CN208316612U - 变频控制电路、变频空调器控制电路及变频空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种变频控制电路、变频空调器控制电路及变频空调器，通过在交流输入侧设置开关模块、电流检测模块和过零检测模块，MCU以此通过过零检测模块检测过零信号，并根据过零信号控制开关模块进行开关状态切换，以此控制对直流侧的滤波模块进行充电，使其充电电流不超过第一预设阈值，以此起到了避免对充电回路中器件冲击，同时相对现有的需要单独设置用于对滤波模块充电进行限流的PTC电阻和继电器，可以省掉PTC电阻，以此节省了整个变频控制电路的体积并降低了成本。

Description

变频控制电路、变频空调器控制电路及变频空调器

技术领域

本实用新型涉及变频控制领域，尤其涉及一种变频控制电路、变频空调器控制电路及变频空调器。

背景技术

目前变频可控制电路，如应用于变频负载的家电如变频家用空调器，其负载为变频压缩机、直流电机等，由于负载功率大，因此需要大容量的高压电解电容进行滤波供电，由于此电容容量很大如超过800uF以上，因此对其充电时电流很大，为了防止充电电流过大，一般在交流输入侧串联一个PTC 电阻同时并联一个继电器，在充电时继电器断开，通过PTC给电解电容充电，充电完成后继电器再断开，以此需要增加一个大功率的PTC电阻，占用了整个控制电路的体积。进一步的当应用在家用空调器的变频控制电路上时，其室内机控制电路上有一个主继电器控制给室外供交流电，而室外机控制电路需要单独设置一个上述的继电器和PTC电阻，以此占用了室外电路板的体积并增加了成本。

上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种变频控制电路，旨在解决由于需要单独设置给电解电容充电的PTC电阻因此带来占用体积和增加成本问题。

为实现上述目的，本实用新型提供的一种变频控制电路，所述变频控制电路包括开关模块、电流检测模块、过零检测模块、MCU、整流模块、滤波模块和负载；

所述过零检测模块串联在交流输入侧，用于检测交流电源的过零信号；

所述整流模块输入端连接交流电源，将输入的交流电转换成脉动直流电；并经所述滤波模块输出平滑的直流电，以为与所述滤波模块连接的负载工作供电，所述滤波模块由电解电容组成，所述电解电容为若干个；

所述开关模块串联在所述交流输入侧，所述MCU根据所述过零信号控制所述开关模块的开关状态切换以对滤波模块进行充电，并通过所述电流检测模块检测充电电流，以使所述充电电流低于第一预设阈值。

优选的，所述变频控制电路还包括PFC模块；

所述PFC模块连接在所述整流模块和所述滤波模块之间，对整流模块输出的脉动直流电进行功率因素校正。

优选的，所述电流检测模块串联在所述整流模块和所述PFC模块之间。

优选的，所述变频控制电路还包括PFC驱动模块；

所述PFC驱动模块输出端连接所述PFC模块，所述PFC驱动模块输入端连接所述MCU，以在所述MCU控制下驱动所述PFC模块工作。

为实现上述目的，本实用新型还提供一种变频空调器控制电路，所述变频空调器控制电路包括所述的变频控制电路。

优选的，所述变频空调器控制电路还包括室内电流环通讯控制电路和室外电流环通讯控制电路以及室外侧MCU；

所述开关模块、电流检测模块、过零检测模块、MCU以及室内电流环通讯控制电路设置在室内机侧，所述整流模块、PFC模块、滤波模块和负载以及所述室外侧MCU设置在所述室外机侧。

为实现上述目的，本实用新型还提供一种变频空调器，所述变频空调器包括所述的变频空调器控制电路。

本实用新型的变频控制电路，通过在交流输入侧设置开关模块、电流检测模块和过零检测模块，MCU以此通过过零检测模块检测过零信号，并根据过零信号控制开关模块进行开关状态切换，以此控制对直流侧的滤波模块进行充电，使其充电电流不超过第一预设阈值，以此起到了避免对充电回路中器件冲击，同时相对现有的需要单独设置用于对滤波模块充电进行限流的PTC电阻和继电器，可以省掉PTC电阻，以此节省了整个变频控制电路的体积并降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型变频控制电路第一实施例的电路结构示意图；

图2为第一实施例中过零检测波形示意图；

图3为本实用新型变频控制电路第二实施例的电路结构示意图；

图4为本实用新型变频空调器控制电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型提出一种变频控制电路，该变频控制电路可应用在需要变频控制的家用电器如变频空调、变频冰箱或者洗衣机等家电控制器上，实现对变频压缩机、直流电机等负载进行驱动。如图1所示，该变频控制电路包括开关模块10、电流检测模块20、过零检测模块50、MCU30、整流模块60、滤波模块80和负载A0；

过零检测模块50串联在交流输入侧，用于检测交流电源的过零信号；

整流模块60输入端连接交流电源，将输入的交流电转换成脉动直流电；并经滤波模块80输出平滑的直流电，以为与滤波模块80连接的负载A0工作供电；

电流检测模块20串联在交流输入侧或者整流模块60输出侧；

开关模块10串联在交流输入侧，MCU30根据过零信号控制开关模块10 的开关状态切换以对滤波模块80进行充电，并通过电流检测模块20检测充电电流，以使充电电流低于第一预设阈值。

在图1中，电流检测模块20可以串联在交流电源输入侧，具体是串联在开关模块10和整流模块60之间，以检测通过的交流电流，此时电流检测模块20具体可以由基于电流互感器的电路组成，将检测到的交流电流转换成电压信号输出到MUC30中。

开关模块10在图1中主要由继电器RY1组成，并进一步与开关驱动模块 40连接，开关驱动模块40主要由第一三极管Q1组成，其输入端连接MCU30，通过MCU30输出高低电平信号，控制开关驱动模块40驱动开关模块10的开关状态切换。

过零检测模块50主要由第一电阻R4、第二电阻R5、光耦IC1、第三电阻R6、第四电阻R7和第二三极管Q3组成，交流电压通过第一电阻R4和第二电阻R5分压输入到光耦IC1，在其输出侧输出过零信号，并经第三电阻R6、第四电阻R7整形，在第二三极管Q3集电极输出标准的过零信号，其过零信号波形如图2所示。

整流模块主要由整流桥堆BR1组成，将输入的交流电转换成脉动直流电。

滤波模块80由大容量的高压电解电容E1、E2组成，其单个容量超过 400uF，将整流模块60输出的脉动直流电进行滤波，输出平滑的直流母线电压达到310V左右，以为后面连接的负载A0供电。

这里的负载A0为通过上述直流母线电压供电的负载，如驱动压缩机的 IPM模块和压缩机，或者直流电机等负载。

在本实施例中，MCU30通过根据过零信号控制开关模块10的开关状态切换以对滤波模块80进行充电，并限制充电电流低于第一预设阈值，使其低于充电电流流经的器件的承受电流值，如在图1中，充电电流经过电流检测模块20、共模电感L2、整流模块60的整流桥堆BR1对电解电容E1和E2进行充电，上述经过的器件中整流桥堆BR1的承受最大的冲击电流为100A，因而可以选择第一预设阈值为30A，即控制充电电流不超过30A为可靠。以此避免了对电解电容E1和E2进行充电时大的电流对整流桥堆BR1冲击导致其过流损坏。

具体的，MCU30通过根据过零信号控制开关模块10的开关状态切换以对滤波模块80进行充电时，可以是当检测到过零信号时，MCU30控制开关模块10开通，此时对电解电容E1和E2进行充电，当检测到充电电流高于第一预设阈值如30A时，控制开关模块10关断以断开对电解电容E1和E2进行充电。从图2可知，交流电压在过零时，其交流电流此时也为零，因而在此时控制开关模块10开通时，其经过的交流电流非常小，因而在对电解电容 E1和E2进行充电时其充电的初始电流非常小，然后随着对电解电容E1和 E2进行充电过程，其充电电流呈指数增加，当增加到超过第一预设阈值时控制开关模块10断开，以防止对充电回路中的器件冲击造成这些器件损坏。如果不是选择在过零点开通开关模块10，例如选择在交流电压峰值附近开通，此时由于电压值非常高，因而对电解电容E1和E2进行充电时可能会瞬间达到很高充电电流以超过第一预设阈值，导致MCU30控制开关模块10关断，因而实质没有对电解电容E1和E2起到充电作用。

上述开关模块10的开通时刻需要选择在交流电过零点附近，优选为过零点时刻。

上述开关模块10如图1中为继电器时，由于从MCU30发出控制信号到继电器RY1的触点吸合存在延迟时间，因此从检测到过零信号到继电器RY1 吸合时刻处于过零点附近，如处于过零点的1-2ms处；如果开关模块10的采用其他的开关器件如MOS管或者IGBT管，由于这些开关器件开关速度快，几乎不存在切换延迟，因此可以将开关模块10的开通时刻基本控制在过零点时刻。

进一步的，在MCU30根据过零信号控制开关模块10的开关状态切换以对滤波模块80进行充电还包括：

当检测充电电流低于第二预设值时，则判断对滤波模块80充电完成，控制开关模块10常通，其中第二预设值小于第一预设值。

通过上述每次在过零点时刻MCU30控制开关模块10开通对滤波模块80 进行充电，充电电流超过第一预设阈值再断开，因此MCU30以此方式控制开关模块10进行间断式对滤波模块80充电，当滤波模块80的电解电容E1、 E2逐渐充满时，其电压上升，因此充电电流会逐渐降低，如果低于一个比第一预设阈值低的第二预设阈值较小值如1A，则可判断为充电完成，此后 MCU30控制开关模块10常通，滤波模块80此后正常工作进行滤波对负载 A0进行供电。

本实用新型的变频控制电路，通过在交流输入侧设置开关模块、电流检测模块和过零检测模块，MCU以此通过过零检测模块检测过零信号，并根据过零信号控制开关模块进行开关状态切换，以此控制对直流侧的滤波模块进行充电，使其充电电流不超过第一预设阈值，以此起到了避免对充电回路中器件冲击，同时相对现有的需要单独设置用于对滤波模块充电进行限流的 PTC电阻和继电器，可以省掉PTC电阻，以此节省了整个变频控制电路的体积并降低了成本。

进一步的，基于本实用新型变频控制电路第一实施例，本实用新型变频控制电路第二实施例中，变频控制电路还包括PFC模块70，PFC模块70连接在整流模块60和滤波模块80之间，对整流模块输出的脉动直流电进行功率因素校正。如图1所示，该PFC模块70主要由电感器L1、IGBT管Q2和快速恢复二极管D2组成，并可进一步包括PFC驱动模块90，通过MCU30控制PFC驱动模块90对IGBT管Q2的开关状态进行切换，以实现功率因素校正。

进一步的，上述电流检测模块20除了串联在在交流电源输入侧，还可以串联在直流侧，如图3所示，具体可以串联在整流模块60和PFC模块70之间。此时电流检测模块20为检测从整流模块60输出的直流电流，以实现对滤波模块80充电电流检测，可以基于简单的电阻检测型电路实现。

本实用新型还提出一种变频空调器控制电路，该变频空调器控制电路包括上述的变频控制电路，具体的如图4所示，包括室内电流环通讯控制电路 C0和室外电流环通讯控制电路D0以及室外侧MCUB0；

开关模块10、电流检测模块20、过零检测模块50、MCU30以及室内电流环通讯控制电路C0设置在室内机侧，整流模块60、PFC模块70、滤波模块80和负载A0以及室外侧MCUB0设置在室外机侧。

该变频空调器控制电路在应用上述的变频控制电路时，增加室内和室外的电流环通讯电路和室外侧的MCU，此时室内机和室外机的控制电路通过电流环进行通讯，开关模块10为设置在室内控制电路上对室外侧电源进行控制的总开关，其兼起到控制对室外侧的滤波模块80进行充电的开关作用。

通过本实用新型的变频空调器控制电路，相对现有的变频空调器控制电路，减少了设置在室外侧控制电路上的，单独用于对滤波模块80限制充电电流的继电器开关和PTC电阻，以此节省了室外侧控制电路板体积，并降低了成本。

本实用新型还提出一种变频空调器，包括上述的变频空调器控制电路。

在本说明书的描述中，参考术语“第一实施例”、“第二实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上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，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种变频控制电路，其特征在于，所述变频控制电路包括开关模块、电流检测模块、过零检测模块、MCU、整流模块、滤波模块和负载；

所述过零检测模块串联在交流输入侧，用于检测交流电源的过零信号；

所述整流模块输入端连接交流电源，将输入的交流电转换成脉动直流电；并经所述滤波模块输出平滑的直流电，以为与所述滤波模块连接的负载工作供电，所述滤波模块由电解电容组成，所述电解电容为若干个；

所述开关模块串联在所述交流输入侧，所述MCU根据所述过零信号控制所述开关模块的开关状态切换以对滤波模块进行充电，并通过所述电流检测模块检测充电电流，以使所述充电电流低于第一预设阈值。

2.如权利要求1所述的变频控制电路，其特征在于，所述变频控制电路还包括PFC模块；

所述PFC模块连接在所述整流模块和所述滤波模块之间，对整流模块输出的脉动直流电进行功率因素校正。

3.如权利要求2所述的变频控制电路，其特征在于，所述电流检测模块串联在所述整流模块和所述PFC模块之间。

4.如权利要求3所述的变频控制电路，其特征在于，所述变频控制电路还包括PFC驱动模块；

所述PFC驱动模块输出端连接所述PFC模块，所述PFC驱动模块输入端连接所述MCU，以在所述MCU控制下驱动所述PFC模块工作。

5.如权利要求1所述的变频控制电路，其特征在于，所述变频控制电路还包括开关驱动模块；

所述开关模块驱动模块输出端连接所述开关模块，所述开关模块驱动模块输入端连接所述MCU。

6.一种变频空调器控制电路，其特征在于，所述变频空调器控制电路包括如权利要求1至5任一项所述的变频控制电路。

7.如权利要求6所述的变频空调器控制电路，其特征在于，所述变频空调器控制电路还包括室内电流环通讯控制电路和室外电流环通讯控制电路以及室外侧MCU；

所述开关模块、电流检测模块、过零检测模块、MCU以及室内电流环通讯控制电路设置在室内机侧，所述整流模块、PFC模块、滤波模块和负载以及所述室外侧MCU设置在室外机侧。

8.一种变频空调器，其特征在于，所述变频空调器包括如权要求6或7所述的变频空调器控制电路。