CN208311019U - 一种单相电源压缩机软启动控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种单相电源压缩机软启动控制器，涉及电子技术、工业控制智能设备领域，还包括继电器电路、信号采集电路、固态开关电路和降压组件电路；所述的信号采集电路的输出端连接控制芯片的输入端，控制芯片的第一输出端连接继电器电路的输入端，控制芯片的第二输出端连接固态开关电路的输入端，控制芯片的第三输出端连接降压组件电路的输入端，继电器电路通过外接口连接压缩机辅助启动电容；实现了降低压缩机启动冲击电流，与压缩机堵转保护功能。

Description

一种单相电源压缩机软启动控制器

技术领域

本实用新型涉及电子技术、工业控制智能设备领域，尤其涉及一种单相电源压缩机软启动控制器。

背景技术

随着单相电源压缩机功率越来越大，应用越来越密集，在压缩机启动时，对电网造成了不可忽视的影响，同时也对设备的安全运行造成影响；压缩机启动时，启动电流为正常运行电流的6～7倍，对电网与电线、负荷开关等都会造成很大的冲击。

实用新型内容

本实用新型针对复杂压铸件的打磨问题提供一种单相电源压缩机软启动控制器，使单相电源压缩机能够正常的、安全的启动起来，同时降低对电网的冲击。

为了实现上述目的，本实用新型提出一种单相电源压缩机软启动控制器,包括控制芯片，还包括继电器电路、信号采集电路、固态开关电路和降压组件电路；

所述的信号采集电路的输出端连接控制芯片的输入端，控制芯片的第一输出端连接继电器电路的输入端，控制芯片的第二输出端连接固态开关电路的输入端，控制芯片的第三输出端连接降压组件电路的输入端，继电器电路通过外接口连接压缩机辅助启动电容。

优选地，所述的固态开关电路，包括：双向可控硅、第一RC尖峰电压吸收电路、第二RC尖峰电压吸收电路、驱动三极管电路、第一电阻和第二电阻；

所述的双向可控硅的G极共同连接驱动三极管电路的输出端和第一RC尖峰电压吸收电路，双向可控硅的T1极连接电源零线，双向可控硅的T2极共同连接第二RC尖峰电压吸收电路和对外接口；对外接口还连接由第一电阻与第二电阻组成的串联电路一端，串联电路另一端连接电源零线。

优选地，所述的降压组件电路，包括：隔离光耦、第一大功率可控硅、第二大功率可控硅、第一二极管、第二二极管、RC吸收电路、三极管驱动电路和第三电阻；

所述的三极管驱动电路的输出端连接隔离光耦的输入侧，隔离光耦的输出侧一端连接第三电阻的一端，第三电阻的另一端同时连接第一二极管的阴极和第一大功率可控硅的G极，第一二极管的阳极共同连接第一大功率可控硅的T1极、第二大功率可控硅的T2极和RC吸收电路的电阻一端，第二大功率可控硅的G极共同连接第二二极管的阴极和隔离光耦的输出侧另一端，第二大功率可控硅的T1极共同连接第二二极管的阳极和第一大功率可控硅的T2极并连接电源零线；RC吸收电路的电容一端连接电源零线。

优选地，所述的采集电路，包括单相电源电压采集电路、单相电源电流采集电路和辅助启动电容的电压采集电路。

优选地，所述的继电器电路，包括第一继电器、第二继电器、第一驱动电路、第二驱动电路、第一外接口、第二外接口和第三外接口；

所述的第一驱动电路一端连接控制芯片，另一端连接第一继电器，第一继电器的触点连接第一外接口，第一外接口连接压缩机辅助启动电容；所述的第二驱动电路一端连接控制芯片；第二驱动电路另一端连接第二继电器，第二继电器的触点连接第二外接口和第三外接口。

本实用新型提出一种单相电源压缩机软启动控制器，实现了降低压缩机启动冲击电流，与压缩机堵转保护功能；启动时，软启动器通过降压组件(可控硅VT1、VT3)从一个比较低的电平开始启动压缩机；与COMP_R端相连的电压过零检测电路(R29、R23、Q11、Q12、R32、C10)输出的中断信号，MCU根据此信号做压缩机是否运转或是否堵转判断。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型第一优选实施例中单相电源压缩机软启动控制器结构示意图；

图2为本实用新型第一优选实施例中MCU芯片电路原理图；

图3为本实用新型第二优选实施例中固态开关电路原理图；

图4为本实用新型第三优选实施例中降压组件电路原理图；

图5为本实用新型第四优选实施例中采集电路原理图；

图6为本实用新型第五优选实施例中继电器电路原理图；

图7为本实用新型第六优选实施例中单相电源压缩机软启动控制器结构示意图；

图8为本实用新型第六优选实施例中稳压电源电路原理图；

图9为本实用新型第七优选实施例中单相电源压缩机软启动控制器结构示意图；

图10为本实用新型第七优选实施例中状态指示电路原理图；

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种单相电源压缩机软启动控制器；

本实用新型第一优选实施例中，如图1所示，包括MCU芯片(MCU芯片电路原理图如图2所示，主要由复位电路、MCU与在线下载端口组成)，还包括继电器电路、信号采集电路、固态开关电路和降压组件电路；所述的信号采集电路的输出端连接MCU芯片的输入端，MCU芯片的第一输出端连接继电器电路的输入端，MCU芯片的第二输出端连接固态开关电路的输入端，MCU芯片的第三输出端连接降压组件电路的输入端，继电器电路通过外接口连接压缩机辅助启动电容。

本实用新型第二优选实施例中，如图3所示，所述的固态开关电路，控制单相电源压缩机供电，实现上电与保护逻辑，包括：双向可控硅VT2、第一RC尖峰电压吸收电路(电阻R27和电容C6)、第二RC尖峰电压吸收电路(电阻R35和电容C11)、驱动三极管电路(包括三极管Q13、电阻R37、电阻R31、电阻R16)、第一电阻R39和第二电阻R40；双向可控硅VT2的G极共同连接驱动三极管电路的输出端和第一RC尖峰电压吸收电路中电阻R27的一端，电容C6一端连接电源零线N_IN，驱动三极管电路的输入端连接控制芯片的O_SCR引脚，双向可控硅的T1极连接电源零线N_IN，双向可控硅的T2极共同连接第二RC尖峰电压吸收电路(电阻R35一端，电容一端连接电源零线N_IN)和对外接口JP5(JP5外部接主电路交流接触器的线圈)；对外接口JP5还连接由第一电阻R39与第二电阻R40组成的串联电路一端，串联电路另一端连接电源零线N_IN。

本实用新型中，动作时，MCU第2脚输出高电平，经过限流电阻R31输入到三极管Q13基极，三极管Q13导通，Q13集电极经过限流电阻R37驱动可控硅(固态开关)VT2，触发VT2的二、三象限导通，使外部端子JP5与外部端子JP3、JP4导通。C11与R35是吸收电路，R39与R30是安规电容C11的放电电阻，C6与R27是抗干扰电路，R16是三极管Q14的下拉电阻。

本实用新型第三优选实施例中，如图4所示，所述的降压组件电路，控制压缩机的启动电压来控制启动电流，即实现软启功能；包括：隔离光耦U3、第一大功率可控硅VT3、第二大功率可控硅VT1、第一二极管D9、第二二极管D10、RC吸收电路(包括电阻R36和电容C12)、三极管驱动电路(包括电阻R26、三极管Q16、电阻R21)和第三电阻R34；三极管驱动电路的输出端连接隔离光耦的输入侧2引脚，三极管驱动电路的输入端连接控制芯片的O_PWM引脚，隔离光耦U3的输出侧4端连接第三电阻R34的一端，第三电阻R34的另一端同时连接第一二极管D9的阴极和第一大功率可控硅VT3的G极，第一二极管D9的阳极共同连接第一大功率可控硅的T1极、第二大功率可控硅的T2极和RC吸收电路的电阻一端，第二大功率可控硅VT1的G极共同连接第二二极管D10的阴极和隔离光耦U3的输出侧6端，第二大功率可控硅VT1的T1极共同连接第二二极管D10的阳极和第一大功率可控硅VT3的T2极并连接电源零线N_IN；RC吸收电路的电容C12一端连接电源零线N_IN。

本实用新型中，启动时，软启动器通过降压组件(可控硅VT1、VT3)从一个比较低的电平开始启动压缩机；与COMP_R端相连的电压过零检测电路(R29、R23、Q11、Q12、R32、C10)输出的中断信号，MCU根据此信号做压缩机是否运转或是否堵转判断。

本实用新型第四优选实施例中，如图5所示，所述的采集电路，包括单相电源电压采集电路、单相电源电流采集电路和辅助启动电容的电压采集电路；L_IN接单相电源火线，经过限流R28、嵌位二极管D14、滤波电容C9与电阻R6输出单相电源电压过零信号，输入到MCU第10脚。COMP_R外部接压缩机的主动行端R，接降压组件与R端电压过零信号，此过零信号检测电路由限流电阻R29、检测三极管Q11、Q12，上拉电阻R32与抗干扰电容C10组成，输入到MCU第5脚。START外部接压缩机辅助启动电容，接START端电压过零信号，此过零信号检测电路由限流电阻R30、检测三极管Q14、Q15，上拉电阻R38，经电阻R33与电容C10后，输入到MCU第6脚。

本实用新型第五优选实施例中，如图6所示，所述的继电器电路.主要是控制继电器来通断辅助启动电容，与旁路降压组件，包括第一继电器RL1、第二继电器RL2、第一驱动电路、第二驱动电路、第一外接口JP6(外部接压缩机辅助启动电容)、第二外接口JP7和第三外接口JP8；第一驱动电路一端连接MCU芯片的O_RL1引脚，另一端连接第一继电器RL1的1引脚，第一继电器RL1的触点连接第一外接口JP6(外部接压缩机辅助启动电容)，第一外接口JP6(外部接压缩机辅助启动电容)连接压缩机辅助启动电容；所述的第二驱动电路一端连接MCU芯片的引脚O_R12N和引脚O_R12P；第二驱动电路另一端连接第二继电器，第二继电器的触点连接第二外接口JP7和第三外接口JP8(JP7与JP8外部接压缩机的主运行端R端)。

本实用新型中，MCU芯片的引脚O_R12N和引脚O_R12P这两路为MCU输出端口，继电器动作时，O_RL2P输出低电平50mS，继电器复归时，O_RL2N输出低电平50mS。

O_RL2P输出低电平时，端口电流经电阻R4使Q10正偏导通，电流经过Q10集电极输出驱动Q6导通，经过电阻R18驱动Q7导通，R20与Q9基极连接，加深Q9截止，三极管Q6与Q7导通使继电器线圈正向得电，使继电器触点动作，触点3、4脚导通，使外部端子JP7、JP8与外部端子JP3、JP4导通。

O_RL2N输出低电平时，端口电流经电阻R3使Q8正偏导通，电流经过Q8集电极输出驱动Q5导通，经过电阻R17驱动Q9导通，R19与Q7基极连接，加深Q7截止，三极管Q5与Q9导通使继电器线圈反向得电，使继电器触点复归，触点3、4脚断开，使外部端子JP7、JP8与外部端子JP3、JP4断开。三极管Q5、Q6、Q7、Q9组成桥式驱动电路；

继电器1、2脚是线圈；继电器3脚接外部端子JP3、JP4，外部接单相电源零线；继电器4脚接外部端子JP7、JP8，外部接压缩机的主运行端R；

第一继电器动作：MCU第3脚输出低电平，驱动三极管Q1发射极，使Q1导通，经电阻R7驱动三极管Q3，Q3导通使继电器RL1线圈1脚与N导通，继电器线圈得电动作，触点3、4脚导通，外部端子JP6与JP3、JP4导通。

本实用新型第六优选实施例中，如图7和图8所示，还包括稳压电源电路，外部产端子JP2外部接单相电源火线L，经过RC降压电路C1、R11到整流二极管D1、D2，整流管D2与稳压二极管D6、滤波电容C3产生的负电压作为MCU与外围电路工作电压的GND，与JP3、JP4连接的单相电源零线N的电位低5.1V，即零线N为GND的5.1V，5.1V经过LDO稳压器U2、滤波电容C8输出MCU工作电压3.3V。整流管D1经过稳压管D3、D4、D5与滤波电容C2输出继电器的工作电压53V。

本实用新型第七优选实施例中，如图9和图10所示，还包括状态指示电路，由双色LED与限流电阻组成，指示软启动控制器的工作状态。

本实用新型通过控制压缩机主运行端的启动电压，来降低压缩机的启动电流。

在压缩机启动时，接通启动辅助电容，同时从一个比较低的电压值开始启动压缩机，在启时实时检测压缩机的启动状态，在还压缩机还没正常运转时，不断的增加启动电压；在测试到压缩机正常运转后，断开启动辅助电容，并且旁路降压组件。

在压缩机降压软启过程中，如果启动时间超过设定值，则判断为启动不成功，这时就关断输出保护压缩机；等待三分钟后，再次从新启动压缩机，如果再次启动还是不成功，则会停机保护，等待关机。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种单相电源压缩机软启动控制器,包括控制芯片，其特征在于，还包括继电器电路、信号采集电路、固态开关电路和降压组件电路；

所述的信号采集电路的输出端连接控制芯片的输入端，控制芯片的第一输出端连接继电器电路的输入端，控制芯片的第二输出端连接固态开关电路的输入端，控制芯片的第三输出端连接降压组件电路的输入端，继电器电路通过外接口连接压缩机辅助启动电容。

2.根据权利要求1所述的单相电源压缩机软启动控制器,其特征在于，所述的固态开关电路，包括：双向可控硅、第一RC尖峰电压吸收电路、第二RC尖峰电压吸收电路、驱动三极管电路、第一电阻和第二电阻；

所述的双向可控硅的G极共同连接驱动三极管电路的输出端和第一RC尖峰电压吸收电路，双向可控硅的T1极连接电源零线，双向可控硅的T2极共同连接第二RC尖峰电压吸收电路和对外接口；对外接口还连接由第一电阻与第二电阻组成的串联电路一端，串联电路另一端连接电源零线。

3.根据权利要求1所述的单相电源压缩机软启动控制器,其特征在于，所述的降压组件电路，包括：隔离光耦、第一大功率可控硅、第二大功率可控硅、第一二极管、第二二极管、RC吸收电路、三极管驱动电路和第三电阻；

所述的三极管驱动电路的输出端连接隔离光耦的输入侧，隔离光耦的输出侧一端连接第三电阻的一端，第三电阻的另一端同时连接第一二极管的阴极和第一大功率可控硅的G极，第一二极管的阳极共同连接第一大功率可控硅的T1极、第二大功率可控硅的T2极和RC吸收电路的电阻一端，第二大功率可控硅的G极共同连接第二二极管的阴极和隔离光耦的输出侧另一端，第二大功率可控硅的T1极共同连接第二二极管的阳极和第一大功率可控硅的T2极并连接电源零线；RC吸收电路的电容一端连接电源零线。

4.根据权利要求1所述的单相电源压缩机软启动控制器,其特征在于，所述的采集电路，包括单相电源电压采集电路、单相电源电流采集电路和辅助启动电容的电压采集电路。

5.根据权利要求1所述的单相电源压缩机软启动控制器,其特征在于，所述的继电器电路，包括第一继电器、第二继电器、第一驱动电路、第二驱动电路、第一外接口、第二外接口和第三外接口；

所述的第一驱动电路一端连接控制芯片，另一端连接第一继电器，第一继电器的触点连接第一外接口，第一外接口连接压缩机辅助启动电容；所述的第二驱动电路一端连接控制芯片；第二驱动电路另一端连接第二继电器，第二继电器的触点连接第二外接口和第三外接口。