CN211352072U - 变频空调整流电路及变频空调 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种变频空调整流电路及变频空调，包括开关电路、三相整流桥和电容。所述开关电路的输出端用于电连接负载。所述开关电路的控制端用于电连接控制器。所述三相整流桥的第一端与用于电连接三相电源。所述三相整流桥的第二端与所述开关电路的输入端电连接。所述三相整流桥的第三端与所述负载电连接。所述电容的第一端与所述开关电路的输出端电连接。所述电容的第二端与所述三相整流桥的第三端电连接。所述三相整流桥包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、第五桥臂和第六桥臂，所述第一桥臂、第三桥臂和第五桥臂均为不可控桥臂。所述第二桥臂、第四桥臂和第六桥臂均为可控桥臂，且每个所述可控桥臂的两端均并联有续流二极管。

Description

变频空调整流电路及变频空调

技术领域

本申请涉及空调技术领域，特别是涉及变频空调整流电路及变频空调。

背景技术

近年来，随着社会发展的不断进步，消费者对生活品质要求的不断提高，对高可靠性的空调的需求日益增长。而变频空调因其具有能耗低的优势被广大消费者所认可。

目前，变频空调内采用的整流电路大多是三相六开关整流电路。对于升压和提高交流输入侧功率因数而言，三相六开关整流电路拓扑具有很好的效果，被得到广泛的应用。但是该电路拓扑存在开关器件数量多，功能单一的缺点。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有变频空调内三相整流电路拓扑存在开关器件数量多，功能单一的问题，提供一种变频空调整流电路及变频空调。

一种变频空调整流电路，包括：

开关电路，所述开关电路的输出端用于电连接负载，所述开关电路的控制端用于电连接控制器；

三相整流桥，所述三相整流桥的第一端与用于电连接三相电源，所述三相整流桥的第二端与所述开关电路的输入端电连接，所述三相整流桥的第三端与所述负载电连接；以及

电容，所述电容的第一端与所述开关电路的输出端电连接，所述电容的第二端与所述三相整流桥的第三端电连接；

所述三相整流桥包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、第五桥臂和第六桥臂，所述第一桥臂、所述第三桥臂和所述第五桥臂均为不可控桥臂，所述第二桥臂、所述第四桥臂和所述第六桥臂均为可控桥臂，且每个所述可控桥臂的两端均并联有续流二极管。

在其中一个实施例中，所述第一桥臂的第一端、所述第三桥臂的第一端和所述第五桥臂的第一端均与所述开关电路的输入端电连接；

所述第一桥臂的第二端和所述第二桥臂的第一端均与所述三相电源的第一相电连接，所述第三桥臂的第二端和所述第四桥臂的第一端均与所述三相电源的第二相电连接，所述第五桥臂的第二端和所述第六桥臂的第一端均与所述三相电源的第三相电连接；

所述第二桥臂的第二端、所述第四桥臂的第二端和所述第六桥臂的第二端均与所述负载电连接，所述第二桥臂的控制端、所述第四桥臂的控制端和所述第六桥臂的控制端均与所述控制器电连接。

在其中一个实施例中，所述第一桥臂、所述第三桥臂和所述第五桥臂均为第一二极管；

所述第二桥臂、所述第四桥臂和所述第六桥臂均为第一开关管，且每个所述第一开关管的两端均并联有所述续流二极管，每个所述第一开关管的控制端均与所述控制器电连接。

在其中一个实施例中，所述开关电路包括：

第二开关管，所述第二开关管的输出端与所述负载电连接，所述第二开关管的输入端与所述三相整流桥的第二端电连接，所述第二开关管的控制端与所述控制器电连接。

在其中一个实施例中，所述开关电路还包括：

第二二极管，所述第二二极管的阳极与所述第二开关管的输出端电连接，所述第二二极管的阴极与所述第二开关管的输入端电连接。

在其中一个实施例中，所述的变频空调整流电路还包括：

保护电路，所述保护电路的第一端与所述电容的第一端电连接，所述保护电路的第二端与所述电容的第二端电连接，所述保护电路的控制端与所述控制器电连接。

在其中一个实施例中，所述保护电路包括：

第三开关管，所述第三开关管的输入端与所述电容的第一端电连接，所述第三开关管的控制端与所述控制器电连接；以及

电阻，所述电阻的第一端与所述第三开关管的输出端电连接，所述电阻的第二端与所述电容的第二端电连接。

在其中一个实施例中，所述保护电路还包括：

第三二极管，所述第三二极管的阳极与所述第三开关管的输出端电连接，所述第三二极管的阴极与所述第三开关管的输入端电连接。

在其中一个实施例中，所述的变频空调整流电路还包括：

滤波电路，串联于所述三相电源和所述三相整流桥的第一端之间。

一种变频空调，包括上述任一项实施例所述的变频空调整流电路；以及

控制器，分别与所述开关电路、所述第二桥臂、所述第四桥臂和所述第六桥臂电连接。

与现有技术相比，上述变频空调整流电路及变频空调，将所述三相整流桥的第一桥臂、第三桥臂和第五桥臂采用不可控桥臂，将第二桥臂、第四桥臂和第六桥臂采用可控桥臂，同时在每个可控桥臂的两端并联一个续流二极管，采用上述结构可使得所述三相整流桥在保证具有同样的升压和提高功率因数功能的同时，减少开关器件数量，降低成本；同时与开关电路和电容配合，通过控制器控制开关电路的导通与断开，从而可实现软启动功能，提高变频空调整流电路的多功能性。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的变频空调整流电路的原理示意图；

图2为本申请一实施例提供的变频空调整流电路的电路示意图；

图3为本申请一实施例提供的三相电源提供的相电压波形；

图4为本申请一实施例提供的变频空调的原理示意图。

10 变频空调整流电路

100 开关电路

101 负载

102 控制器

110 第二开关管

120 第二二极管

20 变频空调

200 三相整流桥

201 三相电源

210 第一桥臂

220 第二桥臂

230 第三桥臂

240 第四桥臂

250 第五桥臂

260 第六桥臂

300 电容

400 保护电路

410 第三开关管

420 电阻

430 第三二极管

500 滤波电路

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参见图1，本申请一实施例提供一种变频空调整流电路10，包括：开关电路100、三相整流桥200以及电容300。所述开关电路100的输出端用于电连接负载101。所述开关电路100的控制端用于电连接控制器102。所述三相整流桥200的第一端与用于电连接三相电源201。所述三相整流桥200的第二端与所述开关电路100的输入端电连接。所述三相整流桥200的第三端与所述负载101 电连接。所述电容300的第一端与所述开关电路100的输出端电连接。所述电容300的第二端与所述三相整流桥200的第三端电连接。

所述三相整流桥200包括第一桥臂210、第二桥臂220、第三桥臂230、第四桥臂240、第五桥臂250和第六桥臂260。所述第一桥臂210、所述第三桥臂 230和所述第五桥臂250均为不可控桥臂。所述第二桥臂220、所述第四桥臂240 和所述第六桥臂260均为可控桥臂，且每个所述可控桥臂的两端均并联有续流二极管。

可以理解，所述开关电路100的具体电路结构不做限制，只要所述控制器 102能够控制所述开关电路100的导通与断开即可。在一个实施例中，所述开关电路100可以是MOS管。在一个实施例中，所述开关电路100也可以是IGBT (Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)。通过所述开关电路100可控制所述三相整流桥200与所述电容300之间回路的通断。

在一个实施例中，所述控制器102可以是数字控制器，如DSP控制器等。在一个实施例中，所述三相电源201用于提供三相交流电。在一个实施例中，所述电容300设置于所述三相整流桥200的直流侧(即所述电容300的第一端通过所述开关电路100与所述三相整流桥200的第二端电连接，所述电容300 的第二端与所述三相整流桥200的第三端电连接)，通过所述电容300稳定所述三相整流桥200直流侧的输出电压，并抑制直流侧谐波电压。

在一个实施例中，所述三相整流桥200可包括第一桥臂210、第二桥臂220、第三桥臂230、第四桥臂240、第五桥臂250和第六桥臂260。具体的，所述第一桥臂210的第一端、所述第三桥臂230的第一端和所述第五桥臂250的第一端均与所述开关电路100的输入端电连接。所述第一桥臂210的第二端和所述第二桥臂220的第一端均与所述三相电源201的第一相电连接。所述第三桥臂 230的第二端和所述第四桥臂240的第一端均与所述三相电源201的第二相电连接。

所述第五桥臂250的第二端和所述第六桥臂260的第一端均与所述三相电源201的第三相电连接。所述第二桥臂220的第二端、所述第四桥臂240的第二端和所述第六桥臂260的第二端均与所述负载101电连接。所述第二桥臂220 的控制端、所述第四桥臂240的控制端和所述第六桥臂260的控制端均与所述控制器102电连接。

在一个实施例中，所述第一桥臂210、所述第三桥臂230和所述第五桥臂 250均可采用不可控桥臂。例如，所述第一桥臂210、所述第三桥臂230和所述第五桥臂250可均为二极管。在一个实施例中，所述第二桥臂220、所述第四桥臂240和所述第六桥臂260均可采用可控桥臂。例如，所述第二桥臂220、所述第四桥臂240和所述第六桥臂260可均为开关管。具体的，所述开关管可以是 MOS管或IGBT管。通过这种方式可使得所述三相整流桥200在保证具有升压和提高功率因数功能的同时，减少开关器件数量，降低成本。

在一个实施例中，每个所述可控桥臂的两端均并联一个所述续流二极管。具体的，所述续流二极管的阳极与所述可控桥臂的输出端电连接，所述续流二极管的阴极与所述可控桥臂的输入端电连接。

在一个实施例中，所述变频空调整流电路10在启动过程中，所述第二桥臂 220(Tan)、所述第四桥臂240(Tbn)和所述第六桥臂260(Tcn)关断，此时所述三相整流桥200为典型三相不可控整流桥，同时可将所述开关电路100的开关频率固定。然后可通过所述控制器102控制所述开关电路100导通，并控制其导通占空比逐渐增大，此时所述电容300两端的电压(Vdc)逐渐增大。

当Vdc增大到预设的电压值V1时，此时保持所述开关电路100常闭状态，同时Tan、Tbn、Tcn开始正常工作。然后可通过所述控制器102利用PWM脉宽调制方法对Tan、Tbn、Tcn进行控制，此时所述三相整流桥200工作在可控整流状态，即此时可实现功率因数校正功能，并可有效的减小谐波分量，同时还可使所述母线电压继续升高到预设的设定值V2。通过上述启动过程即可实现软启动功能。

本实施例中，将所述三相整流桥200的第一桥臂210、第三桥臂230和第五桥臂250采用不可控桥臂，将第二桥臂220、第四桥臂240和第六桥臂260采用可控桥臂，同时在每个可控桥臂的两端并联一个续流二极管，采用上述结构可使得所述三相整流桥200在保证具有升压和提高功率因数功能的同时，减少开关器件数量，降低成本；同时与所述开关电路100和所述电容300配合，通过控制器102控制所述开关电路100的导通与断开，从而可实现软启动功能，提高变频空调整流电路10的多功能性。

在一个实施例中，所述第一桥臂210、所述第三桥臂230和所述第五桥臂250均为第一二极管。所述第二桥臂220、所述第四桥臂240和所述第六桥臂260 均为第一开关管，且每个所述第一开关管的两端均并联有所述续流二极管。每个所述第一开关管的控制端均与所述控制器102电连接。

如图2所示，Ua为所述三相电源201第一相(ea)的波形，Ub为所述三相电源201第二相(eb)的波形，Uc为所述三相电源201第三相(ec)的波形。以330°-30°区间为例，在这个区间内第一二极管Dcp(即所述第五桥臂250)、Dbn(即所述第三桥臂230)导通，此时可选Tcn、Tan作为PWM开关。当Tcn开通时，短路电流的通路为：ec-Tcn-Dbn-eb-ec；当Tan开通时，短路电流的通路为：ea-Tan-Dbn-eb-ea；可以看到三相短路电流通过两相第一开关管Tcn、Tan和一相负端第一二极管Dbn。

当三相电压的波形在30°-90°区间时，第一二极管Dap(即所述第一桥臂 210)、Dbn导通，此时可选Tcn、Tan作为PWM开关。同理可知在一个周期(360°) 内可分别用Tcn、Tan(330°-90°)、Tbn、Tan(90°-210°)、Tcn、Tbn(210° -330°)作为PWM开关。通过上述分析可知在360°范围内仅使用三个下管(即第一开关管和续流二极管)即可实现整流功能。也就是说，通过这种方式可使得所述三相整流桥200在保证具有升压和提高功率因数功能的同时，减少开关器件数量，降低成本。

请参见图3，在一个实施例中，所述开关电路100包括：第二开关管110和第二二极管120。所述第二开关管110的输出端与所述负载101电连接。所述第二开关管110的输入端与所述三相整流桥200的第二端电连接。所述第二开关管110的控制端与所述控制器102电连接。所述第二二极管120的阳极与所述第二开关管110的输出端电连接。所述第二二极管120的阴极与所述第二开关管110的输入端电连接。在一个实施例中，所述第二开关管110可采用MOS管、 IGBT管等开关管。在一个实施例中，通过所述第二二极管120可反向保护所述第二开关管110，避免其损坏。

在一个实施例中，所述的变频空调整流电路10还包括：保护电路400。所述保护电路400的第一端与所述电容300的第一端电连接。所述保护电路400 的第二端与所述电容300的第二端电连接。所述保护电路400的控制端与所述控制器102电连接。

可以理解，所述保护电路400的具体电路结构不做限制，只要具有保护所述变频空调整流电路10的功能即可。所述保护电路400的具体电路结构，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述保护电路400可由MOS管和吸收电阻组成。在一个实施例中，所述保护电路400也可由IGBT管和吸收电阻以及反向保护二极管组成。

在一个实施例中，所述保护电路400包括：第三开关管410和电阻420。所述第三开关管410的输入端与所述电容300的第一端电连接。所述第三开关管 410的控制端与所述控制器102电连接。所述电阻420的第一端与所述第三开关管410的输出端电连接。所述电阻420的第二端与所述电容300的第二端电连接。在一个实施例中，所述第三开关管410可采用MOS管、IGBT管等开关管。

通过所述第三开关管410和所述电阻420串联组成所述保护电路400，当所述负载101变化导致所述三相整流桥200的输出电流剧增时，所述变频空调整流电路10进入保护状态，此时可通过所述控制器102控制关断Tan、Tbn、Tcn 以及所述开关电路100。但所述电容300中还存储有电荷，此时可通过所述控制器102控制开通所述第三开关管410，为所述电容300提供一个放电通路，让电流流过所述电阻420迅速泄放，从而实现保护功能，使整个电路工作更加安全可靠。

在一个实施例中所述保护电路400还包括：第三二极管430。所述第三二极管430的阳极与所述第三开关管410的输出端电连接。所述第三二极管430的阴极与所述第三开关管410的输入端电连接。通过所述第三二极管430可反向保护所述第三开关管410，避免其损坏。

在一个实施例中，所述的变频空调整流电路10还包括：滤波电路500。所述滤波电路500串联于所述三相电源201和所述三相整流桥200的第一端之间。在一个实施例中，所述滤波电路500可以是三个滤波电感，并与所述三相电源 201的每一相相对应。通过各个所述滤波电感对每一相提供的电压进行滤波，避免影响后面电路。

请参见图4，本申请另一实施例一种变频空调20，包括上述任一项实施例所述的变频空调整流电路10以及控制器102。所述控制器102分别与所述开关电路100、所述第二桥臂220、所述第四桥臂240和所述第六桥臂260电连接。所述控制器102用于控制所述开关电路100、所述第二桥臂220、所述第四桥臂 240和所述第六桥臂260的导通或关断。

在一个实施例中，当所述控制器102控制所述开关电路100导通时，所述控制器102还用于获取电容300两端的电压并得到母线电压，基于所述母线电压和预设电压控制所述第二桥臂220、所述第四桥臂240和所述第六桥臂260是否工作。

在一个实施例中，所述控制器102可通过电压采样电路获取所述电容300 两端的电压。在一个实施例中，所述电压采样电路可采用传统的采样电路，只要保证能够采集到所述电容300两端的电压即可。在一个实施例中，所述控制器102在得到所述母线电压(所述母线电压即为所述电容300两端的电压)后，可将所述母线电压和预设电压进行比较，并得到比较结果。

若所述比较结果为所述母线电压大于或等于所述预设电压，则所述控制器 102控制所述第二桥臂220、所述第四桥臂240和所述第六桥臂260工作。若所述比较结果为所述母线电压小于所述预设电压，则所述控制器102不控制所述第二桥臂220、所述第四桥臂240和所述第六桥臂260工作。通过上述这种控制逻辑即可实现功率因数校正功能，并可有效的减小谐波分量。

综上所述，本申请将所述三相整流桥200的第一桥臂210、第三桥臂230和第五桥臂250采用不可控桥臂，将第二桥臂220、第四桥臂240和第六桥臂260 采用可控桥臂，同时在每个可控桥臂的两端并联一个续流二极管，采用上述结构可使得所述三相整流桥200在保证具有升压和提高功率因数功能的同时，减少开关器件数量，降低成本；同时与所述开关电路100和所述电容300配合，通过控制器102控制所述开关电路100的导通与断开，从而可实现软启动功能，提高变频空调整流电路10的多功能性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种变频空调整流电路，其特征在于，包括：

开关电路，所述开关电路的输出端用于电连接负载，所述开关电路的控制端用于电连接控制器；

三相整流桥，所述三相整流桥的第一端与用于电连接三相电源，所述三相整流桥的第二端与所述开关电路的输入端电连接，所述三相整流桥的第三端与所述负载电连接；以及

电容，所述电容的第一端与所述开关电路的输出端电连接，所述电容的第二端与所述三相整流桥的第三端电连接；

所述三相整流桥包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、第五桥臂和第六桥臂，所述第一桥臂、所述第三桥臂和所述第五桥臂均为不可控桥臂，所述第二桥臂、所述第四桥臂和所述第六桥臂均为可控桥臂，且每个所述可控桥臂的两端均并联有续流二极管。

2.如权利要求1所述的变频空调整流电路，其特征在于，所述第一桥臂的第一端、所述第三桥臂的第一端和所述第五桥臂的第一端均与所述开关电路的输入端电连接；

所述第一桥臂的第二端和所述第二桥臂的第一端均与所述三相电源的第一相电连接，所述第三桥臂的第二端和所述第四桥臂的第一端均与所述三相电源的第二相电连接，所述第五桥臂的第二端和所述第六桥臂的第一端均与所述三相电源的第三相电连接；

所述第二桥臂的第二端、所述第四桥臂的第二端和所述第六桥臂的第二端均与所述负载电连接，所述第二桥臂的控制端、所述第四桥臂的控制端和所述第六桥臂的控制端均与所述控制器电连接。

3.如权利要求2所述的变频空调整流电路，其特征在于，所述第一桥臂、所述第三桥臂和所述第五桥臂均为第一二极管；

所述第二桥臂、所述第四桥臂和所述第六桥臂均为第一开关管，且每个所述第一开关管的两端均并联有所述续流二极管，每个所述第一开关管的控制端均与所述控制器电连接。

4.如权利要求1所述的变频空调整流电路，其特征在于，所述开关电路包括：

第二开关管，所述第二开关管的输出端与所述负载电连接，所述第二开关管的输入端与所述三相整流桥的第二端电连接，所述第二开关管的控制端与所述控制器电连接。

5.如权利要求4所述的变频空调整流电路，其特征在于，所述开关电路还包括：

第二二极管，所述第二二极管的阳极与所述第二开关管的输出端电连接，所述第二二极管的阴极与所述第二开关管的输入端电连接。

6.如权利要求1所述的变频空调整流电路，其特征在于，还包括：

保护电路，所述保护电路的第一端与所述电容的第一端电连接，所述保护电路的第二端与所述电容的第二端电连接，所述保护电路的控制端与所述控制器电连接。

7.如权利要求6所述的变频空调整流电路，其特征在于，所述保护电路包括：

第三开关管，所述第三开关管的输入端与所述电容的第一端电连接，所述第三开关管的控制端与所述控制器电连接；以及

电阻，所述电阻的第一端与所述第三开关管的输出端电连接，所述电阻的第二端与所述电容的第二端电连接。

8.如权利要求7所述的变频空调整流电路，其特征在于，所述保护电路还包括：

第三二极管，所述第三二极管的阳极与所述第三开关管的输出端电连接，所述第三二极管的阴极与所述第三开关管的输入端电连接。

9.如权利要求1所述的变频空调整流电路，其特征在于，还包括：

滤波电路，串联于所述三相电源和所述三相整流桥的第一端之间。

10.一种变频空调，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的变频空调整流电路；以及

控制器，分别与所述开关电路、所述第二桥臂、所述第四桥臂和所述第六桥臂电连接。

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