CN204100485U - 一种单相变频空调控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及变频空调器领域，更具体地，涉及一种单相变频空调控制器。其包括主控MCU、整流桥堆、三相逆变电路、LC无源滤波电路、与主控MCU连接的交流电压检测单元，主控MCU连接有压缩机相电流检测信号和电流检测电路，主控MCU通过逆变驱动电路驱动三相逆变电路工作，交流电源与整流桥堆连接，LC无源滤波电路连接在整流桥堆与三相逆变电路中，或者交流电源与LC无源滤波电路连接，LC无源滤波电路与三相逆变电路连接，且整流桥堆连接在LC无源滤波电路中；LC无源滤波电路中电容量的总和小于0.5μF/W与最高允许输出功率的积，电感量低于15mH。本实用新型能够降低变频空调器的成本，提高电路功率因素。

Description

一种单相变频空调控制器

技术领域

本实用新型涉及变频空调器领域，更具体地，涉及一种单相变频空调控制器。

背景技术

变频空调是在普通空调的基础上选用了变频专用压缩机，增加了变频控制系统。变频空调的主机是自动进行无级变速的，其可以根据室内情况自动提供所需的冷（热）量；当室内温度达到期望值后，空调主机则以能够准确保持这一温度的恒定速度运转，实现“不停机运转”，从而保证环境温度的稳定。

在现有技术中，变频控制系统一般称为变频控制器。变频器通常为“交-直-交”电路结构的变频器，其工作原理为单相交流电通过整流电路得到直流电，再将电解电容滤波稳压，最后经逆变电路输出电压、频率可调的交流电驱动变频压缩机工作。这类变频器一方面采用的电解电容容量较大，成本较高，另一方面起整流的电路采用单相不控整流电路方案，功率因数较低且3次以上谐波电流占比较高，或者采用有源功率因数校正电路方案，虽然解决了上述问题但是损耗大、干扰大且成本高。

随着矩阵变频技术的发展，一些新技术也陆续出现，如一种直流侧电压可控型四象限变频器及其方法，其介绍了一种可控型四象限变频器，采用矢量控制、功率扰动补偿等方法，保证能量双向流动且功率因数接近于1，直流侧电压精确可控。该技术方案思路先进，但并不适合空调器的应用现状，空调器用变频控制器是能量单向流动的，空调作为经济性要求更高的耐用消费品，该技术方案成本高、控制复杂、批量化生产的可行性不高。另一种改进方案是基于空间矢量调制的等效交直交矩阵高压变频器控制方法，其具体是确定整流部分占空比和逆变部分占空比，确定假想间接方式的占空比，最后确定控制脉冲信号驱动开关管，把3 相交流输入电压转换成所需频率及振幅的3 相交流输出电压。该技术方案同样需要对输入的整流级进行矩阵式无源整流开关控制，成本高，控制复杂。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷（不足），提供一种低成本、高功率因素的单相变频空调控制器。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种单相变频空调控制器，包括主控MCU、整流桥堆、三相逆变电路、LC无源滤波电路、与主控MCU连接的交流电压检测单元，外部压缩机的相电流检测信号输入主控MCU，主控MCU连接有主回路电流检测电路，主控MCU通过逆变驱动电路驱动三相逆变电路工作，交流电源与整流桥堆连接，LC无源滤波电路连接在整流桥堆与三相逆变电路中，或者交流电源与LC无源滤波电路连接，LC无源滤波电路与三相逆变电路连接，且整流桥堆连接在LC无源滤波电路中；

LC无源滤波电路中电容量的总和小于0.5μF/W与最高允许输出功率的积，电感量低于15mH。

上述方案中，LC无源滤波电路中串联有一个阻尼电阻。为了提高整个滤波部分与逆变部分的稳定性，在LC无源滤波环节串联一个阻尼电阻，用于减低直至消除由电感与电容构成的电路之间的电压振荡幅度，即降低三相逆变电路供电电源的电压波动，通过阻尼的方式可以显著改善滤波电路的振荡特性，显著降低振荡幅度，同时结合后级逆变驱动控制算法的配合，可以进一步减低甚至消除电压振荡幅度。

上述方案中，所述阻尼电阻的阻值大于0.08欧姆。

上述方案中，所述LC无源滤波电路采用π型LC滤波电路。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：

（1）本实用新型的电流检测电路与主控MCU相连，压缩机相电流iU/iV检测信号分别输入主控MCU中，主控MCU通过逆变驱动电路驱动逆变电路工作，此工作方式为FOC磁场定性矢量控制算法对应的电路连接方式，但不同在于：本实用新型基于电流型控制的需要，电容与电感均采用较小的值，LC无源滤波环节电容量的总和小于0.5μF/W与最高允许输出功率的积，同时没有有源PFC功率因数校正环节。针对电流型控制方案，由于电解电容是储能元件，不利于电流型控制，故电容量的数值越小越好，但电容量过小，变频逆变器的负载端对电网的干扰越大，电容量值需要进行折中，在本实用新型中将LC无源滤波电路中电容量的总和设置为小于0.5μF/W与最高允许输出功率的积，既利于电流型的控制，又能够最大化减少变频逆变器的负载端对电网的干扰，而且电容量的减少还能够减少电路的成本。其次，电感量越大电流型控制效果越好，但成本会增大且电感上的工频压降越大，影响有效输出电压，电感量值同样需要进行设计折中，本实用新型将LC无源滤波电路中的电感量设置为低于15mH，达到折中要求。

（2）本实用新型在 LC无源滤波电路中串联一个阻尼电阻，减低直至消除由电感与电容构成的电路之间的电压振荡幅度。

（3）本实用新型中的LC无源滤波电路可以采用π型LC滤波电路，π型LC滤波电路的滤波效果更好，可以提高整个电路的控制质量。

附图说明

图1为一种单相变频空调控制器原理示意图。

图2为一种带阻尼的单相变频空调控制器原理示意图。

图3为一种变形的带阻尼单相变频空调控制器原理示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型的具体含义。

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，为本实用新型一种单相变频空调控制器具体实施例的电路原理图。参见图1，本具体实施例一种单相变频空调控制器中包括主控MCU6、整流桥堆2、三相逆变电路6、LC无源滤波电路、与主控MCU6连接的交流电压检测单元1，外部压缩机的相电流检测信号iu/iv输入主控MCU6，主控MCU6连接有主回路电流检测电路3，主控MCU6通过逆变驱动电路5驱动三相逆变电路6工作，单相交流电源与整流桥堆2连接，LC无源滤波电路连接在整流桥堆2与三相逆变电路6中，LC无源滤波电路中电容量的总和小于0.5μF/W与最高允许输出功率的积，电感量低于15mH。

其中，LC无源滤波电路在本具体实施例中主要起滤波作用，滤除三相逆变部分的高频干扰、兼顾部分储能作用，适当缓冲电源突变对于后级逆变部分的冲击。

其中电流检测电路3与主控MCU6相连，压缩机相电流iU/iV检测信号分别输入主控MCU6中，主控MCU6通过逆变驱动电路5驱动三相逆变电路6工作，此工作方式是一种与典型的传统FOC磁场定性矢量控制算法对应的电路连接方式。但不同在于，本实用新型基于电流型控制的需要，电容与电感均采用较小的值，LC无源滤波环节电容量的总和小于0.5μF/W与最高允许输出功率的积，同时没有有源PFC功率因数校正环节。针对电流型控制方案，由于电解电容是储能元件，不利于电流型控制，故电容量的数值越小越好，但电容量过小，变频逆变器的负载端对电网的干扰越大，电容量值需要进行折中，在本实用新型中将LC无源滤波电路中电容量的总和设置为小于0.5μF/W与最高允许输出功率的积，既利于电流型的控制，又能够最大化减少变频逆变器的负载端对电网的干扰，而且电容量的减少还能够减少电路的成本。其次，电感量越大电流型控制效果越好，但成本会增大且电感上的工频压降越大，影响有效输出电压，电感量值同样需要进行设计折中，本实用新型将LC无源滤波电路中的电感量设置为低于15mH，达到折中要求。

如，基于图1所示的电路架构，本实用新型一种单相变频空调控制器的额定输入电压为220Vac、50Hz，额定线电流8A，在LC无源滤波电路中，C1的电容量设置为0.1μF，C2的电容量设置为331μF，为330μF的电解电容和1μF的薄膜电容的并联，电感L1的电感量为3mH，没有有源PFC功率因数校正环节。

在具体实施过程中， LC无源滤波电路可以采用π型LC滤波电路，π型LC滤波电路具有较好的滤波效果。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例在LC无源滤波电路中串联有一个阻尼电阻R1，如图2所示。阻尼电阻R1的设置可以提高整个滤波部分与逆变部分的稳定性，其阻尼作用用于减低直至消除由电感与电容构成的电路之间的电压振荡幅度，即降低三相逆变电路供电电源的电压波动，通过阻尼的方式可以显著改善滤波电路的振荡特性，显著降低振荡幅度，同时结合后级逆变驱动控制算法的配合，可以进一步减低甚至消除电压振荡幅度。

在具体实施过程中，阻尼电阻R1的阻值优选地设为大于0.08欧姆。

实施例3

与实施例1或2不同的是，本实施例将整流桥堆串接在LC无源滤波环节中间，即交流电源与LC无源滤波电路连接，LC无源滤波电路与三相逆变电路连接，且整流桥堆连接在LC无源滤波电路中。根据串联电路的工作原理，串联电路中的各串联单元可以调换串联连接顺序，不会影响串联支路的整体等效电路功能，因此整流桥堆2可以串接在LC无源滤波环节中间。

例如，在实施例2的基础上改变整流桥堆的连接方式如图3所示，整流桥堆2串接在LC无源滤波环节中间，即置于电容C1和电感L1之后，电容C2和阻尼电阻R1之前。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种单相变频空调控制器，包括主控MCU、整流桥堆、三相逆变电路、LC无源滤波电路、与主控MCU连接的交流电压检测单元，外部压缩机的相电流检测信号输入主控MCU，主控MCU连接有主回路电流检测电路，主控MCU通过逆变驱动电路驱动三相逆变电路工作，其特征在于，交流电源与整流桥堆连接，LC无源滤波电路连接在整流桥堆与三相逆变电路中，或者交流电源与LC无源滤波电路连接，LC无源滤波电路与三相逆变电路连接，且整流桥堆连接在LC无源滤波电路中；

LC无源滤波电路中电容量的总和小于0.5μF/W与最高允许输出功率的积，电感量低于15mH。

2.根据权利要求1所述的单相变频空调控制器，其特征在于，LC无源滤波电路中串联有一个阻尼电阻。

3.根据权利要求2所述的单相变频空调控制器，其特征在于，所述阻尼电阻的阻值大于0.08欧姆。

4.根据权利要求1至3任一项所述的单相变频空调控制器，其特征在于，所述LC无源滤波电路采用π型LC滤波电路。