CN208028806U - 压缩机驱动控制电路及包含所述电路的变频空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压缩机驱动控制电路，以及包括该控制电路的变频空调器。控制电路包括整流器、驱动电路、逆变器以及控制单元；整流器用于对交流电源进行全波整流；驱动电路与直流母线并联，用于提供驱动压缩机所需的电压；逆变器的输出端连接压缩机，用于驱动压缩机；控制单元用于控制驱动电路和逆变器，以提供驱动电压启动压缩机，使得压缩机以最低运行频率运行，并进一步地使得直流母线电压增加的同时进行压缩机加速，从而使得压缩机以高频运转，驱动电路包括升压降压电路。

Description

压缩机驱动控制电路及包含所述电路的变频空调器

技术领域

本实用新型涉及压缩机控制领域，特别是一种压缩机驱动控制电路，以及包含该压缩机驱动控制电路的变频空调器。

背景技术

目前，在变频空调领域，主要采用PMSM(permanent magnet synchronous motor，即永磁同步电机)作为压缩机，其具有效率高，调速性能好等优点。为了节省成本，同时也是实际情况所限，上述变频空调的压缩机的驱动缺少位置传感器，需通过算法实现位置的计算。常见的算法严格依赖于电机的模型参数，借助于电机的磁链进行位置估算。由于电机本身参数漂移以及电路期间的参数变动，导致转速低的时候压缩机不能运行或者性能较差。总之，压缩机的低速控制历来是个难题，直接的劣势就体现在，压缩机系统每次开关机之间均需等待三分钟左右，单压缩机低速的负载要充分小才可以开机。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种压缩机驱动控制电路以及包含该压缩机驱动控制电路的变频空调器。利用上述压缩机驱动控制电路能够实现变频空调的超低频运行，从而可避免低温条件下的压缩机冷媒、润滑油的凝结问题，并实现压缩机的随时开启与停机，而不要每次开关机之间三分钟的等待时间。

为达到上述目的，一方面，本实用新型采用如下技术方案：

一种压缩机驱动控制电路，包括整流器、驱动电路、逆变器以及控制单元；

所述整流器用于对交流电源进行全波整流；

所述驱动电路与直流母线并联，用于提供驱动所述压缩机所需的电压；

所述逆变器的输出端连接压缩机，用于驱动所述压缩机；以及

所述控制单元用于控制所述驱动电路和所述逆变器，以提供驱动电压启动所述压缩机，使得压缩机以最低运行频率运行，并进一步地使得所述直流母线电压增加的同时进行压缩机加速，从而使得所述压缩机以高频运转，

其中，所述驱动电路包括升压降压电路。

优选地，所述升压降压电路包括刹车电路，用于使得所述压缩机减速至待机模式，在所述待机模式，所述压缩机以最低运行频率运行。

优选地，其中，所述控制单元用于控制所述驱动电路，以最小驱动电压启动所述压缩机。

优选地，所述驱动电路包括第一晶体管、电感、二极管以及电容；

所述第一晶体管的集电极连接在所述整流器的输出端，发射极连接在所述电感的一端；

所述二极管的阴极连接在所述第一晶体管的发射极并与直流母线并联；并且

所述电容与所述直流母线并联，并一端与所述电感的另一端连接。

优选地，所述刹车电路包括第二晶体管和电阻，所述电阻的一端连接在所述第二晶体管的发射极，并使得所述第二晶体管的集电极所述电阻的另一端分别连接在直流母线上，以与所述直流母线并联。

优选地，所述控制单元还用于通过给所述电容充电至最小驱动电压，以使得所述压缩机以最低运行频率运行。

优选地，所述控制单元包括电压检测模块、转速检测模块以及控制模块；

所述电压检测模块用于检测所述直流母线电压；

所述转速检测模块用于检测所述压缩机的电机转速以获得所述压缩机的运行频率；以及

所述控制模块用于根据检测到的所述直流母线电压和所述压缩机的运行频率，对所述驱动电路和所述逆变器进行控制。

优选地，压缩机减速时，直流母线的电压同步减低。

另一方面，本实用新型采用如下技术方案：

一种变频空调器，包括上述任一项所述的压缩机驱动控制电路。

以上对本实用新型的所述压缩机驱动控制电路进行了描述。根据本实用新型的上述方案，由于设置有升压降压电路，在进入高速运转之前使得压缩机处于待机模式。传统的做法是直接停电压缩机，优势是减少了不必要的能量浪费，劣势是启动时间比较长。而根据本实用新型的上述方案，由于设置有升压降压电路，在待机状态开启压缩机，以例如，0.1hz的转速慢速运行，此时无任何制冷作用，同时直流母线电压低，压缩机电流小，浪费的能量可以忽略不计。同时带来两个优点，一是下一次启动时间将显著缩短，数秒以内即可开启压缩机，其次是超低速控制可以满足某些特殊需求，例如冷库的某些情形会面临压缩机低频高负荷，甚至低温的时候可以保证压缩机冷媒、润滑油慢速流动，而不凝结。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了根据本实用新型一优选实施例的所述压缩机驱动控制电路的电路图；

图2示出了根据本实用新型所述的压缩机驱动控制电路所包括的控制单元的结构框图；

图3示出了根据本实用新型一优选实施例的压缩机驱动控制方法的流程图。

图中，

1、整流器；

2、驱动电路；

3、逆变器；

4、控制单元；41、电压检测模块；42、转速检测模块；控制模块 43。

具体实施方式

以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，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。

如上所述，本实用新型提供了一种压缩机驱动控制电路、压缩机驱动控制方法以及包含该压缩机驱动控制电路的变频空调器。利用上述压缩机驱动控制电路及方法能够实现变频空调的超低频运行，从而可避免低温条件下的压缩机冷媒、润滑油的凝结问题，并实现压缩机的随时开启与停机，而不要每次开关机之间三分钟的等待时间。其中，所述超低频是指1Hz以下的频率。

首先结合图1-2说明根据本实用新型所述的压缩机驱动控制电路。图1示出了根据本实用新型一优选实施例的所述压缩机驱动控制电路的电路图；图2示出了根据本实用新型所述的压缩机驱动控制电路所包括的控制单元的结构框图。如图1所示，本实用新型所述的压缩机驱动控制电路包括整流器1、驱动电路2、逆变器3以及控制单元4。整流器1 的两输出端连接直流母线，为由例如四个整流二极管(未示出)构成的全桥整流电路。整流器1对交流电源，例如市电的交流输入电压进行全波整流。驱动电路2包括升压降压电路，该升压降压电路具体地例如采用buckboost电路，与所述直流母线并联，用于提供驱动所述压缩机(电机)所需的电压。逆变器3的输出端连接压缩机，优选由六个开关管D1-D6构成，控制单元4对驱动电路2、逆变器3进行控制以驱动压缩机运行。控制单元4例如输出三相PWM控制信号到逆变器3，以驱动开关管D1-D6工作，以输出三相电流驱动压缩机运行。

其中，所述控制单元4控制所述驱动电路2和所述逆变器3，以提供驱动电压启动所述压缩机，使得压缩机以最低运行频率运行，并进一步地使得所述直流母线电压增加的同时进行压缩机加速，从而使得所述压缩机以高频运转。所述高频例如为压缩机运行的目标频率。优选地，控制单元4控制所述驱动电路2，以最小驱动电压启动所述压缩机。所述最小驱动电压例如为50V，最低运行频率例如为0.1Hz。通常来说，压缩机规格书会对压缩机的相关运行参数及方式给出明确要求。其中，最小驱动电压与压缩机反电动系数及其控制器IPM的死区时间有关，所述的最小驱动电压50V仅作为示例。根据本实用新型的上述方案，通过提供最小驱动电压，使得压缩机以最低运行频率运行，即处于待机模式。待机状态指压缩机处于插电状态但没有进行制冷制热过程时的状态。与传统的待机模式中直接停电压缩机的做法相比，本实用新型的上述方案在待机状态开启压缩机，以例如0.1hz的转速慢速运行，此时无任何制冷作用，同时所述直流母线的电压低，压缩机电流小，浪费的能量可以忽略不计。并同时带来两个优势：一是下一次的启动时间显著缩短，数秒以内即可开启压缩机；其次是超低速控制可以满足某些特殊需求，例如冷库的某些情形会面临压缩机低频高负荷，在低温的时候也能保证压缩机的冷媒和润滑油慢速流动、不凝结。以下对所述压缩机驱动控制电路的各部分进行详细描述。

如图1所示，所述驱动电路2包括升压降压电路，优选buckboost电路，包括第一晶体管D8、电感L、二极管D以及电容C2。其中，第一晶体管D8 的集电极连接在整流器的输出端，发射极连接在电感L的一端；二极管D 的阴极连接在所述第一晶体管D8的发射极并与直流母线并联；电容C2与所述直流母线并联，并一端与所述电感L的另一端连接。所述电容C2两端的电压为直流母线电压，该电容能够滤除后侧的文波电流并稳压。其中，所述控制单元4通过给所述电容C2充电至所述最小驱动电压，以使得所述压缩机以最低运行频率运行。其中，对电容C2充电，通过控制第一晶体管D8的开关，调节其占空比来实现对升高电容C2两端的电压。通过设置升压降压电路能够使得压缩机的频率降至1Hz以下。

优选地，升压降压电路包括与直流母线并联的刹车电路，用于使得压缩机快速止动。具体地，该刹车电路包括第二晶体管D7和电阻R，所述电阻R的一端连接在所述第二晶体管D7的发射极，并使得所述第二晶体管 D7的集电极所述电阻R的另一端分别连接在直流母线上，以与所述直流母线并联。所述刹车电路使所述压缩机的运行频率降低到最低，使得压缩机处于待机状态。优选地，压缩机减速时，直流母线的电压同步减低。一方面，减速时压缩机需要回馈能量，另一方面所述直流母线降压需要消耗能量。

如图2所示，所述控制单元4包括电压检测模块41、转速检测模块42 以及控制模块43。所述电压检测模块41用于检测所述直流母线电压，例如利用电压采样电路(未示出)检测所述直流母线电压。所述转速检测模块42用于获得所述压缩机的运行频率，例如，转速检测模块42通过对逆变器3输出的Iu、Iv、Iw三相电流信号进行采集，并进一步通过预定算法计算出压缩机电机的转速，其为现有技术，此处不再赘述。此外，需要说明的是，压缩机电机的转速和运行频率可进行转换，如当前压缩机电机转速为600rpm(转/分钟)对应转换成运行频率(即每秒转速)为10Hz。所述控制模块43用于根据检测到的电压和运行频率，对所述驱动电路2 和所述逆变器3进行控制，以提供最小驱动电压启动所述压缩机，使得压缩机以最低运行频率运行，并进一步地使得所述直流母线电压增加的同时进行压缩机加速，从而使得所述压缩机以高频运转。

以下结合图3说明根据本实用新型的压缩机驱动控制方法。图3示出了根据本实用新型一优选实施例的压缩机驱动控制方法的流程图。如图3 所示，所述方法包括开机步骤S1、进入启动模式步骤S2以及高速运行步骤S3。所述开机步骤S1，提供最小驱动电压启动所述压缩机，使得压缩机以最低运行频率运行。所述进入启动模式步骤S2，使得直流母线电压增加的同时进行压缩机加速。以及高速运行步骤S3，使得直流母线电压增加，并使得所述压缩机以高频运转。所述高频例如为目标频率。优选地，所述方法还包括减速步骤S4，对压缩机进行快速止动，并优选使得直流母线的电压同步降低。

Claims (9)

1.一种压缩机驱动控制电路，其特征在于，包括整流器、驱动电路、逆变器以及控制单元；

所述整流器用于对交流电源进行全波整流；

所述驱动电路与直流母线并联，用于提供驱动所述压缩机所需的电压；

所述逆变器的输出端连接压缩机，用于驱动所述压缩机；以及

所述控制单元用于控制所述驱动电路和所述逆变器，以提供驱动电压启动所述压缩机，使得压缩机以最低运行频率运行，并进一步地使得所述直流母线电压增加的同时进行压缩机加速，从而使得所述压缩机以高频运转，

其中，所述驱动电路包括升压降压电路。

2.根据权利要求1所述的压缩机驱动控制电路，其特征在于，所述升压降压电路包括刹车电路，用于使得所述压缩机减速至待机模式，在所述待机模式，所述压缩机以最低运行频率运行。

3.根据权利要求1所述的压缩机驱动控制电路，其特征在于，其中，所述控制单元用于控制所述驱动电路，以最小驱动电压启动所述压缩机。

4.根据权利要求1所述的压缩机驱动控制电路，其特征在于，所述驱动电路包括第一晶体管、电感、二极管以及电容；

所述第一晶体管的集电极连接在所述整流器的输出端，发射极连接在所述电感的一端；

所述二极管的阴极连接在所述第一晶体管的发射极并与直流母线并联；并且

所述电容与所述直流母线并联，并一端与所述电感的另一端连接。

5.根据权利要求2所述的压缩机驱动控制电路，其特征在于，所述刹车电路包括第二晶体管和电阻，所述电阻的一端连接在所述第二晶体管的发射极，并使得所述第二晶体管的集电极所述电阻的另一端分别连接在直流母线上，以与所述直流母线并联。

6.根据权利要求4所述的压缩机驱动控制电路，其特征在于，所述控制单元还用于通过给所述电容充电至最小驱动电压，以使得所述压缩机以最低运行频率运行。

7.根据权利要求1-6任一项所述的压缩机驱动控制电路，其特征在于，所述控制单元包括电压检测模块、转速检测模块以及控制模块；

所述电压检测模块用于检测所述直流母线电压；

所述转速检测模块用于检测所述压缩机的电机转速以获得所述压缩机的运行频率；以及

所述控制模块用于根据检测到的所述直流母线电压和所述压缩机的运行频率，对所述驱动电路和所述逆变器进行控制。

8.根据权利要求2或5所述的压缩机驱动控制电路，其特征在于，压缩机减速时，直流母线的电压同步减低。

9.一种变频空调器，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的压缩机驱动控制电路。