CN111987969B - 变频电机的控制信号采样电路、变频空调外机及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变频电机的控制信号采样电路、变频空调外机及控制方法，所述采样电路包括：连接在风机采样点GND和电源地GND之间的第一采样子电路；连接在压缩机采样点GND和所述电源地GND之间的第二采样子电路；所述第一采样子电路中串联有可控的开关S1、所述第二采样子电路中串联有可控的开关S2；所述开关S1和开关S2以交替闭合、断开的方式工作。采用本发明，能够避免在电流信号采样过程中，铜箔上的叠加电压对采样信号形成干扰，从而提高电流信号采样的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及变频电机技术，尤其涉及一种变频电机的控制信号采样电路、变频空调外机及控制方法。
背景技术
现代社会，变频空调无论是从节能、客户体验等各方面，均比定频空调更具优势。而增加的这些优势，则是依靠对变频机的复杂的控制，特别是对压缩机和风机的精确控制来实现的。而实现上述对压缩机和风机的精确控制，又与信号采样的准确度密不可分。可以说，信号采样的准确度决定了上述控制的精确度。信号采样越准，控制就越精确。
但是，信号采样中获得的电信号一般都很弱，往往在mV/mA(毫伏/毫安)级别，极易受干扰影响导致采样不准，致使设备/机器产生误动作，触发误保护，甚至损坏电机。
图1为现有采用传统采样电路的变频空调外机主板电路原理示意图。如图1所示，该变频空调外机的主板，采用多点共地的多路电流采样方式，即设有多个采样电路，使用公共接地(GND)，接地是通过同一地线相连在一起。但是上述的电路结构存在致命的缺陷，由于各路信号采样点相距较远，两者之间的接地线存在一段铜箔，这段铜箔上存在一定阻值，当有电流经过该段铜箔时，就会产生微弱的电压，进行信号采样时该电压叠加在采样信号上，就有可能干扰采样信号，致使采样信号不准。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种变频电机的控制信号采样电路及控制方法，以避免在信号采样过程中，铜箔上的叠加电压对采样信号形成干扰，从而提高信号采样的准确性。
本发明的另一目的在于提供一种包含所述控制信号采样电路的变频空调外机，以提高变频空调外机控制系统运行的可靠性，延长电机使用寿命。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种变频电机的控制信号采样电路，包括：
连接在第一采样点GND和电源地GND之间的第一采样子电路；
连接在第二采样点GND和所述电源地GND之间的第二采样子电路；
所述第一采样子电路中串联有可控的开关S1、所述第二采样子电路中串联有可控的开关S2；所述开关S1和开关S2以交替闭合、断开的方式工作。
其中：所述开关S1和开关S2以交替闭合、断开的方式工作，具体为：
在对第一采样点GND进行电流采样时，断开开关S1，同时闭合开关S2；反之，在对第二采样点GND进行电流采样时，断开开关S2，同时闭合开关S1。
所述第一采样子电路和第二采样子电路之间并联有一个自动选择子电路，用于交替控制开关S1和开关S2的断开、闭合，分别对第一采样点GND和第二采样点GND进行电流采样。
所述第一采样点GND为风机采样点GND；所述第二采样点GND为压缩机采样点GND。
采用时钟驱动信号对所述自动选择子电路进行周期性的、分时序的自动控制。
一种包含所述变频电机的控制信号采样电路的变频空调外机。
一种变频电机的控制信号采样电路的控制方法，包括如下步骤：
A、在第一采样点GND和电源地GND之间设置第一采样子电路，在第二采样点GND和所述电源地GND之间设置第二采样子电路；
B、通过串联在所述第一采样子电路中的可控的开关S1、串联在所述第二采样子电路中的可控的开关S2，使所述开关S1和开关S2以交替闭合、断开的方式工作。
其中：所述开关S1和开关S2以交替闭合、断开的方式工作，具体为：
在对第一采样点GND进行电流采样时，断开开关S1，同时闭合开关S2；反之，在对第二采样点GND进行电流采样时，断开开关S2，同时闭合开关S1。
还包括：通过并联在所述第一采样子电路和第二采样子电路之间的自动选择子电路，交替控制开关S1和开关S2的断开、闭合，分别对所述第一采样点GND和所述第二采样点GND进行电流采样。
还包括：通过时钟驱动信号对所述自动选择子电路进行周期性的、分时序的自动控制；具体为：前半个时钟周期内，采样第一采样点GND的电流时，断开开关S1、闭合开关S2；在后半个时钟周期内，采样第二采样点GND电流时，断开开关S2、闭合开关S1。
所述第一采样点GND为风机采样点GND；所述第二采样点GND为压缩机采样点GND。
本发明的变频电机的控制信号采样电路、变频空调外机及控制方法，具有如下有益效果：
1)应用本发明的采样电路进行风机、压缩机电流信号采样时，以可控开关S1、S2交错控制/交错时序控制进行信号采样，解决了在现有地线上进行采样时因铜箔产生的微弱电压叠加在采样信号上，严重干扰采样信号的问题，从而提高信号采样的准确性。
2)应用本发明的控制信号采样电路，既可以避免电路的干扰信号叠加在采样信号上，同时还能够大大提高电流采样的准确性、提高空调外机系统的整体稳定性。
附图说明
图1为现有采用传统采样电路的变频空调外机主板电路原理示意图；
图2为本发明实施例采用开关选择采样电路的变频空调外机主板电路原理示意图；
图3为图2所示采样电路进行交错采样获得的风机、压缩机采样电流曲线示意图；
图4为图2所示采样电路的驱动时钟信号示意图。
具体实施方式
下面结合附图及本发明的实施例对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示的变频外机主板的电流采样电路，电机M1代表风机，电机M2代表压缩机，电阻RS1代表风机的电流采样电阻，电阻RS2代表压缩机的电流采样电阻。
该变频外机主板，采用现有的多点共地的采样电路，其存在着致命的缺陷，会将铜箔上产生的微弱信号叠加在电流采样信号上。假设上述风机、压缩机这两个采样电路，相距200mm(毫米)，使用宽10mm，厚1mil(密耳)的铜线将两者的接地相连。1mil＝0.0254mm。那么，在上述两个采样电路的地(GND)之间，这一段铜线的阻值为10mΩ(毫欧)，当有20A(安)的电流经过该铜线时，会产生0.2V(伏)的电压，利用该采样电路进行信号采样时，该电压信号会叠加在微弱的采样信号(一般在0～±0.5V)上，导致采样信号不准确。进而会导致风机、压缩机的控制准确性下降，引起误保护、过流，甚至烧毁电机。
图2为本发明实施例采用开关选择采样电路的变频空调外机主板电路原理示意图。
如图2所示，该采用开关选择采样电路的变频空调外机主板电路原理图中，在不改变原有风机、压缩机两个电流采样电路的接地方式的前提下，分别从风机采样点地GND、压缩机采样点地GND到电源地GND之间各设一条电线，即第一采样子电路和第二采样子电路，并在所述第一采样子电路和第二采样子电路中各串联有一个可控开关，即开关S1、开关S2。
这样，在该变频外机主板上，就形成了风机、压缩机两个电流采样电路，通过所述电流采样电路采集电流信号，以分别驱动风机和压缩机。
本发明实施例中，以采样地为电源3.3V的地GND(简称电源地)为基准，该电源地GND分别连接到风机采样电路和压缩机采样电路GND的一端，
在利用本发明实施例的风机、压缩机两个电流采样电路进行电流采样时，通过交替断开开关S1、开关S2，交错时序采样的方式，即可避免原有变频外机主板的采样点电路共地GND方式的弊端，即解决了在对风机、压缩机进行电流采样时地线上产生微弱的电压，叠加在采样信号上，严重干扰采样信号的问题。
图3为图2所示采样电路进行交错采样获得的风机、压缩机采样电流曲线示意图。
如图3所示，从该交错采样获得的风机、压缩机采样电流曲线对比可知，通过控制开关S1和开关S2的断开、闭合时刻，使风机采样时间与压缩机采样时间相互交错开，就可以避免接地共线方式对采样信号的干扰问题。
这样，在采样风机电流时，刚好是采样压缩机电流的间隔区(不采样电流)，当采样压缩机电流的时候，刚好是采样风机电流的间隔区(不采样电流)。
对比图1所示的现有变频外机主板电路原理图，在进行电流采样时，要避开这一段线路(对应PCB板上的一段铜箔)产生的电压，无论原来的3.3V电源的地线是直接连接到风机采样电阻GND或者压缩机采样GND旁边的，不管连接到那一端，都会导致另外一端的采样信号叠加上铜箔的电压，那么就要使得3.3V的GND在采样风机电流的时候，使得3.3V的GND连接到风机采样电阻RS1旁；在采样压缩机电流的时候，使得3.3V的GND连接到压缩机采样电阻RS2旁，只有两个采样电路各自分开工作，才可以避开铜箔上的电压干扰叠加在采样信号上。
较佳地，可在两个采样子电路之间并联一个自动选择子电路，对电源地GND上引出的两个开关S1和S2，在采样风机电流时，断开开关S1，同时闭合开关S2；反之，在采样压缩机电流时，断开开关S2，同时闭合开关S1。采用自动选择子电路，能够高效的对风机、压缩机进行电流采样。
进一步地，为了保证本发明的变频信号采样电路能够周期性的自动采样，需要对所述自动选择子电路进行分时序控制，以便实现对风机、压缩机进行自动分时序的电流采样。
在本实施例中，主控芯片AD采样口是按周期进行采样，按照传统的控制方法，风机电流AD采样口与压缩机电流AD采样口，是不分时序的采样，这样，采样时间之间没有联系，各自采样各自的电流信号，选择开关也是按照这样没有规律的闭合或断开，就会导致采样开关S1、开关S2的开关时序不能相互的错开。
图4为图2所示采样电路的时钟驱动信号示意图。
为了实现对采样口进行周期性的、分时序的自动采样控制，本发明采用如图4所示的驱动时钟信号，使风机电流AD采样口、压缩机电流AD采样口相互分时错开工作，同时，将所示的驱动时钟信号分别作为开关S1、开关S2的驱动信号。
这样，在前半个时钟周期内，采样风机电流时，断开开关S1、闭合开关S2；在后半个时钟周期内，采样压缩机电流时，断开开关S2、闭合开关S1。既可以避免电路的干扰信号叠加在采样信号上，同时还能够大大提高电流采样的准确性、系统的整体稳定性。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种变频电机的控制信号采样电路，其特征在于，包括：连接在第一采样点GND和电源地GND之间的第一采样子电路；连接在第二采样点GND和所述电源地GND之间的第二采样子电路；所述第一采样子电路中串联有可控的开关S1、所述第二采样子电路中串联有可控的开关S2；所述开关S1和开关S2以交替闭合、断开的方式工作；
所述开关S1和开关S2以交替闭合、断开的方式工作，具体为：在对第一采样点GND进行电流采样时，断开开关S1，同时闭合开关S2；反之，在对第二采样点GND进行电流采样时，断开开关S2，同时闭合开关S1；
所述第一采样点GND为风机采样点GND；所述第二采样点GND为压缩机采样点GND。
2.根据权利要求1所述变频电机的控制信号采样电路，其特征在于，所述第一采样子电路和第二采样子电路之间并联有一个自动选择子电路，用于交替控制开关S1和开关S2的断开、闭合，分别对第一采样点GND和第二采样点GND进行电流采样。
3.根据权利要求2所述变频电机的控制信号采样电路，其特征在于，采用时钟驱动信号对所述自动选择子电路进行周期性的、分时序的自动控制。
4.一种包含权利要求1～3任一所述变频电机的控制信号采样电路的变频空调外机。
5.一种变频电机的控制信号采样电路的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：A、在第一采样点GND和电源地GND之间设置第一采样子电路，在第二采样点GND和所述电源地GND之间设置第二采样子电路；B、通过串联在所述第一采样子电路中的可控的开关S1、串联在所述第二采样子电路中的可控的开关S2，使所述开关S1和开关S2以交替闭合、断开的方式工作；所述开关S1和开关S2以交替闭合、断开的方式工作，具体为：在对第一采样点GND进行电流采样时，断开开关S1，同时闭合开关S2；反之，在对第二采样点GND进行电流采样时，断开开关S2，同时闭合开关S1；所述第一采样点GND为风机采样点GND；所述第二采样点GND为压缩机采样点GND。
6.根据权利要求5所述变频电机的控制信号采样电路的控制方法，其特征在于，还包括：通过并联在所述第一采样子电路和第二采样子电路之间的自动选择子电路，交替控制开关S1和开关S2的断开、闭合，分别对所述第一采样点GND和所述第二采样点GND进行电流采样。
7.根据权利要求6所述变频电机的控制信号采样电路的控制方法，其特征在于，还包括：通过时钟驱动信号对所述自动选择子电路进行周期性的、分时序的自动控制；具体为：前半个时钟周期内，采样第一采样点GND的电流时，断开开关S1、闭合开关S2；在后半个时钟周期内，采样第二采样点GND电流时，断开开关S2、闭合开关S1。
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