CN111786609A - 一种变频器的新型机控线路及方式 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变频器的新型机控线路及方式，克服了现有技术变频器无法通过检测直流总线电压实现其机控功能的问题，包括供电模块和压缩机模块，供电模块与压缩机模块相连接为压缩机模块供电，所述供电模块包括外部交流电源、用于控制直流母线电压的温控开关；压缩机模块包括整滤波电路、开关电源芯片、电压采样电路、主芯、驱动及逆变电路、电流采样电路、充电电路、电池和温度采样电路，供电模块。本发明避免额外引出交流相线作为控制信号，其直流母线电压通过一系列分压与滤波，转化为单片机能够识别的高低电平信号，主芯通过该信号的占空比计算出相应转速并以此为参考控制压缩机；减轻成本以减轻加装电池及充电电路导致的成本过高问题。
Description
技术领域
本发明涉及压缩机变频控制领域，尤其是涉及一种高性能低成本的变频器的新型机控线路及方式。
背景技术
随着变频技术的发展，变频压缩机以其节能、高效以及性能方面的优势在制冷家电领域受到了极大的重视与广泛的关注。而变频器作为变频压缩机的核心，在此过程中也衍生出了许多不同的信号控制方式，比如：机控、电控、UART协议，AC协议等。其中，机控变频器的主要特点有：替换成本较低，无须主控板信号控制，便于维护等。这些特点使其在定频压缩机被变频压缩机逐步取代的过程中展现出了独特的优势，从而扮演了此场变革的重要角色。传统的机控变频器通常在交流电源进行供电的同时，于交流相线L、N两相额外引出两条线路L2、N2 并在L2线路上串接温度控制开关，根据温度改变L2、N2信号的通断状态，该信号经光耦隔离后发送给主芯，从而计算压缩机开机率以控制其转速，实现变频控制。须额外引出交流相线作为控制信号，交直流隔离的问题，使用光耦电路导致成本过高，且外部接口多不便于定频压缩机的替换，客户使用过程中会因不熟悉产品而将机控信号线和地线接反；传统机控板考虑到交直流隔离的问题，光耦前端的高压交流信号线与后端低压数字信号线距离通常很近，这会在EMC性能上产生较大的影响，并且会增大变频器因电气间隙不够而被电网破坏的风险。
发明内容
本发明是为了克服现有技术的变频器无法通过检测直流总线电压实现其机控功能的问题，提供一种变频器的新型机控线路及方式，避免额外引出交流相线作为控制信号，其直流母线电压通过一系列分压与滤波，转化为单片机能够识别的高低电平信号，其后，主芯通过该信号的占空比计算出相应转速并以此为参考控制压缩机。
本发明的第二个目的是克服电路中的交直流隔离的问题，提供一种变频器的新型机控线路及方式，去除了光耦电路，减轻中加装电池及充电电路导致的成本过高问题。
本发明的第三个目的是为了减少变频器的外部接口，便于对定频压缩机的替换并排除客户因不熟悉产品而将机控信号线和底线接反。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种变频器的新型机控线路，其特征是，包括供电模块和压缩机模块，供电模块与压缩机模块相连接为压缩机模块供电，所述供电模块包括外部交流电源、用于控制直流母线电压的温控开关；压缩机模块包括整滤波电路、开关电源芯片、电压采样电路、主芯、驱动及逆变电路、电流采样电路、充电电路、电池和温度采样电路；整流滤波电路的输入端为压缩机模块的输入端，整流滤波电路的输出端分别与驱动及逆变电路输入端、开关电源芯片输入端和电压采样电路输入端相连接，驱动及逆变电路输出端分别与压缩机接口、电流采样电路和温度采样电路输入端相连接，电源开源芯片输出端分别与驱动及逆变电路输入端、充电电路输入端和主芯输入端相连接，充电电路输出端通过电池与主芯输入端连接，电压采样电路输出端与主芯输入端相连接，电流采样电路输出端与主芯相连接。
作为优选，所述外部交流电源包括两相输出L相和N相，所述变频器的接线端子包括变频器接线端子L和变频器接线端子N，L相电路串联温控开关后接入变频器接线端子L，N相线路与变频器接线端子N相连接，温控开关用于决定变频器供电电源的通断。作为优选，
作为优选，所述温控开关在高于阈值A时闭合，温控开关低于阈值A时断开。
作为优选，电流采样电路对运行电流的实时检测，对输出进行闭环调节，保证转速的响应速度以及稳定性，提供过流保护。
作为优选，所述电压采样电路用于将直流母线电压转换为低平通断信号，低平通断信号经主芯读取后用于计算开机率，所述电池用于外部交流电源断开时向主芯供电。
作为优选，所述开机率的计算在外部交流电源断开时由变频器自带的电池向主芯供电维持。
作为优选，主芯供电电压为3.3V。
作为优选，所述电池在外部交流电源接通时由充电电路储能。
一种变频器的新型机控方式，包括以下步骤：
S1：温控开关控制直流母线电压；
S2：供电电源经过整流滤波电路完成滤波整流后由整流滤波电路输出稳定的直流总线电压；
S3：直流总线电压分为三路，第一路经过驱动及逆变电路后转为交流电压为电机供电，第二路经过开关电源芯片降压至合适大小后为主芯和驱动芯片供电，第三路作为开机率信号与电压保护信号，经电压采样电路后输入到主芯引脚；
S4：主芯读取采样电路输出的电压采样值并计算压缩机的开机率，设定参考转速，输出一定频率与占空比的信号，通过驱动控制逆变电路，调节电机电压，达到调速的目的。
作为优选，所述S1包括以下步骤：
S11：判断温控开关是否开启，若否则电流采样值为高电平，若是则进入S12；
S12：温控开关为开启状态，总线电压切断，电压采样电路的采样值为低电平，主芯读取低电平信号。
因此，本发明具有如下有益效果：
1. 本发明避免额外引出交流相线作为控制信号，其直流母线电压通过一系列分压与滤波，转化为单片机能够识别的高低电平信号，其后，主芯通过该信号的占空比计算出相应转速并以此为参考控制压缩机；
2. 使用了直流总线电压代替交流电压作为控制信号，交直流隔离的问题便不复存在，因此可以移除光耦电路，去除这部分成本以减轻加装电池及充电电路导致的成本过高问题；
3. 因交流相线无须额外引出控制信号线，在变频器的外部接口得以减少的同时,不但方便了对定频压缩机的替换，也排除了客户因不熟悉产品而将机控信号线和地线接反的可能，为变频器加装了电池以保证主芯在L相温控开关切断后的持续运行，为了保证变频器的正常运行，在L相导通后，直流母线电压将持续为电池充电，以保证其供电能力和使用寿命，低功耗设计理念也将被运用于此发明以延长其待机时间并提高系统效率。
附图说明
图1是本发明的结构框图。
图2 是本发明的工作控制流程示意图。
图中：1、供电模块 101、外部交流电源 102、温控开关 2、整流滤波电路 3、开关电源芯片 4、电压采样电路 5、主芯 6、驱动及逆变电路 7、电流采样电路 8、充电电路 9、电池 10、温度采样电路 11、压缩机模块。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
如图1所示的实施例中，包括供电模块1和压缩机模块11，供电模块1与压缩机模块11相连接为压缩机模块11供电，所述供电模块1包括外部交流电源101、用于控制直流母线电压的温控开关102；外部交流电源101包括两相输出L相和N相，所述变频器的接线端子包括变频器接线端子L和变频器接线端子N，L相电路串联温控开关102后接入变频器接线端子L，N相线路与变频器接线端子N相连接，温控开关102用于决定变频器供电电源的通断；压缩机模块11包括整滤波电路2、开关电源芯片3、电压采样电路4、主芯5、驱动及逆变电路6、电流采样电路7、充电电路8、电池9和温度采样电路10，供电模块；整流滤波电路2的输入端为压缩机模块11的输入端，整流滤波电路2的输出端分别与驱动及逆变电路输6入端、开关电源芯片3输入端和电压采样电路4输入端相连接，驱动及逆变电路6输出端分别与压缩机接口、电流采样电路7和温度采样电路10输入端相连接，电源开源芯片3输出端分别与驱动及逆变电路6输入端、充电电路8输入端和主芯5输入端相连接，充电电路8输出端通过电池9与主芯5输入端连接，电压采样电路4输出端与主芯5输入端相连接，电流采样电路7输出端与主芯5相连接。
本发明工作过程如下：当温控开关102闭合时，供电电源经过整流滤波电路2，完成滤波整流后由整流滤波电路2输出稳定的直流总线电压，之后，该电压将被分为三路：其一经驱动及逆变电路6转换为交流电压为电机供电；其二连接至开关电源芯片3，降压至合适大小后为主芯5和驱动及逆变电路6供电，主芯3.3V，驱动芯片15V；其三作为开机率信号与电压保护信号，经电压采样电路4后输入到主芯引脚；当温控开关闭合时，直流总线电压接通，电压采样值为高电平；当温控开关闭合时，总线电压切断，电压采样值为低电平；如此，主芯即可通过该信号计算压缩机的开机率，以此设定参考转速，输出一定频率与占空比的信号，通过驱动控制逆变电路，调节电机电压，达到调速的目的；电流采样电路7则通过对压缩机运行电流的实时检测，对输出进行闭环调节，保证压缩机转速的响应速度以及稳定性，同时也可为系统提供软件过流保护；电池9则用于关机后的主芯供电，保证当外部交流电源被切断后，主芯依旧能够对关机时长以及开机率进行准确计算；充电电路8则会在外部电源接通后开始运行，为电池9进行充电，以确保每次温控开关断开后，电池内部有充足的电量维持主芯的运行；温度采样电路10则用于监测逆变电路开关器件的温度，提供温度保护，防止变频器过热。
本发明还相应的提供一种变频器的新型机控方式，如图2所示，包括以下步骤：
S1：温控开关控制直流母线电压；
S2：供电电源经过整流滤波电路完成滤波整流后由整流滤波电路输出稳定的直流总线电压；
S3：直流总线电压分为三路，第一路经过驱动及逆变电路后转为交流电压为电机供电，第二路经过开关电源芯片降压至合适大小后为主芯和驱动芯片供电，第三路作为开机率信号与电压保护信号，经电压采样电路后输入到主芯引脚；
S4：主芯读取采样电路输出的电压采样值并计算压缩机的开机率，设定参考转速，输出一定频率与占空比的信号，通过驱动控制逆变电路，调节电机电压，达到调速的目的。
其中，步骤S1具体包括以下步骤：
S11：判断温控开关是否开启，若否则电流采样值为高电平，若是则进入S12；
S12：温控开关为开启状态，总线电压切断，电压采样电路的采样值为低电平，主芯读取低电平信号。
本发明避免额外引出交流相线作为控制信号，其直流母线电压通过一系列分压与滤波，转化为单片机能够识别的高低电平信号，其后，主芯通过该信号的占空比计算出相应转速并以此为参考控制压缩机；使用了直流总线电压代替交流电压作为控制信号，交直流隔离的问题便不复存在，因此可以移除光耦电路，去除这部分成本以减轻加装电池及充电电路导致的成本过高问题。
上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种变频器的新型机控线路，其特征是，包括供电模块（1）和压缩机模块（11），供电模块（1）与压缩机模块（11）相连接为压缩机模块（11）供电，所述供电模块（1）包括外部交流电源（101）、用于控制直流母线电压的温控开关（102）；压缩机模块（11）包括整滤波电路（2）、开关电源芯片（3）、电压采样电路（4）、主芯（5）、驱动及逆变电路（6）、电流采样电路（7）、充电电路（8）、电池（9）和温度采样电路（10）；整流滤波电路（2）的输入端为压缩机模块（11）的输入端，整流滤波电路（2）的输出端分别与驱动及逆变电路（6）输入端、开关电源芯片（3）输入端和电压采样电路（4）输入端相连接，驱动及逆变电路（6）输出端分别与压缩机接口、电流采样电路（7）和温度采样电路（10）输入端相连接，电源开源芯片（3）输出端分别与驱动及逆变电路（6）输入端、充电电路（8）输入端和主芯（5）输入端相连接，充电电路（8）输出端通过电池（9）与主芯（5）输入端连接，电压采样电路（4）输出端与主芯（5）输入端相连接，电流采样电路（7）输出端与主芯（5）相连接。
2.根据权利要求1所述的一种变频器的新型机控线路，其特征是，所述外部交流电源（101）包括两相输出L相和N相，所述变频器的接线端子包括变频器接线端子L和变频器接线端子N，L相电路串联温控开关（102）后接入变频器接线端子L，N相线路与变频器接线端子N相连接，温控开关（102）用于决定变频器供电电源的通断。
3.根据权利要求2所述的一种变频器的新型机控线路，其特征是，所述温控开关（102）在高于阈值A时闭合，温控开关（102）低于阈值A时断开。
4.根据权利要求1所述的一种变频器的新型机控线路，其特征是，电流采样电路（7）对运行电流的实时检测，对输出进行闭环调节，保证转速的响应速度以及稳定性，提供过流保护。
5.根据权利要求1所述的一种变频器的新型机控线路，其特征是，所述电压采样电路（4）用于将直流母线电压转换为低平通断信号，低平通断信号经主芯（5）读取后用于计算开机率，所述电池（9）用于外部交流电源（101）断开时向主芯（5）供电。
6.根据权利要求5所述的一种变频器的新型机控线路，其特征是，所述开机率的计算在外部交流电源（101）断开时由变频器自带的电池（9）向主芯（5）供电维持。
7.根据权利要求1所述的一种变频器的新型机控线路，其特征是，主芯（5）供电电压为3.3V。
8.根据权利要求1所述的一种变频器的新型机控线路，其特征是，所述电池（9）在外部交流电源（101）接通时由充电电路（8）储能。
9.一种变频器的新型机控方式，使用权利要求1-7任意一项所述的变频器的新型机控线路，其特征是，包括以下步骤：
S1：温控开关控制直流母线电压；
S2：供电电源经过整流滤波电路完成滤波整流后由整流滤波电路输出稳定的直流总线电压；
S3：直流总线电压分为三路，第一路经过驱动及逆变电路后转为交流电压为电机供电，第二路经过开关电源芯片降压至合适大小后为主芯和驱动芯片供电，第三路作为开机率信号与电压保护信号，经电压采样电路后输入到主芯引脚；
S4：主芯读取采样电路输出的电压采样值并计算压缩机的开机率，设定参考转速，输出一定频率与占空比的信号，通过驱动控制逆变电路，调节电机电压，达到调速的目的。
10.根据权利要求1所述的一种变频器的新型机控方式，其特征是，所述S1包括以下步骤：
S11：判断温控开关是否开启，若否则电流采样值为高电平，若是则进入S12；
S12：温控开关为开启状态，总线电压切断，电压采样电路的采样值为低电平，主芯读取低电平信号。
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