CN200996977Y - 耗电量检测电路及具有所述检测电路的空调器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种耗电量检测电路及具有所述检测电路的空调器，在所述空调器的室外机控制电路中包括有源功率因数校正电路，在所述有源功率因数校正电路的直流母线上连接有电压采样电路和电流采样电路，所述电压采样电路和电流采样电路的信号输出端分别与中央处理器的两个输入端对应连接，所述中央处理器根据输入的采样电压值和采样电流值计算出耗电量，通过其数据输出端发送给室内机控制电路，进而控制室内机显示屏显示耗电量。由于PFC工作在高频区，直流母线电压纹波小，使测得的电压信号和电流信号波动小，从而提高了检测精度，可以准确计算出空调器消耗的功率值。此种采样检测方法不受空调器使用电源电压的影响，精度可控制在5％。

Description

耗电量检测电路及具有所述检测电路的空调器
技术领域
本实用新型属于检测电路技术领域，具体地说，是涉及一种对空调器的耗电量进行实时检测输出的控制电路。
背景技术
目前，有源功率因数校正电路(Power Factor Correction：PFC)已经在变频空调器中广泛应用。在有源功率因数校正电路PFC中需要检测电流，检测电流的作用有两个：一是判断是否达到了功率因数校正装置工作的电流，因为如果负载电流很小的话，对系统进行功率因数校正是没有意义的；二是进行系统电流保护，如果检测到的电流超过该功率因数校正装置的限制电流，就停止该功率因数校正装置的工作。
对于目前的空调器来说，为了实现空调器耗电量的检测与显示输出，需要对空调器室外机电路的电压值和电流值进行实时检测。现有的电流检测电路通常采用电流互感器实现，由于电流互感器存在磁通饱和的问题，在工作范围内不是完全线形的，从而使电流值检测不够准确，不能准确地计算出空调器的真实耗电量。若能够在有源功率因数校正电路PFC中提取出电压和电流信号，利用所述电压值和电流值计算出空调器的耗电量，所述耗电量的准确度无疑会有很大的提高。
发明内容
本实用新型为了解决现有技术中采用电流互感器检测电流值，检测精度不够准确，造成电器设备耗电量计算不准确的问题，提供了一种新型的耗电量检测输出电路，有效地提高了电流检测精度，实现了耗电量的精确计算。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种耗电量检测电路及具有所述检测电路的空调器，在所述空调器的室外机控制电路中包括有源功率因数校正电路，在所述有源功率因数校正电路的直流母线上连接有电压采样电路和电流采样电路，所述电压采样电路和电流采样电路的信号输出端分别与中央处理器的两个输入端对应连接，所述中央处理器根据输入的采样电压值和采样电流值计算出耗电量，通过其数据输出端发送给室内机控制电路，进而控制室内机显示屏显示耗电量。
在所述有源功率因数校正电路中，交流电源经整流电路整流后输出直流电压，通过依次连接的电感、二极管连接作为直流负载的电机，进而与IGBT功率管的源极相连，所述IGBT功率管的漏极连接在所述电感和二极管的连接节点上，栅极连接所述中央处理器的驱动信号输出端。
所述IGBT功率管的源极经电流采样电阻接地，将采样电流转换为电压信号后，输入到所述中央处理器的电流采样信号输入端。
所述二极管的阳极连接所述的电感，阴极一方面连接所述电机的电源输入端，另一方面经电阻分压网络连接所述中央处理器的电压采样信号输入端，通过电阻分压网络分压得到的采样电压值实时输入到所述的中央处理器中。
在本实用新型中，所述的中央处理器可以采用一DSP处理芯片实现。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型在有源功率因数校正电路PFC的母线上采样直流电压信号和电流信号，由于PFC工作在高频区，直流母线电压纹波小，使测得的电压信号和电流信号波动小，从而提高了检测精度，可以准确计算出空调器消耗的功率值。此种采样检测方法不受空调器使用电源电压的影响，通过校准，精度可控制在5％，从而有效解决了由于供电电压波动造成的检测误差问题。
附图说明
图1是本实用新型中空调器耗电量检测电路的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细地说明。
本实用新型为了解决采用交流互感器电路进行电流检测，由于磁通饱和造成的非线性问题和精确问题，提出了一种在有源功率因数校正电路PFC中提取电压信号和电流信号，从而准确计算出电器设备耗电量的检测电路。其具体实现方法是：在所述有源功率因数校正电路的直流母线上连接电压采样电路和电流采样电路，所述电压采样电路和电流采样电路的信号输出端分别与中央处理器的两个输入端对应连接，所述中央处理器根据输入的采样电压值和采样电流值计算出电器设备的耗电量，进而通过其数据输出端发送至显示电路，实现电器设备耗电量的实时显示。由于PFC工作在高频区，直流母线电压纹波小，从而使测得的电压信号和电流信号波动小，检测精度得以提高。
实施例一，为了实现对变频空调器室外机耗电量的显示输出，本实用新型提出了如图1所示的耗电量检测电路。交流电源通过桥式整流电路整流后，将交流电变为直流电输出给有源功率因数校正电路PFC。在PFC电路中，储能电感L1一端连接整流电路的输出端，另一端连接二极管D1的阳极；所述二极管D1的阴极一方面经滤波电容EC1接地，另一方面连接空调器室外机电机M的电源输入端，其电源输出端连接IGBT功率管的源极。所述IGBT功率管的漏极连接在所述电感L1和二极管D1的连接节点上，栅极经电阻R8连接中央处理器的驱动信号输出端driver，利用中央处理器驱动其导通或者截止。所述中央处理器可以采用一DSP处理芯片IC实现。
为了实现对空调器室外机耗电量的检测，在所述IGBT功率管的源极与地之间连接有一电流采样电阻R9，将采样电流转换为电压信号后，输入到DSP处理芯片IC的电流采样信号输入端current test，实现电流值的采样。在电压采样电路中，电阻R3、R4组成电阻分压网络，一端连接在二极管D1的阴极，另一端接地，分压电阻R3、R4的中间节点与DSP处理芯片IC的电压采样信号输入端dc test2相连，实现电压值Vb的采样。
另外，在整流电路的输出端与地之间连接有电阻R1和R2组成的分压网络，其中间节点与DSP处理芯片IC的电压采样信号输入端dc test1相连接，实现电压值Va的采样。
其工作原理是：在二极管D1的阳极端电压还不足以使二极管D1导通时，Va很小，通过DSP处理芯片IC进行脉宽调制PWM控制，使IGBT功率管导通，电源在IGBT功率管导通时通过IGBT功率管的漏极和源极，与地构成电流次回路。这时次回路上将产生电流，该电流在储能电感L1上储存能量。当Va达到一定数值后关断IGBT功率管，由于储能电感LI上的电流不能突变，所以就通过二极管D1输送到滤波电容EC1端，此时通过分压电阻R3和R4测得母线电压。通过多次导通和关闭将有效的交流电源的电流波形提前，从而改善电源中的电流谐波。
通过测量电流采样电阻R9两端的电压值来计算流过电机M的电流值Ic。检测该电流值Ic一方面判断是否达到了功率因数校正电路PFC工作的电流，从而选择是否对系统进行功率因数校正；另一方面进行系统电流保护，如果检测到的电流超过该功率因数校正电路的限制电流，就停止该功率因数校正电路PFC的工作。
在DSP处理芯片IC测得采样电压与采样电流后，配上一定的系数，换算成空调器消耗的功率值，消耗电量的计算通过公式：W＝Vb*Ic*K得出。其中，系数K为Vb和Ic的补偿系数，通过与实际值对比确定；K的取值范围在0.95-1.05之间。此功率值通过室内外机通信接口电路由空调器室外机发送到室内机，在空调器室内机的显示屏上显示出来，这样用户就可以实时直观地看到空调器的耗电情况。
本实用新型通过采用上述简单的电路结构实现了空调器室外机耗电量的准确检测输出，成本低廉，实现容易。当然，所述耗电量检测电路同样也可以应用于其他具有功率因数校正电路PFC的电器设备中。
上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种耗电量检测电路，包括有源功率因数校正电路，其特征在于：在所述有源功率因数校正电路的直流母线上连接有电压采样电路和电流采样电路，所述电压采样电路和电流采样电路的信号输出端分别与中央处理器的两个输入端对应连接，所述中央处理器根据输入的采样电压值和采样电流值计算出耗电量，通过其数据输出端输出。
2.根据权利要求1所述的耗电量检测电路，其特征在于：在所述有源功率因数校正电路中，交流电源经整流电路整流后输出直流电压，通过依次连接的电感(L1)、二极管(D1)连接直流负载(M)，进而与IGBT功率管的源极相连，所述IGBT功率管的漏极连接在所述电感(L1)和二极管(D1)的连接节点上，栅极连接所述中央处理器的驱动信号输出端。
3.根据权利要求2所述的耗电量检测电路，其特征在于：所述IGBT功率管的源极经电流采样电阻(R9)接地，并与中央处理器的电流采样信号输入端相连接。
4.根据权利要求2或3所述的耗电量检测电路，其特征在于：所述二极管(D1)的阳极连接所述的电感(L1)，阴极一方面连接所述直流负载(M)的电源输入端，另一方面经电阻分压网络连接所述中央处理器的电压采样信号输入端。
5.根据权利要求4所述的耗电量检测电路，其特征在于：所述中央处理器采用一DSP处理芯片实现，其输出端连接显示电路，通过所述显示电路实时显示耗电量。
6.一种具有权利要求1所述耗电量检测电路的空调器，在所述空调器的室外机控制电路中包括有源功率因数校正电路，其特征在于：在所述有源功率因数校正电路的直流母线上连接有电压采样电路和电流采样电路，所述电压采样电路和电流采样电路的信号输出端分别与中央处理器的两个输入端对应连接，所述中央处理器根据输入的采样电压值和采样电流值计算出耗电量，通过其数据输出端发送给室内机控制电路，进而控制室内机显示屏显示耗电量。
7.根据权利要求6所述的空调器，其特征在于：在所述有源功率因数校正电路中，交流电源经整流电路整流后输出直流电压，通过依次连接的电感(L1)、二极管(D1)连接电机(M)，进而与IGBT功率管的源极相连，所述IGBT功率管的漏极连接在所述电感(L1)和二极管(D1)的连接节点上，栅极连接所述中央处理器的驱动信号输出端。
8.根据权利要求7所述的空调器，其特征在于：所述IGBT功率管的源极经电流采样电阻(R9)接地，并与中央处理器的电流采样信号输入端相连接。
9.根据权利要求7或8所述的空调器，其特征在于：所述二极管(D1)的阳极连接所述的电感(L1)，阴极一方面连接所述电机(M)的电源输入端，另一方面经电阻分压网络连接所述中央处理器的电压采样信号输入端。
10.根据权利要求9所述的空调器，其特征在于：所述中央处理器采用一DSP处理芯片实现。
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