CN113488979A - 一种直流供电电源的控制装置、方法和空调 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流供电电源的控制装置、方法和空调，该装置包括：控制单元，被配置为在相交流电源上电之后，在控制单元自身已由开关电源供电的情况下，确定控制单元自身的通电时间，在控制单元自身的通电时间达到设定时间的情况下，发起第二开关指令；以及，在三相交流电源的输入端的接线未出现错误的情况下，发起第一开关指令；第一开关单元，被配置为在接收到第二开关指令的情况下，由常开状态切换为闭合状态；第二开关单元，被配置为在接收到第一开关指令的情况下，由常开状态切换为闭合状态。该方案，通过在三相电的相序接错的情况下控制直流负载不得电，以保护直流负载。

Description

一种直流供电电源的控制装置、方法和空调

技术领域

本发明属于电源技术领域，具体涉及一种直流供电电源的控制装置、方法和空调，尤其涉及一种直流供电方案及直流负载保护电路和方法、以及具有该直流供电方案及直流负载保护电路的空调。

背景技术

随着电器(如空调)变频化、直流化的发展趋势，直流负载的应用越来越广泛。而直流负载的应用，带来了直流母线设计的问题。

相关方案中，直流母线都是通过交流电整流滤波后得到的，母线滤波电容采用高压母线电容。当直流负载(如空调机组)采用三相电供电时，经常出现相序接错的问题，会导致直流负载异常。

图1为一种直流供电电路的结构示意图。如图1所示的直流供电电路，包括：交流电源接线端子H1，相序控制电路，MCU，其它弱电直流负载M2，电容C1、电容C2，二极管D1，继电器K1，开关电源，零线N接线端子，L1相线接线端子，滤波器，电阻R1(水泥电阻)，整流桥DB1，以及直流母线负载M1。

其中，交流电源接线端子H1的零线N接线端口、火线L接线(具体是相线L1、相线L2和相线L3)端口，经相序控制电路后，连接至MCU。在该直流供电电路上电设定时长后，MCU的控制端，能够发送控制信号START1，以使继电器K1的线圈得电而使继电器K1的常开触点闭合，使电阻R1被短路而切出。MCU的供电端，连接至开关电源的第一连接端，开关电源能够给MCU供电。开关电源的第二连接端，连接至其它弱电直流负载M2。电容C2，与整流桥DB1的第一连接端和整流桥DB1的第二连接端并联。开关电源的第三连接端，连接至电容C2的第一连接端。开关电源的第四连接端，连接至电容C2的第二连接端。直流母线负载M1的第一连接端，连接至电容C2的第一连接端。直流母线负载M1的第二连接端，连接至电容C2的第二连接端。

直流电源VDD，经电容C1后接控制信号START1的输入端。直流电源VDD，连接至二极管D1的阴极，还经继电器K1的线圈后接二极管D1的阳极。控制信号START1的输入端，接二极管D1的阳极。继电器K1的常开触点的第一连接端，接电阻R1的第一连接端；继电器K1的常开触点的第二连接端，接电阻R1的第二连接端，还接整流桥DB1的第三连接端。整流桥DB1的第三连接端，经电阻R1后接滤波器的第一连接端。整流桥DB1的第四连接端，接滤波器的第二连接端。滤波器的第三连接端，接零线N接线端子。滤波器的第四连接端，接L1相线接线端子。在直流供电电路上电时，电阻R1进行限流，避免电容C2充电过快，实现对电容C2的保护。电阻R1选用水泥电阻。零线N接线端子和L1相线接线端子，为来自三相交流电源的单相电源。

图1所示的直流供电电路，是交流电输入后整流滤波，用于直流直接供电的电路。图1所示的直流供电电路，存在因接错线导致直流高压负载异常的问题。例如：若相电压Ua误接成线电压Uab时，母线高压电容因过压损坏；直流负载因直流电压过高而损坏。具体地，当电器(如空调)机组的供电电源采用三相电供电时，若将主板的供电电压由相电压Ua误接成线电压Uab

则会导致高压母线电容因过压而损坏。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种直流供电电源的控制装置、方法和空调，以解决电器设备的直流负载采用三相电供电时，若三相电的相序接错，则会导致直流负载异常的问题，达到通过在三相电的相序接错的情况下控制直流负载不得电，以保护直流负载的效果。

本发明提供一种直流供电电源的控制装置中，包括：所述直流供电电源，包括：开关电源、第一开关单元、第一整流单元和第一母线电容单元；所述直流供电电源，还包括：第二开关单元、第二整流单元和第二母线电容单元；所述直流供电电源的控制装置，包括：控制单元；其中，自三相交流电源的输入端引出的单相交流电源，经所述第一开关单元、所述第二开关单元、所述第一整流单元和所述第一母线电容单元后，能够提供第一母线电压，以对第一直流母线负载供电；所述第一开关单元和所述第二开关单元，均处于常开状态；自所述三相交流电源的输入端引出的单相交流电源，经所述第二整流单元和所述第二母线电容单元后，能够提供第二母线电压，以对所述开关电源供电；所述开关电源，能够为所述控制单元和第二直流母线负载供电；其中，所述控制单元，被配置为在所述三相交流电源上电之后，在所述控制单元自身已由所述开关电源供电的情况下，在所述三相交流电源的输入端的接线未出现错误的情况下，发起第一开关指令；以及，确定所述控制单元自身的通电时间，在所述控制单元自身的通电时间达到设定时间的情况下，发起第二开关指令；所述第一开关单元，被配置为在接收到所述第二开关指令的情况下，由常开状态切换为闭合状态；所述第二开关单元，被配置为在接收到所述第一开关指令的情况下，由常开状态切换为闭合状态。

在一些实施方式中，所述第一母线电容模块，包括：第一电容；所述第二母线电容模块，包括：第二电容和第三电容，所述第二电容和所述第三电容串联；其中，所述第一电容的电容量，大于所述第二电容的电容量；并且，所述第一电容的电容量，大于所述第三电容的电容量。

在一些实施方式中，所述直流供电电源，还包括：滤波单元和保护单元中的至少之一；其中，在所述直流供电电源还包括滤波单元的情况下，所述滤波单元，设置在所述单相交流电源与所述第二整流单元之间；所述单相交流电源，经所述滤波单元后，连接至所述第二整流单元；所述单相交流电源，经所述滤波单元后，连接至所述第一开关单元和所述第一整流单元；在所述直流供电电源还包括保护单元的情况下，所述保护单元，设置在所述单相交流电源与所述第二整流单元之间；所述单相交流电源，经所述保护单元后，连接至所述第二整流单元。

在一些实施方式中，在所述直流供电电源还包括滤波单元和保护单元的情况下，所述单相交流电源的零线，经所述滤波单元后，连接至所述第一开关单元的输入端；所述第一开关单元的输出端，经所述第二开关单元后，连接至所述第一整流单元的第二输入端；所述单相交流电源的零线，经所述滤波单元和所述保护单元后，连接至所述第二整流单元的第一输入端；所述单相交流电源的相线，经所述滤波单元后，连接至所述第一整流单元的第一输入端，并连接至所述第二整流单元的第二输入端。

在一些实施方式中，所述保护单元，包括：NTC电阻。

在一些实施方式中，所述第一开关单元，包括：第一继电器和第一电阻模块；所述第二开关单元，包括：第二继电器；其中，所述第一继电器的常开触点与所述第一电阻模块并联；所述第一继电器的常开触点与所述第二继电器的常开触点，串联设置在所述单相交流电源的零线与所述第一整流单元的第二输入端之间。

在一些实施方式中，所述直流供电电源的控制装置，还包括：相序检测单元；三相交流电源的输入端，经所述相序检测单元后连接至所述控制单元；其中，所述相序检测单元，被配置为检测所述三相交流电源的当前相序；所述控制单元，在所述三相交流电源的输入端的接线未出现错误的情况下，发起第一开关指令，包括：确定所述三相交流电源的当前相序是否已满足预设相序，以在所述三相交流电源的当前相序已满足所述预设相序的情况下，确定所述三相交流电源的输入端的接线未出现错误，发起第一开关指令；以及，在所述第二开关单元已由常开状态切换为闭合状态的情况下，确定所述控制单元自身的通电时间，在所述控制单元自身的通电时间达到设定时间的情况下，发起第二开关指令。

与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种空调，包括：以上所述的直流供电电源的控制装置。

与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种直流供电电源的控制方法中，包括：所述直流供电电源，包括：开关电源、第一开关单元、第一整流单元和第一母线电容单元；所述直流供电电源，还包括：第二开关单元、第二整流单元和第二母线电容单元；所述直流供电电源的控制方法，包括：通过控制单元，在所述三相交流电源上电之后，在所述控制单元自身已由所述开关电源供电的情况下，在所述三相交流电源的输入端的接线未出现错误的情况下，发起第一开关指令；以及，确定所述控制单元自身的通电时间，在所述控制单元自身的通电时间达到设定时间的情况下，发起第二开关指令；控制第一开关单元，在接收到所述第二开关指令的情况下，由常开状态切换为闭合状态；控制第二开关单元，在接收到所述第一开关指令的情况下，由常开状态切换为闭合状态。

在一些实施方式中，所述第一母线电容模块，包括：第一电容；所述第二母线电容模块，包括：第二电容和第三电容，所述第二电容和所述第三电容串联；其中，所述第一电容的电容量，大于所述第二电容的电容量；并且，所述第一电容的电容量，大于所述第三电容的电容量。

在一些实施方式中，所述直流供电电源的控制装置，还包括：相序检测单元；三相交流电源的输入端，经所述相序检测单元后连接至所述控制单元；其中，通过控制单元，在所述三相交流电源的输入端的接线未出现错误的情况下，发起第一开关指令，包括：通过相序检测单元，检测所述三相交流电源的当前相序；确定所述三相交流电源的当前相序是否已满足预设相序，以在所述三相交流电源的当前相序已满足所述预设相序的情况下，确定所述三相交流电源的输入端的接线未出现错误，发起第一开关指令；以及，在所述第二开关单元已由常开状态切换为闭合状态的情况下，确定所述控制单元自身的通电时间，在所述控制单元自身的通电时间达到设定时间的情况下，发起第二开关指令。

由此，本发明的方案，通过针对开关电源和直流负载，将开关电源和直流负载，分别使用两组不同的整流及滤波单元(如整流桥和滤波器)进行整流滤波后供电，通过开关电源给MCU供电，通过MCU控制直流负载是否得电，能够在三相电的相序正常的情况下使直流负载得电，而在三相电的相序异常的情况下使直流负载不得电；从而，通过在三相电的相序接错的情况下控制直流负载不得电，以保护直流负载。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为一种直流供电电路的结构示意图；

图2为本发明的直流供电电源的控制装置的一实施例的结构示意图；

图3为另一种直流供电电路的结构示意图；

图4为图3所示的直流供电电路的一实施例的控制流程示意图；

图5为本发明的直流供电电源的控制方法的一实施例的流程示意图；

图6为本发明的方法中发起第一开关指令的一实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

为了解决母线电容的高压问题(即图1所示的方案中高压母线电容因过压而损坏的问题)，一些方案中，是使用四个高压电容串并联(即串联和/或并联)。但是，首先，由于高压电容的成本较高，导致该方案的成本较高；另外，四个高压电容，占据PCB(印制电路板)的面积也较大；其次，由于四个高压电容并联使用时，经常会出现因分压不均导致电容异常，故可靠性较低，最后导致部分直流负载也因过压出现损伤或者异常。

根据本发明的实施例，提供了一种直流供电电源的控制装置。参见图2所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。所述直流供电电源，包括：开关电源、第一开关单元、第一整流单元和第一母线电容单元。所述直流供电电源，还包括：第二开关单元、第二整流单元和第二母线电容单元。所述直流供电电源的控制装置，包括：控制单元。图3为另一种直流供电电路的结构示意图。第一开关单元，如继电器K1。第二开关单元，如继电器K2。第一整流单元，如整流桥DB1。第二整流单元，如整流桥DB2。第一母线电容单元，如电容C2。第二母线电容单元，如电容C3和电容C4。控制单元，如MCU。

其中，自三相交流电源的输入端(如端子N、端子L1、端子L2和端子L3)引出的单相交流电源(如端子N和端子L1)，经所述第一开关单元、所述第二开关单元、所述第一整流单元和所述第一母线电容单元后，能够提供第一母线电压，以对第一直流母线负载供电。第一直流母线负载，为强电负载。所述第一开关单元和所述第二开关单元，均处于常开状态。

自所述三相交流电源的输入端引出的单相交流电源，经所述第二整流单元和所述第二母线电容单元后，能够提供第二母线电压，以对所述开关电源供电。所述开关电源，能够为所述控制单元和第二直流母线负载供电。第二直流母线负载，为弱电负载。

其中，所述控制单元，被配置为在所述三相交流电源上电之后，在所述控制单元自身已由所述开关电源供电的情况下，在所述三相交流电源的输入端的接线未出现错误的情况下，发起第一开关指令(如控制信号START2)。所述第一开关指令，用于控制所述第二开关单元由断开状态变为闭合状态。以及，确定所述控制单元自身的通电时间，在所述控制单元自身的通电时间达到设定时间的情况下，发起第二开关指令(如控制信号START1)。所述第二开关指令，用于控制所述第一开关单元由断开状态变为闭合状态。确定所述控制单元自身的通电时间，如可以利用外部的计时器或控制单元自身的时钟模块，对控制单元自身进行计时，得到控制单元自身的通电时间。

所述第一开关单元，被配置为在接收到所述第二开关指令的情况下，由常开状态切换为闭合状态。

所述第二开关单元，被配置为在接收到所述第一开关指令的情况下，由常开状态切换为闭合状态。

这样，本发明的方案，通过设置两组整流及滤波单元(如第一整流单元和第一母线电容单元、第二整流单元和第二母线电容单元)，并设置两组开关单元(如第一开关单元和第二开关单元)，解决了因三相电上电接错线导致直流负载过压损坏的问题，可以实现既保护开关电源的母线，又可以保护直流负载的母线。

在一些实施方式中，所述第一母线电容模块，包括：第一电容。所述第二母线电容模块，包括：第二电容和第三电容，所述第二电容和所述第三电容串联。第一电容，如电容C2。第二电容，如电容C3。第三电容，如电容C4。

其中，所述第一电容的电容量，大于所述第二电容的电容量。并且，所述第一电容的电容量，大于所述第三电容的电容量。

这样，针对直流负载采用三相电供电时，若三相电的相序接错，则会导致直流负载异常的问题。本发明的方案，通过使两个小容量电容(如图3中的电容C3和电容C4)串联，能够提高母线的耐压值，大容量电容(如图3中的电容C2)通过MCU控制，解决了因三相电上电接错线导致直流负载过压损坏的问题，能够保护高压直流负载，也提高了直流供电方案的可靠性。

另外，针对为了解决母线电容的高压问题(即高压母线电容因过压而损坏的问题)，而使用四个高压电容串并联(即串联和/或并联)时，所带来的高压电容成本高、占用面积大、分压不均匀等问题。相关方案中，先使用四个电解电容串并联(即串联和/或并联)。而本发明的方案，使用两个小容量的电容串联(如图3中的电容C3和电容C4)用于为MCU供电，直流负载供电电容(如图3中的电容C2)通过MCU控制，总体上解决了四个直流负载供电时电容串并联使用时存在的成本高、占PCB板空间大、分压不均匀等问题，能够降低成本、减小PCB板面积、实现均匀分压。也就是说，本发明的方案，较四个电解电容串并联使用的方案，能够降低成本、减小PCB板面积、实现均匀分压。

在一些实施方式中，所述直流供电电源，还包括：滤波单元和保护单元中的至少之一。滤波单元，如滤波器。保护单元，如电阻R2。在电阻R2采用NTC电阻的情况下，能实现过流保护，且功率小、能耗低、占用空间小。

其中，在所述直流供电电源还包括滤波单元的情况下，所述滤波单元，设置在所述单相交流电源与所述第二整流单元之间。所述单相交流电源，经所述滤波单元后，连接至所述第二整流单元。所述单相交流电源，经所述滤波单元后，连接至所述第一开关单元和所述第一整流单元。

在所述直流供电电源还包括保护单元的情况下，所述保护单元，设置在所述单相交流电源与所述第二整流单元之间。所述单相交流电源，经所述保护单元后，连接至所述第二整流单元。

在一些实施方式中，在所述直流供电电源还包括滤波单元和保护单元的情况下，所述单相交流电源的零线，如零线N，经所述滤波单元后，连接至所述第一开关单元的输入端。所述第一开关单元的输出端，经所述第二开关单元后，连接至所述第一整流单元的第二输入端。

所述单相交流电源的零线，经所述滤波单元和所述保护单元后，连接至所述第二整流单元的第一输入端。

所述单相交流电源的相线，如相线L1，经所述滤波单元后，连接至所述第一整流单元的第一输入端，并连接至所述第二整流单元的第二输入端。

其中，所述第一整流单元、所述第二整流单元，均可以选用二极管整流桥。

在一些实施方式中，所述保护单元，包括：NTC电阻，即电阻R2为NTC电阻。采用NTC电阻，能实现过流保护，且功率小、能耗低、占用空间小。

在一些实施方式中，所述第一开关单元，包括：第一继电器和第一电阻模块。第一继电器如继电器K1，第一电阻模块如电阻R1，可以起到保护功能，如进行限流，使得在对电容C2进行充电时电压不会过高，在第一开关单元被接通后被短接，满足后面直流负载的电压需求。当然，第一开关单元还包括电容C1和二极管D1等外围元器件。

所述第二开关单元，包括：第二继电器。第二继电器如继电器K2。当然，第二开关单元还包括电容C5和二极管D2等外围元器件。

其中，所述第一继电器的常开触点与所述第一电阻模块并联。所述第一继电器的常开触点与所述第二继电器的常开触点，串联设置在所述单相交流电源的零线与所述第一整流单元的第二输入端之间。

在一些实施方式中，所述直流供电电源的控制装置，还包括：相序检测单元，如相序控制电路。三相交流电源的输入端，如交流电源接线端子H1的零线N接线端口、火线L接线(具体是相线L1、相线L2和相线L3)端口，经所述相序检测单元后连接至所述控制单元。相序检测单元，如相序控制电路。

其中，所述相序检测单元，被配置为检测所述三相交流电源的当前相序。

所述控制单元，在所述三相交流电源的输入端的接线未出现错误的情况下，发起第一开关指令，包括：

所述控制单元，具体还被配置为确定所述三相交流电源的当前相序是否已满足预设相序，以在所述三相交流电源的当前相序已满足所述预设相序的情况下，确定所述三相交流电源的输入端的接线未出现错误，发起第一开关指令。其中，为了使相序检测结果更加精准，可以认为在一定时间(如第一设定时间A秒)内检测到所述三相交流电源的当前相序满足所述预设相序时，才确定所述三相交流电源的当前相序已满足所述预设相序。以及，在所述第二开关单元已由常开状态切换为闭合状态的情况下，确定所述控制单元自身的通电时间，在所述控制单元自身的通电时间达到设定时间(如第二设定时间B秒时间)的情况下，发起第二开关指令。当然，在所述三相交流电源的当前相序未满足所述预设相序的情况下，确定所述三相交流电源的输入端的接线已出现错误，不发起第一开关指令。

如图3所示的直流供电电路，包括：交流电源接线端子H1，相序控制电路，MCU，其它弱电直流负载M2，电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5，二极管D1、二极管D2，继电器K1、继电器K2，开关电源，零线N接线端子，L1相线接线端子，滤波器，电阻R1、电阻R2，整流桥DB1、整流桥DB1，以及直流母线负载M1。电阻R1选用水泥电阻，电阻R2选用NTC(负温度系数)电阻。零线N接线端子和L1相线接线端子，为来自三相交流电源的单相电源。

其中，交流电源接线端子H1的零线N接线端口、火线L接线(具体是相线L1、相线L2和相线L3)端口，经相序控制电路后，连接至MCU。在该直流供电电路上电设定时长后，MCU的控制端，能够发送控制信号START1，以使继电器K1的线圈得电而使继电器K1的常开触点闭合，使电阻R1被短路而切出。在相序控制电路检测三相交流电源的接线相序后，MCU根据相序控制电路的检测结果，在相序正确的情况下，发送控制信号START2，以使继电器K2的线圈得电而使继电器K2的常开触点闭合。在继电器K1和继电器K2的线圈都得电而使相应常开触点闭合后，电容C2能够正常充电，直流母线负载M1能够得电。

MCU的供电端，连接至开关电源的第一连接端，开关电源能够给MCU供电。开关电源的第二连接端，连接至其它弱电直流负载M2。电容C2，与整流桥DB1的第一连接端和整流桥DB1的第二连接端并联。开关电源的第三连接端，连接至串联的电容C3和电容C4的第一连接端。开关电源的第四连接端，连接至串联的电容C3和电容C4的第二连接端。串联的电容C3和电容C4的第一连接端，接整流桥DB2的第一连接端。串联的电容C3和电容C4的第二连接端，接整流桥DB2的第二连接端。整流桥DB2的第三连接端，经电阻R2后接滤波器的第一连接端。整流桥DB2的第三连接端，接滤波器的第二连接端。

直流母线负载M1的第一连接端，连接至电容C2的第一连接端。直流母线负载M1的第二连接端，连接至电容C2的第二连接端。直流电源VDD，经电容C1后接控制信号START1的输入端。直流电源VDD，连接至二极管D1的阴极，还经继电器K1的线圈后接二极管D1的阳极。控制信号START1的输入端，接二极管D1的阳极。继电器K1的常开触点的第一连接端，接电阻R1的第一连接端。继电器K1的常开触点的第二连接端，接电阻R1的第二连接端，还经继电器K2的常开触点后接整流桥DB1的第三连接端。整流桥DB1的第三连接端，经继电器K2的常开触点和电阻R1后接滤波器的第一连接端。整流桥DB1的第四连接端，接滤波器的第二连接端。滤波器的第三连接端，接零线N接线端子。滤波器的第四连接端，接L1相线接线端子。在直流供电电路上电时，电阻R1进行限流，避免电容C2充电过快，实现对电容C2的保护。继电器K2的线圈，与二极管D2和电容C5并联。二极管D2的阳极，连接至控制信号START2的输入端。二极管D2的阴极，接直流电源VDD。

图3所示的直流供电电路，是整流滤波后的高压母线先供电给MCU，而直流负载通过单独一路带控制的整流滤波后的母线供电的电路，是高可靠性及保护高压直流负载的电路。

在图3所示的例子中，先采用两个容值较小的电容串联，两个容值较小的电容串联后耐压值可以达到900V，能够满足接错线不损坏电容的要求。容值较大的电容，则通过继电器控制直流母线电容上电的时间点，保护高压直流负载。例如：通过MCU控制器继电器，进而控制大电容的充放电时间点，从而保护电机。

图4为图3所示的直流供电电路的一实施例的控制流程示意图。如图4所示，图3所示的直流供电电路的控制流程，包括：

步骤1、将开关电源和直流负载(如直流母线负载M1)，分别使用两个不同的整流桥(如整流桥DB1和整流桥DB2)，进行整流滤波供电。

其中，开关电源的母线供电电源，通过整流桥DB2整流，电容C3和电容C4串联后滤波得到。电容C3和电容C4串联后母线的耐压值达到900V。

电阻R2采用NTC电阻，由于母线电容只有两个几十微法级别的电解电容串联(电容C3和电容C4串联)，NTC电阻即可满足上电要求。

直流负载(如直流母线负载M1)的供电电源，通过整流桥DB1和电容C2整流滤波，并由继电器K2控制直流母线负载M2(如风机)母线电容的充放电时间点，继电器K1控制水泥电阻(即电阻R1)的接入与断开。

步骤2、当主板电源电压接正常的相电压220VAC时，首先开关电源的供电端得电，直流负载(如直流母线负载M1)的供电端不得电。主芯片MCU开始工作，MCU通过相序控制电路检测三相电相序是否正确，当MCU在第一设定时间A秒内检测到相序正常时，控制继电器K2吸合，直流负载(如直流母线负载M1)的母线电容C2开始充电，第二设定时间B秒时间后，电容充电完成，继电器K1吸合，主板及负载正常工作。

当主板电源电压误接成线电压380VAC时，首先开关电源的供电端首先得电，母线电压537VDC，图1所示的方案中使用一个电容C2，母线耐压值不够导致母线电容过压烧毁，图3所示的方案中母线采用两个小容量的电容(电容C3和电容C4串联)串联，提高母线的耐压值，即使接错线，母线可正常得电，开关电源正常工作，MCU正常供电，MCU通过相序控制器电路检测相序的正确性，如果检测到相序异常，继电器K2不动作，达到保护直流负载(如风机)的目的，主板报相序故障。

这样，本发明的方案，提出一种高可靠性直流供电方案及直流负载保护电路，首先采用两个容量极小的高压母线电容(如图3中的电容C3和电容C4)串联使用，为功率较小的开关电源供电，并通过开关电源为工作电压较小的MCU和直流负载供电。MCU正常工作后，控制功率需求较大的高压母线电容(如图3中的电容C2)工作，实现高可靠性及保护高压直流负载。

例如：容量极小的高压母线电容的参数范围，如耐压值450V以上，电容量150UF以下。功率需求较大的高压母线电容的参数范围，如耐压值450V以上，电容量150UF以上。

经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过针对开关电源和直流负载，将开关电源和直流负载，分别使用两组不同的整流及滤波单元(如整流桥和滤波器)进行整流滤波后供电，通过开关电源给MCU供电，通过MCU控制直流负载是否得电，能够在三相电的相序正常的情况下使直流负载得电，而在三相电的相序异常的情况下使直流负载不得电。从而，通过在三相电的相序接错的情况下控制直流负载不得电，以保护直流负载。

根据本发明的实施例，还提供了对应于直流供电电源的控制装置的一种空调。该空调可以包括：以上所述的直流供电电源的控制装置。

由于本实施例的空调所实现的处理及功能基本相应于前述装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过针对开关电源和直流负载，将开关电源和直流负载，分别使用两组不同的整流及滤波单元(如整流桥和滤波器)进行整流滤波后供电，通过开关电源给MCU供电，通过MCU控制直流负载是否得电，能够在三相电的相序正常的情况下使直流负载得电，而在三相电的相序异常的情况下使直流负载不得电，可以实现既保护开关电源母线，又可以保护直流负载母线。

根据本发明的实施例，还提供了对应于空调的一种直流供电电源的控制方法，如图5所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。所述直流供电电源，包括：开关电源、第一开关单元、第一整流单元和第一母线电容单元。所述直流供电电源，还包括：第二开关单元、第二整流单元和第二母线电容单元。图3为另一种直流供电电路的结构示意图。第一开关单元，如继电器K1。第二开关单元，如继电器K2。第一整流单元，如整流桥DB1。第二整流单元，如整流桥DB2。第一母线电容单元，如电容C2。第二母线电容单元，如电容C3和电容C4。控制单元，如MCU。所述直流供电电源的控制方法，包括：步骤S110至步骤S130。

在步骤S110处，通过控制单元，在所述三相交流电源上电之后，在所述控制单元自身已由所述开关电源供电的情况下，在所述三相交流电源的输入端的接线未出现错误的情况下，发起第一开关指令(如控制信号START2)。所述第一开关指令，用于控制所述第二开关单元由断开状态变为闭合状态。以及，确定所述控制单元自身的通电时间，在所述控制单元自身的通电时间达到设定时间的情况下，发起第二开关指令(如控制信号START1)。所述第二开关指令，用于控制所述第一开关单元由断开状态变为闭合状态。确定所述控制单元自身的通电时间，如可以利用外部的计时器或控制单元自身的时钟模块，对控制单元自身进行计时，得到控制单元自身的通电时间。

在步骤S120处，控制第一开关单元，在接收到所述第二开关指令的情况下，由常开状态切换为闭合状态。

在步骤S130处，控制第二开关单元，在接收到所述第一开关指令的情况下，由常开状态切换为闭合状态。

这样，本发明的方案，通过设置两组整流及滤波单元(如第一整流单元和第一母线电容单元、第二整流单元和第二母线电容单元)，并设置两组开关单元(如第一开关单元和第二开关单元)，解决了因三相电上电接错线导致直流负载过压损坏的问题，可以实现既保护开关电源的母线，又可以保护直流负载的母线。

在一些实施方式中，所述第一母线电容模块，包括：第一电容。所述第二母线电容模块，包括：第二电容和第三电容，所述第二电容和所述第三电容串联。第一电容，如电容C2。第二电容，如电容C3。第三电容，如电容C4。

其中，所述第一电容的电容量，大于所述第二电容的电容量。并且，所述第一电容的电容量，大于所述第三电容的电容量。

这样，针对直流负载采用三相电供电时，若三相电的相序接错，则会导致直流负载异常的问题。本发明的方案，通过使两个小容量电容(如图3中的电容C3和电容C4)串联，能够提高母线的耐压值，大容量电容(如图3中的电容C2)通过MCU控制，解决了因三相电上电接错线导致直流负载过压损坏的问题，能够保护高压直流负载，也提高了直流供电方案的可靠性。

另外，针对为了解决母线电容的高压问题(即高压母线电容因过压而损坏的问题)，而使用四个高压电容串并联(即串联和/或并联)时，所带来的高压电容成本高、占用面积大、分压不均匀等问题。本发明的方案，可以先使用四个电解电容串并联(即串联和/或并联)，后使用两个小容量的电容串联(如图3中的电容C3和电容C4)用于为MCU供电，直流负载供电电容(如图3中的电容C2)通过MCU控制，总体上解决了四个直流负载供电时电容串并联使用时存在的成本高、占PCB板空间大、分压不均匀等问题，能够降低成本、减小PCB板面积、实现均匀分压。也就是说，本发明的方案，较四个电解电容串并联使用的方案，能够降低成本、减小PCB板面积、实现均匀分压。

在一些实施方式中，所述直流供电电源的控制装置，还包括：相序检测单元。三相交流电源的输入端，经所述相序检测单元后连接至所述控制单元。相序检测单元，如相序控制电路。

步骤S120中通过控制单元，在所述三相交流电源的输入端的接线未出现错误的情况下，发起第一开关指令的具体过程，参见以下示例性说明。

下面结合图6所示本发明的方法中发起第一开关指令的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S120中发起第一开关指令的具体过程，包括：步骤S210和步骤S220。

步骤S210，通过相序检测单元，检测所述三相交流电源的当前相序。

步骤S220，通过控制单元，确定所述三相交流电源的当前相序是否已满足预设相序，以在所述三相交流电源的当前相序已满足所述预设相序的情况下，确定所述三相交流电源的输入端的接线未出现错误，发起第一开关指令。其中，为了使相序检测结果更加精准，可以认为在一定时间(如第一设定时间A秒)内检测到所述三相交流电源的当前相序满足所述预设相序时，才确定所述三相交流电源的当前相序已满足所述预设相序。以及，在所述第二开关单元已由常开状态切换为闭合状态的情况下，确定所述控制单元自身的通电时间，在所述控制单元自身的通电时间达到设定时间(如第二设定时间B秒时间)的情况下，发起第二开关指令。当然，在所述三相交流电源的当前相序未满足所述预设相序的情况下，确定所述三相交流电源的输入端的接线已出现错误，不发起第一开关指令。

图3所示的直流供电电路，是整流滤波后的高压母线先供电给MCU，而直流负载通过单独一路带控制的整流滤波后的母线供电的电路，是高可靠性及保护高压直流负载的电路。

在图3所示的例子中，先采用两个容值较小的电容串联，两个容值较小的电容串联后耐压值可以达到900V，能够满足接错线不损坏电容的要求。容值较大的电容，则通过继电器控制直流母线电容上电的时间点，保护高压直流负载。例如：通过MCU控制器继电器，进而控制大电容的充放电时间点，从而保护电机。

图4为图3所示的直流供电电路的一实施例的控制流程示意图。如图4所示，图3所示的直流供电电路的控制流程，包括：

步骤1、将开关电源和直流负载(如直流母线负载M1)，分别使用两个不同的整流桥(如整流桥DB1和整流桥DB2)，进行整流滤波供电。

其中，开关电源的母线供电电源，通过整流桥DB2整流，电容C3和电容C4串联后滤波得到。电容C3和电容C4串联后母线的耐压值达到900V。

电阻R2采用NTC电阻，由于母线电容只有两个几十微法级别的电解电容串联(电容C3和电容C4串联)，NTC电阻即可满足上电要求。

直流负载(如直流母线负载M1)的供电电源，通过整流桥DB1和电容C2整流滤波，并由继电器K2控制直流母线负载M2(如风机)母线电容的充放电时间点，继电器K1控制水泥电阻(即电阻R1)的接入与断开。

步骤2、当主板电源电压接正常的相电压220VAC时，首先开关电源的供电端得电，直流负载(如直流母线负载M1)的供电端不得电。主芯片MCU开始工作，MCU通过相序控制电路检测三相电相序是否正确，当MCU在第一设定时间A秒内检测到相序正常时，控制继电器K2吸合，直流负载(如直流母线负载M1)的母线电容C2开始充电，第二设定时间B秒时间后，电容充电完成，继电器K1吸合，主板及负载正常工作。

当主板电源电压误接成线电压380VAC时，首先开关电源的供电端首先得电，母线电压537VDC，图1所示的方案中使用一个电容C2，母线耐压值不够导致母线电容过压烧毁，图3所示的方案中母线采用两个小容量的电容(电容C3和电容C4串联)串联，提高母线的耐压值，即使接错线，母线可正常得电，开关电源正常工作，MCU正常供电，MCU通过相序控制器电路检测相序的正确性，如果检测到相序异常，继电器K2不动作，达到保护直流负载(如风机)的目的，主板报相序故障。

这样，本发明的方案，提出一种高可靠性直流供电方案及直流负载保护电路，首先采用两个容量极小的高压母线电容(如图3中的电容C3和电容C4)串联使用，为功率较小的开关电源供电，并通过开关电源为工作电压较小的MCU和直流负载供电。MCU正常工作后，控制功率需求较大的高压母线电容(如图3中的电容C2)工作，实现高可靠性及保护高压直流负载。

由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述空调的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过针对开关电源和直流负载，将开关电源和直流负载，分别使用两组不同的整流及滤波单元(如整流桥和滤波器)进行整流滤波后供电，通过开关电源给MCU供电，通过MCU控制直流负载是否得电，能够在三相电的相序正常的情况下使直流负载得电，而在三相电的相序异常的情况下使直流负载不得电，实现高可靠性及保护高压直流负载。

综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种直流供电电源的控制装置，其特征在于，所述直流供电电源，包括：开关电源、第一开关单元、第一整流单元和第一母线电容单元；所述直流供电电源，还包括：第二开关单元、第二整流单元和第二母线电容单元；所述直流供电电源的控制装置，包括：控制单元；其中，

自三相交流电源的输入端引出的单相交流电源，经所述第一开关单元、所述第二开关单元、所述第一整流单元和所述第一母线电容单元后，能够提供第一母线电压，以对第一直流母线负载供电；所述第一开关单元和所述第二开关单元，均处于常开状态；

自所述三相交流电源的输入端引出的单相交流电源，经所述第二整流单元和所述第二母线电容单元后，能够提供第二母线电压，以对所述开关电源供电；所述开关电源，能够为所述控制单元和第二直流母线负载供电；

其中，

所述控制单元，被配置为在所述三相交流电源上电之后，在所述控制单元自身已由所述开关电源供电的情况下，在所述三相交流电源的输入端的接线未出现错误的情况下，发起第一开关指令；以及，确定所述控制单元自身的通电时间，在所述控制单元自身的通电时间达到设定时间的情况下，发起第二开关指令；

所述第一开关单元，被配置为在接收到所述第二开关指令的情况下，由常开状态切换为闭合状态；

所述第二开关单元，被配置为在接收到所述第一开关指令的情况下，由常开状态切换为闭合状态。

2.根据权利要求1所述的直流供电电源的控制装置，其特征在于，所述第一母线电容模块，包括：第一电容；所述第二母线电容模块，包括：第二电容和第三电容，所述第二电容和所述第三电容串联；其中，

所述第一电容的电容量，大于所述第二电容的电容量；并且，所述第一电容的电容量，大于所述第三电容的电容量。

3.根据权利要求1所述的直流供电电源的控制装置，其特征在于，所述直流供电电源，还包括：滤波单元和保护单元中的至少之一；其中，

在所述直流供电电源还包括滤波单元的情况下，所述滤波单元，设置在所述单相交流电源与所述第二整流单元之间；所述单相交流电源，经所述滤波单元后，连接至所述第二整流单元；所述单相交流电源，经所述滤波单元后，连接至所述第一开关单元和所述第一整流单元；

在所述直流供电电源还包括保护单元的情况下，所述保护单元，设置在所述单相交流电源与所述第二整流单元之间；所述单相交流电源，经所述保护单元后，连接至所述第二整流单元。

4.根据权利要求3所述的直流供电电源的控制装置，其特征在于，在所述直流供电电源还包括滤波单元和保护单元的情况下，

所述单相交流电源的零线，经所述滤波单元后，连接至所述第一开关单元的输入端；所述第一开关单元的输出端，经所述第二开关单元后，连接至所述第一整流单元的第二输入端；

所述单相交流电源的零线，经所述滤波单元和所述保护单元后，连接至所述第二整流单元的第一输入端；

所述单相交流电源的相线，经所述滤波单元后，连接至所述第一整流单元的第一输入端，并连接至所述第二整流单元的第二输入端。

5.根据权利要求3所述的直流供电电源的控制装置，其特征在于，所述保护单元，包括：NTC电阻。

6.根据权利要求1所述的直流供电电源的控制装置，其特征在于，所述第一开关单元，包括：第一继电器和第一电阻模块；

所述第二开关单元，包括：第二继电器；

其中，

所述第一继电器的常开触点与所述第一电阻模块并联；所述第一继电器的常开触点与所述第二继电器的常开触点，串联设置在所述单相交流电源的零线与所述第一整流单元的第二输入端之间。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的直流供电电源的控制装置，其特征在于，所述直流供电电源的控制装置，还包括：相序检测单元；三相交流电源的输入端，经所述相序检测单元后连接至所述控制单元；其中，

所述相序检测单元，被配置为检测所述三相交流电源的当前相序；

所述控制单元，在所述三相交流电源的输入端的接线未出现错误的情况下，发起第一开关指令，包括：

确定所述三相交流电源的当前相序是否已满足预设相序，以在所述三相交流电源的当前相序已满足所述预设相序的情况下，确定所述三相交流电源的输入端的接线未出现错误，发起第一开关指令；以及，在所述第二开关单元已由常开状态切换为闭合状态的情况下，确定所述控制单元自身的通电时间，在所述控制单元自身的通电时间达到设定时间的情况下，发起第二开关指令。

8.一种空调，其特征在于，包括：如权利要求1至7中任一项所述的直流供电电源的控制装置。

9.一种直流供电电源的控制方法，其特征在于，所述直流供电电源，包括：开关电源、第一开关单元、第一整流单元和第一母线电容单元；所述直流供电电源，还包括：第二开关单元、第二整流单元和第二母线电容单元；所述直流供电电源的控制方法，包括：

通过控制单元，在所述三相交流电源上电之后，在所述控制单元自身已由所述开关电源供电的情况下，确定所述控制单元自身的通电时间，在所述控制单元自身的通电时间达到设定时间的情况下，发起第二开关指令；以及，

在所述三相交流电源的输入端的接线未出现错误的情况下，发起第一开关指令；

控制第一开关单元，在接收到所述第二开关指令的情况下，由常开状态切换为闭合状态；

控制第二开关单元，在接收到所述第一开关指令的情况下，由常开状态切换为闭合状态。

10.根据权利要求9所述的直流供电电源的控制方法，其特征在于，所述第一母线电容模块，包括：第一电容；所述第二母线电容模块，包括：第二电容和第三电容，所述第二电容和所述第三电容串联；其中，

所述第一电容的电容量，大于所述第二电容的电容量；并且，所述第一电容的电容量，大于所述第三电容的电容量。

11.根据权利要求9或10所述的直流供电电源的控制方法，其特征在于，所述直流供电电源的控制装置，还包括：相序检测单元；三相交流电源的输入端，经所述相序检测单元后连接至所述控制单元；其中，

通过控制单元，在所述三相交流电源的输入端的接线未出现错误的情况下，发起第一开关指令，包括：

通过相序检测单元，检测所述三相交流电源的当前相序；

确定所述三相交流电源的当前相序是否已满足预设相序，以在所述三相交流电源的当前相序已满足所述预设相序的情况下，确定所述三相交流电源的输入端的接线未出现错误，发起第一开关指令；以及，在所述第二开关单元已由常开状态切换为闭合状态的情况下，确定所述控制单元自身的通电时间，在所述控制单元自身的通电时间达到设定时间的情况下，发起第二开关指令。

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