一方面提供一种电解电容保护方法，所述方法包括：步骤S1，获取电容温度信息和/或电容电压信息；步骤S2，根据所述电容温度信息和/或所述电容电压信息判断是否需要对电容进行保护，若是，降低带电解电容器件的功率或切断所述带电解电容器件电源。
所述电解电容保护方法与上述电解电容保护装置具有的优势相同，在此不再赘述。
可选地，所述电容温度信息包括电容引脚温度，所述电容电压信息包括电容引脚电压。
由于电容的阴极引脚为铜材质与内部阴极箔(铝材质)相连，铜、铝材质本身导热性好，损耗少，所以电容热量可以由电容阴极引脚进行表达，更好的实现电容温度进行实时监测，减少测量误差。
可选地，所述步骤S2，包括：判断所述电容引脚温度是否大于一温度阈值，同时判断所述电容引脚电压是否大于第一电压阈值，若二者均是或二者其一是，降低器件功率；在降低所述功率达预设时间后，再次判断所述电容引脚温度是否大于一温度阈值，同时判断所述电容引脚电压是否大于第一电压阈值，若二者均是或二者其一是，切断所述带电解电容器件电源。
这样，当电容引脚温度或电容引脚电压中的任何一个超出了其对应的阈值时，则需要电容执行保护操作，当第一次保护操作，即降低器件功率后，电容引脚温度或电容引脚电压均降至小于其对应的阈值时则不再进行保护操作，若还存在电容引脚温度或电容引脚电压中的任何一个超出了其对应的阈值，则需执行第二次保护操作，即切断器件电源。实现逐级对带有电容的器件进行保护操作。
可选地，所述温度阈值小于与电容质保寿命相对应的电容温度，所述第一电压阈值小于电容最高耐受电压。这样可以更好的保护电容的安全。
本发明另一方面提供一种空调器，包括上文所述的电解电容保护装置。
所述空调器与上述电解电容保护装置具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
图1示意性示出了本发明实施例提供的电解电容保护装置结构框图；
图2示意性示出了本发明实施例提供的电解电容保护装置结构简化图；
图3示意性示出了本发明一实施例提供的电解电容保护方法流程图；
图4示意性示出了本发明一实施例提供的电解电容保护方法中步骤S2的步骤流程图。
附图说明：
1-电容温度获取模块；2-电容电压获取模块；3-判断模块；4-电容阴极引脚与热敏电阻引脚之间的连接线。
具体实施方式
为使得本发明的申请目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明实施例提供一种电容保护装置，参见图1和图2，该装置包括：电容温度获取模块1，用于获取电容温度信息；和/或，电容电压获取模块2，用于获取电容电压信息；判断模块3，用于根据所述电容温度信息和/或所述电容电压信息判断是否需要对电容进行保护，电容保护模块，用于在需要对电容进行保护时，降低带电解电容器件的功率或切断该器件电源。
在本实施例一种可行的方式中，所述电容温度获取模块1包括：电容温度获取电路，由电容阴极引脚与热敏电阻串联构成，所述热敏电阻的一端与判断模块输入端连接；第一分压电路，对电容阴极上的电压进行分压。具体地，电容温度获取电路中电解电容CE1阴极引脚(“-”极，即参考地)与负温度系数热敏电阻NTC相连，第一分压电路由NTC、分压电阻R1构成，Vt为NTC分压信号。NTC的阻值受温度影响，温度越高，电阻越小，Vt越小。Vt即作为电容温度获取模块1的电压输出。另外，该模块中电容与NTC接地必须为同一参考地。
本实施例中采用负温度系数热敏电阻NTC，但本发明对热敏元件不作具体限制，其还可以例如为正温度系数热敏电阻等。
若需要直接得到温度，则可以将电压信号Vt输入到单片机再经过AD转换后可得出热敏电阻的温度值。
需要说明的是，所述电容阴极引脚与热敏电阻引脚之间连接线4的长度为2-10mm，且该连接线4的宽度为2-5mm。该连接线4越短以及越粗，可以确保对电容温度的采集更为准确。
在本实施例一种可行的方式中，所述电容电压获取模块2包括：电容电压获取电路，由电容阳极引脚和若干个电阻串联构成，该电容电压获取电路的输出端与判断模块输入端连接；第二分压电路，对电容阳极上的电压进行分压。具体地，电解电容CE1阳极引脚(“+”极，即310V直流电源)与电阻R2、R4构成电容电压获取电路，与电阻R2、R3构成第二分压电路，Vd为R3分压信号。Vd即作为电容电压获取模块2的电压输出。
在本实施例一种可行的方式中，所述判断模块3包括：第一比较电路，包括与所述电容温度获取模块1连接的第一比较器，用于根据电容引脚温度与一温度阈值的大小，控制输出信号的高低；和/或，第二比较电路，包括与所述电容电压获取模块2连接的第二比较器，用于根据电容引脚电压与第一电压阈值的大小，控制输出信号的高低。电容引脚温度通过电容温度获取模块1已转换为电压信号Vt，因此第一比较器实际是根据电压信号Vt与第二电压阈值的大小，控制输出信号的高低。
具体地，电容电压获取模块2的输出信号Vd反应电容引脚电压，电容温度获取模块1的输出信号Vt反应电容引脚温度，该两个信号任一个超过设定阀值(例如第一电压阈值和第二电压阈值)，与该信号连接的比较器翻转，单片机接收到信号Vmcu由高电平变为低电平，则控制压缩机禁止升频、降频来逐步减小整机功率，在该减小功率的过程执行完毕Vmcu仍然是低电平，则继电器断开停机，达到保护电容的目的。
实施例二
本发明实施例提供一种电解电容保护方法，参见图3，该方法包括步骤S1-S2的内容：
步骤S1，获取电容温度信息和/或电容电压信息。
在该步骤中，所述电容温度信息包括电容引脚温度，所述电容电压信息包括电容引脚电压。电容的阴极引脚为铜材质与内部阴极箔(铝材质)相连，铜、铝材质本身导热性好，损耗少，所以电容热量可以由电容阴极引脚进行表达，更好的实现电容引脚温度和电压进行实时监测，减少测量误差。
步骤S2，根据所述电容温度信息和/或所述电容电压信息判断是否需要对电容进行保护，若是，降低带电解电容器件的功率或切断该带电解电容器件电源。
在本实施例一种可行的方式中，参见图4，步骤S2可以通过步骤S201-S202实现：
步骤S201：判断所述电容引脚温度是否大于一温度阈值，同时判断所述电容引脚电压是否大于第一电压阈值，若二者均是或二者其一是，降低所述带电解电容器件功率。
在该步骤中，判断所述电容引脚温度是否大于一温度阈值，可以具体包括：将所述电容引脚温度转换为转换电压值，判断所述转换电压值是否大于与所述温度阈值对应的第二电压阈值。
上述温度阈值小于与电容质保寿命相对应的电容温度，所述第一电压阈值小于电容最高耐受电压。
例如，当带电容的器件为空调时，空调整机的质保寿命例如为8年，与此对应的理论空调铝电解电容需300000h寿命。
从而，根据下列铝电容寿命公式，可以得到与该寿命相对应的温度值。
其中，L为铝电解电容器使用的实际寿命，L0为铝电解电容器使用的额定寿命，UR为铝电解电容器标识上的上限类别温度，TAMB为铝电解电容器使用的周围实际温度，IA为实际电流有效值，IR为额定电流有效值，ΔT0为最高额定温度最大额定波纹电流相爱电容内部的温升，V0为铝电解电容器标识上的上限类别电压，V为铝电解电容器使用时两端的实际电压。需要说明的是L0是在电容数据手册中可以查得铝电解电容的标称寿命，该寿命是电容在最高额定温度下(典型值是85℃～105℃)以低频电流(典型是120HZ)工作时测得。
通常情况下，铝电解电容器使用的周围实际温度每下降10度，铝电解电容器的寿命会增加一倍，因此，上述温度阈值应小于与电容质保寿命相对应的电容温度，所述第一电压阈值小于电容最高耐受电压。以更好的保护电解电容，增加电解电容的使用寿命。
步骤S202：在降低所述功率达预设时间后，再次判断所述电容引脚温度是否大于一温度阈值，同时判断所述电容引脚电压是否大于第一电压阈值，若二者均是或二者其一是，切断所述带电解电容器件电源。
也就是说，当电容引脚温度或电容引脚电压中的任何一个超出了其对应的阈值时，则需要电容执行保护操作，当第一次保护操作，即降低器件功率后，电容引脚温度或电容引脚电压均降至小于其对应的阈值时则不再进行保护操作，若在已经执行了降低器件功率，并经过预设时间后，还存在电容引脚温度或电容引脚电压中的任何一个超出了其对应的阈值，则需执行第二次保护操作，即切断器件电源。实现逐级对带有电容的器件进行保护操作。
上述降低器件功率，在该器件为空调时，可以采用单片机通过控制压缩机禁止升频、降频、停机来逐步减小整机功率。
实施例三
本实施例提供一种空调器，包括实施例一所述的电容保护装置。
综上所述，本发明根据电容的温度和/或电容的电压两个判断特征，作为电容保护的判断依据，简单可靠地判断是否需要对电容进行保护，直接有效地对需要保护的电容执行保护操作，并实现实时对电容温度和电压情况的监控。并且通过电容阴极引脚温度来反应电容的温度，由于电容的阴极引脚为铜材质与内部阴极箔(铝材质)相连，铜、铝材质本身导热性好，损耗少，能更好的实现电容温度进行实时监测，减少测量误差。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (8)
1.一种电解电容保护装置，其特征在于，所述装置包括：
电容温度获取模块（1），用于获取电容温度，电容温度获取模块电路，由电容阴极引脚与热敏电阻串联构成，所述热敏电阻的一端与判断模块输入端连接；第一分压电路，对电容阴极上的电压进行分压；
电容电压获取模块（2），用于获取电容电压；
判断模块（3），用于根据所述电容温度和所述电容电压判断是否需要对电容进行保护，其中，判断所述电容温度是否大于一温度阈值，同时判断所述电容电压是否大于第一电压阈值，若二者均是或二者其一是，则降低带电解电容器件的功率，在降低所述功率达预设时间后，再次判断所述电容温度是否大于一温度阈值，同时判断所述电容电压是否大于第一电压阈值，若二者均是或二者其一是，切断所述带电解电容器件的电源；
电容保护模块，用于在需要对电容进行保护时，降低带电解电容器件的功率或切断所述带电解电容器件的电源。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电容阴极引脚与热敏电阻引脚之间连接线（4）的长度为2-10mm，且该连接线（4）的宽度为2-5 mm。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电容电压获取模块（2）包括：电容电压获取电路，由电容阳极引脚和若干个电阻串联构成，该电容电压获取电路的输出端与判断模块输入端连接；第二分压电路，对电容阳极上的电压进行分压。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述判断模块（3）包括：
第一比较电路，包括与所述电容温度获取模块（1）连接的第一比较器，用于根据电容引脚温度与一温度阈值的大小，控制输出信号的高低；第二比较电路，包括与所述电容电压获取模块（2）连接的第二比较器，用于根据电容引脚电压与第一电压阈值的大小，控制输出信号的高低。
5.一种电解电容保护方法，用于权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1，获取电容温度和电容电压；
步骤S2，根据所述电容温度和所述电容电压判断是否需要对电容进行保护，若是，降低带电解电容器件的功率或切断所述带电解电容器件电源。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电容温度包括电容引脚温度，所述电容电压包括电容引脚电压。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述温度阈值小于与电容质保寿命相对应的电容温度，所述第一电压阈值小于电容最高耐受电压。
8.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的电解电容保护装置。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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