CN205137791U - 集成压缩机控制变频装置的智能控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及压缩机变频控制技术领域，具体是一种集成压缩机控制变频装置的智能控制器。本实用新型有一外机控制板，外机控制板包括主控芯片、驱动芯片、开关电源、整流桥、BOOSTPFC开关电路以及IPM模块；外部交流电源通过EMI滤波器连接整流桥，EMI滤波器和整流桥之间依次连接有保险丝和PTC，整流器连接BOOSTPFC开关电路，BOOST开关电路连接IPM模块，IPM模块连接压缩机；主控芯片分别通过继电器控制RV阀、风机以及PTC；驱动芯片分别连接BOOSTPFC开关电路和IPM模块；采用外置的PFC电抗器和内置的PFC电容器；通过对IPM模块中驱动下桥臂IGBTN极接线端子NU/NV/NW进行电流采样，放大后反馈给主控芯片；IPM模块中的IGBT集成于驱动芯片中，主控芯片输出PWM控制信号控制IGBT导通和截止。
Description
技术领域
本实用新型涉及压缩机变频控制技术领域，具体是一种集成压缩机控制变频装置的智能控制器。
背景技术
目前传统的定频式压缩机不能进行无极调速，压缩机制冷效率低，不能根据用户使用规律、环境变化而选择进行对应的工作状态，这种缺点造成了能源的巨大浪费。不符合目前国家环保节能要求。
交流变频空调，电机都采用交流电机，并且只有压缩机电机可以调控速度。原理是通过采用“变频器”来改变交流电的频率，从而达到调节速度的目的。
现有的直流变频空调控制系统，室内风机为内置驱动的直流风机，室外压缩机为PMSM压缩机，室外风机为PMSM电机。室内机接收空调遥控器控制信息或应急按键信息，控制空调器运行于相应的模式（自动、制冷、除湿、送风或制热），
室外机从与室内机的通讯信息中确定室外机运行状态（待机、制冷或制热）。同
时控制压缩机、室外风机、电子膨胀阀、四通阀的运行状态。
变频控制技术更加的省电，并且中间没有过多的励磁声音，直流电机运行更加的稳定安静。
现有的直流变频空调控制系统设计复杂，开关功率管的损耗大，目前采用的单电阻电流采样技术，无法实现实时电流控制和保护。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型提供一种集成压缩机控制变频装置的智能控制器，降低了开关功率管的损耗，较大的提高了系统的效率，实现实时电流控制和保护。
本实用新型是以如下技术方案实现的：一种集成压缩机控制变频装置的智能控制器，包括外机控制板，外部交流电源通过EMI滤波器连接外机控制板，外机控制板连接有RV阀、压缩机和风机；所述的外机控制板包括主控芯片、驱动芯片、开关电源、整流桥、BOOSTPFC开关电路以及IPM模块；主控芯片与驱动芯片之间通过隔离通讯连接；外部交流电源通过EMI滤波器连接整流桥，EMI滤波器和整流桥之间依次连接有保险丝和PTC，整流器连接BOOSTPFC开关电路，BOOST开关电路连接IPM模块，IPM模块连接压缩机；主控芯片分别通过继电器控制RV阀、风机以及PTC；所述的驱动芯片分别连接BOOSTPFC开关电路和IPM模块；整流桥和BOOSTPFC开关电路连接一外置的PFC电抗器，在BOOSTPFC开关电路的输出端并联有内置的PFC电容器；IPM模块中驱动下桥臂IGBTN极接线端子NU/NV/NW通过电阻进行电流采样，并通过放大器进行放大后，反馈给主控芯片；IPM模块中的IGBT集成于驱动芯片中，主控芯片输出PWM控制信号控制IGBT导通和截止。
其进一步是：所述的主控芯片采用微型控制器TMP86FH09NG。
所述的驱动芯片采用FAN4056。
所述的压缩机采用直流无刷电机；风机采用1档交流风机，同时需要1.5uF的启动电容。
开关电源由PFC输出直流母线供电，开关电源的功率为15W，具有两路输出绕组；一路绕组为隔离绕组，提供隔离12V电压给PTC、RV阀、风机的继电器，同时提供隔离5V电压给主控芯片，另一路绕组为不隔离绕组，提供15V电压给BOOSTPFC开关电路、IPM模块，同时提供3.3V电压给驱动芯片。
所述的隔离通讯采用隔离的I/O通讯。
所述的放大器采用1630D放大器。
主控芯片通过16A继电器控制PTC的通断。
本实用新型的有益效果是：
1、在之前采用单电阻电流采样的基础上，选用采样速度最快可达2.5uS，内部含高速运算放大器的主控芯片，采用两路或多路同步定时触发AD采样技术，实时检测相电流的大小，从而实现电流控制和保护。
2、主控芯片输出PWM控制信号控制IGBT导通和截止，采用空间电压矢量调制技术中的两项PWM调制，从而大大的降低了开关功率管的损耗，较大的提高了系统的效率。
3、控制电机转矩大小恒定，从而降低转矩的脉动，因此降低了噪音。
附图说明
图1是本实用新型原理框图；
图2是IPM模块内部逻辑电路图；
图3是电流采样电路图；
图4是电机磁场剖析图。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种集成压缩机控制变频装置的智能控制器有一外机控制板，外部交流电源通过EMI滤波器连接外机控制板，外机控制板连接有RV
阀、压缩机和风机。本实用新型整机室内机供电，外机主控和驱动合成一体；采
用独立的滤波控制，可以更有效的抑制因为电网电压和电路网络中的干扰源。
外机控制板包括主控芯片、驱动芯片、开关电源、整流桥、BOOSTPFC开关
电路以及IPM模块；主控芯片与驱动芯片之间通过隔离通讯连接；外部交流电源通过EMI滤波器连接整流桥，EMI滤波器和整流桥之间依次连接有保险丝和PTC（热敏电阻），整流器连接BOOSTPFC开关电路，BOOST开关电路连接IPM模块，IPM模块连接压缩机；主控芯片分别通过继电器控制RV阀（四通阀）、风机以及PTC；驱动芯片分别连接BOOSTPFC开关电路和IPM模块；整流桥和BOOSTPFC开关电路连接一外置的PFC电抗器，在BOOSTPFC开关电路的输出端并联有内置的PFC电容器；PFC电容内置和电抗器外置，更有利于产品的装配，因为PFC电抗器体积相对较大，外置装配可以增强产品的可靠性。IPM模块中驱动下桥臂IGBTN极接线端子NU/NV/NW通过电阻进行电流采样，并通过放大器进行放大后，反馈给主控芯片；IPM模块中的IGBT集成于驱动芯片中，主控芯片输出PWM控制信号控制IGBT导通和截止。
主控芯片采用微型控制器TMP86FH09NG，连接有EEPROM。微型控制器TMP86FH09NG内部含高速运算放大器，采用两路或多路同步定时触发AD采样技术，实时检测相电流的大小，从而实现电流控制和保护。驱动芯片采用FAN4056，连接有EEPROM。微型控制器TMP86FH09NG和FAN4056之间采用隔离的I/O通讯进行通讯。
压缩机采用直流无刷电机；风机采用1档交流风机，同时需要1.5uF的启动电容。主控芯片通过16A继电器控制PTC的通断。
开关电源由PFC输出直流母线供电，开关电源有15W两路输出绕组；一路绕组为隔离绕组，提供隔离12V电压给PTC、RV阀、风机的继电器，同时提供隔离5V电压给主控芯片，另一路绕组为不隔离绕组，提供15V电压给BOOSTPFC开关电路、IPM模块，同时提供3.3V电压给驱动芯片。
如图3所示，IPM模块中驱动下桥臂IGBTN极接线端NU/NV/NW通过电阻进行电流采样，并通过1630D放大器进行放大后，反馈给主控芯片。
电枢磁动势的直轴分量Fad对转子主磁极产生最大增磁作用如图4，在一个磁状态范围，电枢磁动势在刚开始为最大去磁，然后去磁磁动势逐渐减小；在Ⅰ、Ⅱ磁状态时既不去磁也不增磁；在后半个磁状态内增磁逐渐增大，最后达到最大值。增磁和去磁磁动势的大小等于电枢合成磁动势Fa在转子磁极轴线上的投影。相对与120度驱动方式下没有增磁和去磁反应，降低了电机发热，提高了电机寿命。
本实用新型软件上支持：直流母线过压/欠压保护、PFC过流保护、压缩机过流保护、温度保护等；硬件上支持：PFC过流保护、压缩机过流保护。
本实用新型在目前采用单电阻电流采样的基础上，选用采样速度最快可达2.5uS，内部含高速运算放大器的控制芯片，采用两路或多路同步定时触发AD采样技术，实时检测相电流的大小，从而实现电流控制和保护。主控芯片输出PWM控制信号控制IGBT导通和截止，采用空间电压矢量调制技术中的两项PWM调制，从而大大的降低了开关功率管的损耗，较大的提高了系统的效率。控制电机转矩大小恒定，从而降低转矩的脉动，因此降低了噪音。电机的驱动方式——从交流变频到直流调速；制冷热速度快，较好的舒适性的基础上实现变频空调启动时对电路没有大的电流冲击。
Claims (8)
1.一种集成压缩机控制变频装置的智能控制器，包括外机控制板，外部交流电源通过EMI滤波器连接外机控制板，外机控制板连接有RV阀、压缩机和风机；所述的外机控制板包括主控芯片、驱动芯片、开关电源、整流桥、BOOSTPFC开关电路以及IPM模块；主控芯片与驱动芯片之间通过隔离通讯连接；外部交流电源通过EMI滤波器连接整流桥，EMI滤波器和整流桥之间依次连接有保险丝和PTC，整流器连接BOOSTPFC开关电路，BOOST开关电路连接IPM模块，IPM模块连接压缩机；主控芯片分别通过继电器控制RV阀、风机以及PTC；所述的驱动芯片分别连接BOOSTPFC开关电路和IPM模块；其特征在于：整流桥和BOOSTPFC开关电路连接一外置的PFC电抗器，在BOOSTPFC开关电路的输出端并联有内置的PFC电容器；IPM模块中驱动下桥臂IGBTN极接线端子NU/NV/NW通过电阻进行电流采样，并通过放大器进行放大后，反馈给主控芯片；IPM模块中的IGBT集成于驱动芯片中，主控芯片输出PWM控制信号控制IGBT的导通和截止。
2.根据权利要求1所述的集成压缩机控制变频装置的智能控制器；其特征在于：所述的主控芯片采用微型控制器TMP86FH09NG。
3.根据权利要求1所述的集成压缩机控制变频装置的智能控制器；其特征在于：所述的驱动芯片采用FAN4056。
4.根据权利要求1所述的集成压缩机控制变频装置的智能控制器；其特征在于：所述的压缩机采用直流无刷电机；风机采用1档交流风机，同时需要1.5uF的启动电容。
5.根据权利要求1所述的集成压缩机控制变频装置的智能控制器；其特征在于：开关电源由PFC输出直流母线供电，开关电源的功率为15W，具有两路输出绕组；一路绕组为隔离绕组，提供隔离12V电压给PTC、RV阀、风机的继电器，同时提供隔离5V电压给主控芯片，另一路绕组为不隔离绕组，提供15V电压给BOOSTPFC开关电路、IPM模块，同时提供3.3V电压给驱动芯片。
6.根据权利要求1所述的集成压缩机控制变频装置的智能控制器；其特征在于：所述的隔离通讯采用隔离的I/O通讯。
7.根据权利要求1所述的集成压缩机控制变频装置的智能控制器；其特征在于：所述的放大器采用1630D放大器。
8.根据权利要求1所述的集成压缩机控制变频装置的智能控制器；其特征在于：主控芯片通过16A继电器控制PTC的通断。
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|---|---|---|---|---|
| CN105737326A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-07-06 | 深圳市建滔科技有限公司 | 一种集成压缩机控制变频装置的智能控制器 |
| CN107247420A (zh) * | 2017-08-08 | 2017-10-13 | 深圳市建滔科技有限公司 | 一种低功耗可变智能控制器 |
| CN108418408A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-08-17 | 奥克斯空调股份有限公司 | 一种充电控制方法、装置及空调器 |
| CN108980093A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-12-11 | 青岛斑科变频技术有限公司 | 一种用于空调的风机驱动模块 |
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