CN114280377B - 一种用于空调预充电回路检测电路的检测方法及空调 - Google Patents

一种用于空调预充电回路检测电路的检测方法及空调 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于空调预充电回路检测电路的检测方法及空调，其中，所述检测电路包括：被检测部分：母线电容器电路；检测部分：继电器电路、电压电路和主控制器；所述主控制器的输入端与所述继电器电路连接，所述继电器电路与所述母线电容器电路连接，所述母线电容器电路与所述电压电路连接，所述电压电路的输出端与所述主控制器连接。本发明能够在空调运行前检测母线电容器容值是否降低或故障，能够及时发现电容器的老化故障，能够在发生母线电容器容值降低故障时发出故障信号，以避免故障情况下空调开机，危害人身安全，同时提高了设备运行的可靠性和安全性。

Description

一种用于空调预充电回路检测电路的检测方法及空调
技术领域
本发明涉及空调领域，特别是一种用于空调预充电回路检测电路的检测方法及空调。
背景技术
母线电容器是空调控制器的重要组成部分，在电路中起滤波、储能的作用。空调控制器的母线电压不能直接加在母线电容器上，需要通过空调系统中的预充电电路来控制母线电压给电容充电。
但是，当电容器在运行过程中出现过温，过压，过流或超负荷的情况时会出现电容器老化，电容器老化的一个重要表现就是容值降低。容值降低会使滤波、储能效果下降，影响后续的逆变和电源部分的正常工作，对设备和人身安全造成极大威胁，这时需要一种空调系统预充电回路检测电路来检测电容器容值，确保及时发现电容老化故障。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的是提供一种用于空调预充电回路检测电路的检测方法及空调，以解决上述问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种空调预充电回路检测电路，其中，所述检测电路包括：
被检测部分：母线电容器电路；
检测部分：继电器电路、电压电路和主控制器；
所述主控制器的输入端与所述继电器电路连接，所述继电器电路与所述母线电容器电路连接，所述母线电容器电路与所述电压电路连接，所述电压电路的输出端与所述主控制器连接。
作为本发明的进一步改进：继电器电路包括继电器驱动电路、继电器和继电器电压；所述继电器驱动电路的一端连接所述主控制器连接，所述继电器驱动电路的另一端与所述继电器连接，所述继电器的另一端分别与所述继电器电压和所述母线电容器电路连接。
作为本发明的进一步改进：所述继电器驱动电路包括第二电阻、第三电阻和三极管，所述第二电阻分别与所述第三电阻和所述三极管连接，所述第三电阻的另一端与所述三极管连接，所述三极管与所述继电器连接，所述第二电阻与所述主控制器连接。
作为本发明的进一步改进：所述电压电路包括电压比较器、电压跟随器、第二母线充电电压和第三母线充电电压；所述电压比较器的一端与所述主控制器连接，所述电压比较器的另一端分别与所述电压跟随器、所述第二母线充电电压和所述第三母线充电电压；所述电压跟随器的另一端分别与所述第二母线充电电压和所述母线电容器电路连接。
作为本发明的进一步改进：所述母线电容器电路包括母线电容器、第一母线充电电压和充电电阻；所述母线电容器的一端与所述继电器电路连接，所述母线电容器的另一端与所述第一母线充电电压连接，所述第一母线充电电压的另一端与充电电阻连接，所述充电电阻与所述电压电路连接。
作为本发明的进一步改进：所述主控制器为主控芯片MCU。
一种空调预充电回路检测方法，其中，用于如上述任意一项所述的空调预充电回路检测电路中，包括充电电阻电压VR1，所述方法包括：
控制芯片发出高电平信号H1并开始计时；
继电器接受高电平信号H1驱动继电器闭合，第一母线充电电压通过充电电阻开始向电容器充电；
判断充电电阻电压VR1是否小于充电电阻R1上的稳态分压；
若是，则控制芯片接收到低电平信号，停止计时并计算时间差，记为△T3，△T3为控制芯片接收到低电平信号后的计时数值与前一次控制芯片接收到低电平信号后的计时数值的差值；
若否，则电容器继续进行充电。
作为本发明的进一步改进：在停止计时并计算时间差后，还包括电容老化判断方法，其步骤如下：
判断时间差△T3是否大于时间差设定值△T；
若是，则判定电容器老化，主控制器发出报警信号；
若否，则判定电容器未发生老化，电路正常工作。
一种空调，其中，包括如上述任意一项所述的一种空调预充电回路检测电路。
一种空调，其中，包括如上述任意一项所述的一种用于空调预充电回路检测电路的检测方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
能够在空调运行前检测母线电容器容值是否降低或故障，能够及时发现电容器的老化故障，能够在发生母线电容器容值降低故障时发出故障信号，以避免故障情况下空调开机，危害人身安全，同时提高了设备运行的可靠性和安全性。
附图说明
图1为本发明的电路结构示意图。
图2位本发明的检测方法流程图。
图3为本发明的母线电容电压波形图。
图4为本发明的充电电阻R1波形图。
图5为本发明的充电时间与母线电容容值对照记录表图。
实施方式
现结合附图说明与实施例对本发明进一步说明：
本发明提供如附图1所示的一种空调预充电回路检测电路，其中，所述检测电路包括：
被检测部分：母线电容器电路；
检测部分：继电器电路、电压电路和主控制器；
所述主控制器的输入端与所述继电器电路连接，所述继电器电路与所述母线电容器电路连接，所述母线电容器电路与所述电压电路连接，所述电压电路的输出端与所述主控制器连接。
本发明针对现有空调系统中预充电电路不能及时反应母线电容老化故障的问题，提出一种空调控制器预充电回路检测电路，通过检测部分的继电器电路、电压电路和主控制器之间的检测反馈，能够在空调运行前检测母线电容器是否出现容值降低，并将故障信息反馈给工作人员，便于维修与更换。最大限度的保障用户及设备安全，提高安全性。
下面对本发明做进一步详细描述，如附图1所示：继电器电路包括继电器驱动电路、继电器和继电器电压；所述继电器驱动电路的一端连接所述主控制器连接，所述继电器驱动电路的另一端与所述继电器连接，所述继电器的另一端分别与所述继电器电压和所述母线电容器电路连接。
对继电器电路做进一步描述，如附图1所示：所述继电器驱动电路包括第二电阻、第三电阻和三极管，所述第二电阻分别与所述第三电阻和所述三极管连接，所述第三电阻的另一端与所述三极管连接，所述三极管与所述继电器连接，所述第二电阻与所述主控制器连接。
对电压电路做进一步描述：所述电压电路包括电压比较器、电压跟随器、第二母线充电电压和第三母线充电电压；所述电压比较器的一端与所述主控制器连接，所述电压比较器的另一端分别与所述电压跟随器、所述第二母线充电电压和所述第三母线充电电压；所述电压跟随器的另一端分别与所述第二母线充电电压和所述母线电容器电路连接。
对母线电容器电路做进一步描述，如附图1所示：所述母线电容器电路包括母线电容器、第一母线充电电压和充电电阻；所述母线电容器的一端与所述继电器电路连接，所述母线电容器的另一端与所述第一母线充电电压连接，所述第一母线充电电压的另一端与充电电阻连接，所述充电电阻与所述电压电路连接。
在本发明中，主控制器的最优选择为主控芯片MCU。主控芯片MCU做算法简单，只需接受故障信号，大大提高设备的运行可靠性、安全性。
本发明还提供如附图2所示的一种空调预充电回路检测方法，其中，用于如上述任意一项所述的空调预充电回路检测电路中，包括充电电阻电压VR1，所述方法包括：
控制芯片发出高电平信号H1并开始计时；
继电器接受高电平信号H1驱动继电器闭合，第一母线充电电压通过充电电阻开始向电容器充电；
判断充电电阻电压VR1是否小于充电电阻R1上的稳态分压；
若是，则控制芯片接收到低电平信号，停止计时并计算时间差，记为△T1，△T1为控制芯片接收到低电平信号后的计时数值与前一次控制芯片接收到低电平信号后的及时数值的差值；
若否，则电容器继续进行充电。
对本发明的检测方法做进一步描述，如附图2所示：在停止计时并计算时间差后，还包括电容老化判断方法，其步骤如下：
判断时间差△T1是否大于时间差设定值△T；
若是，则判定电容器老化，主控制器发出报警信号；
若否，则判定电容器未发生老化，电路正常工作。
在本发明的一个实施例中，包括一种空调，其中，包括如上述任意一项所述的一种空调预充电回路检测电路。
自爱本发明的另一个实施例中，包括一种空调，其中，包括如上述任意一项所述的空调预充电回路检测方法。
下面对本发明做具体描述：
本发明的工作原理：
当母线电容器因老化而发生容值降低故障时，本发明的空调控制器预充电回路检测电路可检测母线电容器容值是否降低，并向MCU发出故障信号，使MCU可以采取保护措施来保护人身和设备安全。
根据附图3所示的母线电容电压波形图，横轴为时间，单位为秒，纵轴为电压，单位为伏特。VCC1为母线充电电压，T1为达到充电电源电压的时间。
根据附图4所示的充电电阻R1波形图，横轴为时间，单位为秒，纵轴为电压，单位为伏特。VCC1为母线充电电压，VCC3为充电电阻R1上的稳态分压。T2为达到稳态时的时间。
附图1为本发明的工作流程图，如附图1所示，检测电路开始工作时，控制芯片发出高电平信号H1并开始计时，继电器驱动电路接收到信号并开始计时，驱动继电器K1闭合，电路形成通路，母线电压VCC1通过充电电阻R1向电容器充电，充电过程中电容电压不断升高，充电电阻R1电压不断降低，当通过充电电阻R1上的电压小于设定值VCC3时，L1由高电平变化为低电平，控制芯片接收到这一信号后停止计时并计算充电时间T3。将T3与初次充电时间T31比较，得到差值△T3，当差值△T3大于时间差设定值ΔT时，判定电容器容值过度降低、老化严重。
ΔT表示电容第一次充电时间T31与电容老化失效时容值CM所对应的充电时间T3N的时间差值，N为充电次数，T3N为第N次充电所需要的时间，其关系如附图5所示。
本发明的具体实施方式：
随着全球气候变暖的日益加重，电力电子行业得到了飞速的发展，受到国家和市场的高度重视。电容器作为电力电子器件的重要组成部分，其工作的可靠性、安全性显得尤为重要。空调控制器预充电回路检测电路如图1所示，包括被检测部分和检测电路部分，其中被检测部分为母线电容器C1、C2、CN。检测电路包括继电器K1，它的作用是控制电流回路的通断；继电器驱动电路R2、R3、T1,它的作用是保证继电器得到足够的驱动电压；电压跟随器A1，它的作用是采集充电电阻R1上的电压；电压比较器A2，它的作用是将充电电阻R1上的电压与设定值VCC3比较，并输出比较结果；主芯片MCU，它的作用是提供控制信号，并记录每次的充电时间；充电电阻R1，它的作用是构成充电回路，并且通过设置R1的阻值可以设置充电结束时间；母线充电电压VCC1，它的作用是为电路提供充电电源。
电动汽车预充电回路检测电路可分以下两种工作情况：
（1）电容器未发生老化故障，电容器容值未降低。
此时检测电路开始工作，控制芯片MCU发出高电平信号H1并开始计时，继电器驱动电路接收到信号后，驱动继电器K1闭合，电路形成通路，第一母线充电电压VCC1通过充电电阻R1向电容器C充电，充电过程中电容电压不断升高，充电电阻R1电压不断降低，当通过充电电阻R1上的电压小于设定值VCC3时，L1由高电平变化为低电平，控制芯片MCU接收到这一信号后停止计时并计算充电时间T3。将T3与初次充电时间T31比较，此时由于电容器未发生老化故障，电容器容值未降低，充电时间T3与初次充电时间T31比较后差值△T3小于ΔT，未达到报警限值，MCU不发出报警信号。
（2）电容器发生老化故障，电容器容值降低。
此时检测电路开始工作，控制芯片MCU发出高电平信号H1并开始计时，继电器驱动电路接收到信号后，驱动继电器K1闭合，电路形成通路，第一母线充电电压VCC1通过充电电阻R1向电容器C充电，充电过程中电容电压不断升高，充电电阻R1电压不断降低，当通过充电电阻R1上的电压小于设定值VCC3时，L1由高电平变化为低电平，控制芯片接收到这一信号后停止计时并计算充电时间T3。将T3与初次充电时间T31比较，此时由于电容器发生老化故障，电容器容值降低，充电时间T3与初次充电时间T31比较后差值△T3大于ΔT，达到报警限值，MCU发出报警信号。禁止系统正常开机运行。需更换电容。
本发明的主要功能：应用在各类空调电容器的老化检测电路和老化检测方法中。
综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。

Claims (8)

1.一种用于空调预充电回路检测电路的检测方法，其特征在于，所述检测电路包括：
被检测部分：母线电容器电路；
检测部分：继电器电路、电压电路和主控制器；
所述主控制器的输入端与所述继电器电路连接，所述继电器电路与所述母线电容器电路连接，所述母线电容器电路与所述电压电路连接，所述电压电路的输出端与所述主控制器连接；
包括充电电阻电压VR1，所述方法包括：
控制芯片发出高电平信号H1并开始计时；
继电器接受高电平信号H1驱动继电器闭合，第一母线充电电压通过充电电阻开始向电容器充电；
判断充电电阻电压VR1是否小于充电电阻R1上的稳态分压；
若是，则控制芯片接收到低电平信号，停止计时并计算时间差，记为△T3，△T3为控制芯片接收到低电平信号后的计时数值与前一次控制芯片接收到低电平信号后的计时数值的差值；
若否，则电容器继续进行充电。
2.根据权利要求1所述的一种用于空调预充电回路检测电路的检测方法，其特征在于，继电器电路包括继电器驱动电路、继电器和继电器电压；所述继电器驱动电路的一端连接所述主控制器连接，所述继电器驱动电路的另一端与所述继电器连接，所述继电器的另一端分别与所述继电器电压和所述母线电容器电路连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于空调预充电回路检测电路的检测方法，其特征在于，所述继电器驱动电路包括第二电阻、第三电阻和三极管，所述第二电阻分别与所述第三电阻和所述三极管连接，所述第三电阻的另一端与所述三极管连接，所述三极管与所述继电器连接，所述第二电阻与所述主控制器连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于空调预充电回路检测电路的检测方法，其特征在于，所述电压电路包括电压比较器、电压跟随器、第二母线充电电压和第三母线充电电压；所述电压比较器的一端与所述主控制器连接，所述电压比较器的另一端分别与所述电压跟随器、所述第二母线充电电压和所述第三母线充电电压；所述电压跟随器的另一端分别与所述第二母线充电电压和所述母线电容器电路连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于空调预充电回路检测电路的检测方法，其特征在于，所述母线电容器电路包括母线电容器、第一母线充电电压和充电电阻；所述母线电容器的一端与所述继电器电路连接，所述母线电容器的另一端与所述第一母线充电电压连接，所述第一母线充电电压的另一端与充电电阻连接，所述充电电阻与所述电压电路连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于空调预充电回路检测电路的检测方法，其特征在于，所述主控制器为主控芯片MCU。
7.根据权利要求1所述的一种用于空调预充电回路检测电路的检测方法，其特征在于，在停止计时并计算时间差后，还包括电容老化判断方法，其步骤如下：
判断时间差△T3是否大于时间差设定值△T；
若是，则判定电容器老化，主控制器发出报警信号；
若否，则判定电容器未发生老化，电路正常工作。
8.一种空调，其特征在于，包括如上述权利要求1-7任意一项所述的一种用于空调预充电回路检测电路的检测方法。
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