CN219018472U - 一种pfc三相相序自动保护启动装置和空调 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种PFC三相相序自动保护启动置和空调，其中，PFC三相相序自动保护启动装置中的相序保护器用于将原始三相电接入PFC模块，并在原始三相电相序与机组预设相序不同的情况下，进行短路；PFC模块还连接有原始三相电；PFC模块用于对原始三相电进行相序调整，并向电压比较模块输出调整后三相电；电压比较模块用于比较调整后三相电的两两电压，并将得到的电位信号输出至数字信号处理模块；数字信号处理模块根据电位信号控制PFC模块停止进行相序调整，并控制相序保护器闭合，且停止进行短路。通过本申请，克服了相关技术中存在的人为更换三相电插头位置，才可以实现三相电压相序的调整，容易出现造成触电等危险的技术问题。

Description

一种PFC三相相序自动保护启动装置和空调

技术领域

本申请涉及电路设计技术领域，尤其涉及一种PFC三相相序自动保护启动置和空调。

背景技术

三相交流电是电能的一种输送形式，简称为三相电。三相交流电源，是由三个频率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流电势组成的电源。三相交流电的用途很多，工业中大部分的交流用电设备，例如电动机，都采用三相交流电。

由于三相电相位差为120°，以实验台机组为例，实验台机组上电经常因为三相电相序错位导致机组启动失败，需要手动不断重新接入三相电相序位置，只有调整到正确的相序位置，机组才会正常启动，且相关技术中，需要人为去更换三相电插头位置，才可以实现三相电压相序的调整，容易出现造成触电等危险。

因此，相关技术中存在人为更换三相电插头位置，才可以实现三相电压相序的调整，容易出现造成触电等危险的技术问题。

实用新型内容

本申请提供了一种PFC三相相序自动保护启动置和空调，以至少解决相关技术中存在人为更换三相电插头位置，才可以实现三相电压相序的调整，容易出现造成触电等危险的问题。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种PFC三相相序自动保护启动装置，包括：相序保护器、PFC模块、电压比较模块以及数字信号处理模块；

所述相序保护器用于将原始三相电接入所述PFC模块，并在所述原始三相电相序与机组预设相序不同的情况下，进行短路；

所述PFC模块还接入有所述原始三相电；

所述PFC模块、电压比较模块以及数字信号处理模块两两之间相互连接；

所述PFC模块用于对所述原始三相电进行相序调整，并向所述电压比较模块输出调整后三相电；

所述电压比较模块用于比较所述调整后三相电的两两电压，得到电位信号，并将所述电位信号输出至所述数字信号处理模块；

所述数字信号处理模块在根据所述电位信号确定所述调整后三相电的相序差满足预设要求，且所述调整后三相电相序与所述机组预设相序相同的情况下，控制所述PFC模块停止进行相序调整，并控制所述相序保护器闭合，且停止进行短路。

可选地，如前述的装置，所述电压比较模块包括：三个电压比较子模块；

对于每个电压比较子模块，所述每个电压比较子模块输入端输入有两相电压，用于对所述两相电压的电位进行比较，得到用于指示电位差的电位信号，并将所述电位信号输出值所述数字信号处理模块。

可选地，如前述的装置，所述电压比较子模块包括：电压比较器、下拉电阻、电容以及电阻；

所述下拉电阻的一端连至所述电压比较器的out端，另一端连至所述电压比较器的GND端；

所述电容的一端连至所述电压比较器的V+端，另一端连至所述电压比较器的GND端；

所述电阻的一端连至所述电压比较器的V+端，另一端连至所述电压比较器的GND端。

可选地，如前述的装置，还包括与所述相序保护器相互并联的滤波器；

所述PFC模块还接入有所述原始三相电，包括：所述PFC模块通过所述滤波器接入所述原始三相电。

可选地，如前述的装置，还包括驱动IPM模块；

所述驱动IPM模块与所述PFC模块连接，用于获取来自于所述PFC的所述调整后三相电；

所述驱动IPM模块还与所述数字信号处理模块连接，用于在所述数字信号处理模块的控制下启动。

可选地，如前述的装置，还包括电流传感器；

所述电流传感器设于所述驱动IPM模块与所述PFC模块之间，用于将所述PFC模块输出的电压完整输出至所述驱动IPM模块，并使所述驱动IPM模块与所述PFC模块不共地。

可选地，如前述的装置，所述电流传感器还与所述数字信号处理模块连接；

所述电流传感器将检测到的电流的电流值反馈至所述数字信号处理模块；

所述数字信号处理模块在所述驱动IPM启动状态前，根据所述电流值控制所述PFC模块按照输出电压的电压波形对所述电流的波形进行整流，以提高功率因素。

可选地，如前述的装置，所述数字信号处理模块根据所有所述电位信号，识别得到每相电压的矢量值，根据所述每相电压的矢量值得到所述调整后三相电的调整后相序，并根据所述调整后相序得到所述相序差。

可选地，如前述的装置，所述PFC模块采用IPM模块实现。

根据本申请实施例的另一个方面，还提供了一种空调，包括如前任一项中所述的PFC三相相序自动保护启动装置。

本申请提供一种PFC三相相序自动保护启动置和空调，其中，PFC三相相序自动保护启动装置，包括：相序保护器、PFC模块、电压比较模块以及数字信号处理模块；所述相序保护器用于将原始三相电接入所述PFC模块，并在所述原始三相电相序与机组预设相序不同的情况下，进行短路；所述PFC模块还连接有所述原始三相电；所述PFC模块、电压比较模块以及数字信号处理模块两两之间相互连接；所述PFC模块用于对所述原始三相电进行相序调整，并向所述电压比较模块输出调整后三相电；所述电压比较模块用于比较所述调整后三相电的两两电压，得到电位信号，并将所述电位信号输出至所述数字信号处理模块；所述数字信号处理模块在根据所述电位信号确定所述调整后三相电的相序差满足预设要求，且所述调整后三相电相序与所述机组预设相序相同的情况下，控制所述PFC模块停止进行相序调整，并控制所述相序保护器闭合，且停止进行短路。在本申请实施例中，原始三相电相序可以在确定原始三相电的相序与机组预设相序不同的情况下，进行短路，进而对机组进行保护，并且还通过设置PFC模块对原始三相电进行相序调整，并向电压比较模块输出调整后三相电，电压比较模块比较调整后三相电的两两电压的电位信号，并将电位信号输出至数字信号处理模块；数字信号处理模块在根据电位信号确定调整后三相电的相序差满足预设要求，且调整后三相电相序与机组预设相序相同的情况下，控制PFC模块停止进行相序调整，并控制相序保护器闭合，且停止进行短路；从而可以达到自动对原始三相电的相序进行调整，以将其调整为适应于机组的三相电，从而克服了相关技术中存在的人为更换三相电插头位置，才可以实现三相电压相序的调整，容易出现造成触电等危险的技术问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本申请实施例的一种可选的PFC三相相序自动保护启动装置的结构框图；

图2是根据本申请实施例的一种可选的PFC三相相序自动保护启动装置的电路示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

在相关技术中，只有三相电位差互为120度时，L1、L2、L3三相电输入到机组(例如，空调机组)中，机组才可以正常运行。当三相电的相序错位时，此时三相电通过滤波器输入到驱动板中，但此时主控板会检测出相序错位进行保护并报出故障，机组无法正常启动，需要人为更换三相电相序。

为了克服上述需要人为更换三相电相序的技术问题，本实施例提供一种如图1以及图2所示的PFC三相相序自动保护启动装置，包括：相序保护器1、PFC模块2、电压比较模块3以及数字信号处理模块4；

相序保护器又称呼为相序继电器是控制继电器的一种，能自动相序识别的保护继电器，避免一些特殊机电设备因为电源相序接反后(三根火线顺序接反)导致电机反转从而导致事故或设备损坏。在本实施例中，相序保护器1优选为三开二路的相序保护器。

PFC即为Power Factor Correction，功率因数校正。

数字信号处理模块4即为DSP(Digital Signal Processing)芯片，DSP即数字信号处理技术，DSP芯片即指能够实现数字信号处理技术的芯片。DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。

相序保护器1用于将原始三相电接入PFC模块2，并在原始三相电相序与机组预设相序不同的情况下，进行短路；

PFC模块2还连接有原始三相电；

也就是说，PFC模块2既通过相序保护器1接入原始三相电，也同时在未通过相序保护器1的情况下连接有原始三相电。PFC模块2在未通过相序保护器1的情况下连接有原始三相电，进而可以获取原始的电位信息，以提供进行相序调整的依据，并得到与机组预设相序相同的电位。

原始三相电可以是电网供电得到的三相电，即，未经处理的三相电。

并且，通过设置相序保护器1，可以当相序保护器1发现相序不对时，相序保护器1形成短路，保护机组中的压缩机，停止压缩机转子。待相序正确时，相序保护器闭合，开始工作。

在本实施例中，机组可以是空调机组。

PFC模块2、电压比较模块3以及数字信号处理模块4两两之间相互连接；

可选的，PFC模块2、电压比较模块3以及数字信号处理模块4两两之间采用电连接的方式相互连接。

PFC模块2可以通过abc三路输出值电压比较模块3，电压比较模块3用于对输入的三相电中的每两相进行比较。例如：a相b相，a相c相，c相b相。

PFC模块2用于对原始三相电进行相序调整，并向电压比较模块3输出调整后三相电。

调整后三相电即为PFC模块2对原始三相电进行相序调整之后得到的三相电。

电压比较模块3用于比较调整后三相电的两两电压，得到电位信号，并将电位信号输出至数字信号处理模块4；

数字信号处理模块4在根据电位信号确定调整后三相电的相序差满足预设要求，且调整后三相电相序与机组预设相序相同的情况下，控制PFC模块2停止进行相序调整，并控制相序保护器1闭合，且停止进行短路。

通过本实施例中的装置，原始三相电相序可以在确定原始三相电的相序与机组预设相序不同的情况下，进行短路，进而对机组进行保护，并且还通过设置PFC模块对原始三相电进行相序调整，并向电压比较模块输出调整后三相电，电压比较模块比较调整后三相电的两两电压的电位信号，并将电位信号输出至数字信号处理模块；数字信号处理模块在根据电位信号确定调整后三相电的相序差满足预设要求，且调整后三相电相序与机组预设相序相同的情况下，控制PFC模块停止进行相序调整，并控制相序保护器闭合，且停止进行短路；从而可以达到自动对原始三相电的相序进行调整，以将其调整为适应于机组的三相电，从而克服了相关技术中存在的人为更换三相电插头位置，才可以实现三相电压相序的调整，容易出现造成触电等危险的技术问题。

作为一种可选的实施方式，如图1以及图2所示，如前述的装置，电压比较模块3包括：三个电压比较子模块；

对于每个电压比较子模块，每个电压比较子模块输入端输入有两相电压，用于对两相电压的电位进行比较，得到用于指示电位差的电位信号，并将电位信号输出值数字信号处理模块4。

例如，在存在L1电压比较子模块、L2电压比较子模块、L3电压比较子模块的情况下，其中一种可选的进行电位信号输出的方法为：

L1电压比较子模块对a相和b相的电位进行比较，得到电位信号1；

L2电压比较子模块对a相和c相的电位进行比较，得到电位信号2；

L3电压比较子模块对c相和b相的电位进行比较，得到电位信号3；

此外，还可以是其他比较方式，在此不一一进行列举。

作为一种可选的实施方式，如图1以及图2所示，如前述的装置，电压比较子模块包括：电压比较器、下拉电阻、电容以及电阻；

下拉电阻的一端连至电压比较器的out端，另一端连至电压比较器的GND端；

电容的一端连至电压比较器的V+端，另一端连至电压比较器的GND端；

优选的，电容采用聚酯电容。

聚酯电容是用两片金属箔做电极，夹在极薄绝缘介质中，卷成圆柱形或者扁柱形芯子，介质是涤纶。聚酯薄膜电容的介电常数较高，体积小，容量大，稳定性较好，适宜做旁路电容。通过采用聚酯电容，进而可以提高装置整体的稳定性以及降低装置体积。

电阻的一端连至电压比较器的V+端，另一端连至电压比较器的GND端。

优选的，电阻采用金属膜电阻。

金属膜电阻是迄今为止应用较为广泛的电阻，其精度高，性能稳定，结构简单轻巧。在电子行业和高精度要求下的军事航天等领域发挥不可忽视的作用。通过采用金属膜电阻，可以简化装置的结构，降低重量，并且可以提升稳定性以及精度。

并且，对于每个电压比较子模块来说，都采用本实施例中方法实现。

作为一种可选的实施方式，如图1以及图2所示，如前述的装置，还包括与相序保护器1相互并联的滤波器5；

PFC模块2还接入有原始三相电，包括：PFC模块2通过滤波器5连接有原始三相电。

通过本实施例中的设置滤波器5，可以有效过滤掉原始三相电中的干扰，便于后续进行相序调节可以更加准确。

作为一种可选的实施方式，如图1以及图2所示，如前述的装置，还包括驱动IPM模块6；

驱动IPM模块6与PFC模块2连接，用于获取来自于PFC的调整后三相电；

驱动IPM模块6还与数字信号处理模块4连接，用于在数字信号处理模块4的控制下启动。

驱动IPM模块6可以是用于驱动机组运行的模块。

IPM模块即为Intelligent Power Module的缩写，即为智能功率模块。

通过本实施例中的方法，从而驱动IPM模块6可以获取PFC模块2进行相位转换后的调整后三相电，并且可以通过数字信号处理模块4对驱动IPM模块6控制，并启动，从而达到驱动机组运行的目的。

作为一种可选的实施方式，如图1以及图2所示，如前述的装置，还包括电流传感器7；

电流传感器7设于驱动IPM模块6与PFC模块2之间，用于将PFC模块2输出的电压完整输出至驱动IPM模块6，并使驱动IPM模块6与PFC模块2不共地。

从而可以通过设置电流传感器，将PFC模块输出的电压完整输出至驱动IPM模块，并有效避免PM模块与PFC模块共地而导致烧毁的情况。

作为一种可选的实施方式，如图1以及图2所示，如前述的装置，电流传感器7还与数字信号处理模块4连接；

电流传感器7将检测到的电流的电流值反馈至数字信号处理模块4；

数字信号处理模块4在驱动IPM启动状态前，根据电流值控制PFC模块2按照输出电压的电压波形对电流的波形进行整流，以提高功率因素。

从而可以在机组未进入稳态时，PFC模组就可以调节电流，和三相电压相序调节同步，使其进入工作状态下时间减少，并大大提高功率因数，增加有用功率。

作为一种可选的实施方式，如图1以及图2所示，如前述的装置，数字信号处理模块4根据所有电位信号，识别得到每相电压的矢量值，根据每相电压的矢量值得到调整后三相电的调整后相序，并根据调整后相序得到相序差。

作为一种可选的实施方式，如图1以及图2所示，如前述的装置，PFC模块2采用IPM模块实现。

如下所述，提供一种应用前述任一PFC三相相序自动保护启动装置的电位调整方法，包括：

可以先通过DSP(即，数字信号处理模块)中的软件程序判定，当触发相序保护时，原始三相电在驱动板的PFC整流过程中，L1、L2、L3三相电在IPM外围电路中不断转换原始三相电相序，通过排列组合的方式，通过电压比较模块和软件程序判定每2S检测一次，直到调整后三相电的相序差为120度，机组无故障(机组可以在相序错误的情况下报出对应的用于指示相序错误的故障代码)报出相序正确机组可以进入工作模式为止。外围电路通过新增比较运放器、继电器、聚酯电容、金属膜电阻、以及下拉电阻等元器件，获取两两电压差得到电位信号，将电位信号传到DSP，当电压值的矢量值小于软件设定值时，两两相位之间进行相序互换，不断通过比较三相电相序，直到使其三相电相序正确。

在输入三相电到驱动IPM模块前会增加一个PFC整流模组(即，前述的PFC模块)，在驱动IPM模块进入启动状态前，DSP接收IPM前端电流传感器(即，位于驱动IPM模块与PFC模块之间的电流传感器)的反馈，DSP控制PFC整流模块对电流进行调节，使其接近电压波形，提高功率因数，增加有用功率，机组由于功率P大大提高，会更快进入启动。此新型电路在工作时，三相电压相序调换和PFC功率因数调节同步进行，二者的时间差为几ms到十几ms之间，避免了三相电相序已经正确后，电流和电压之间还存在较大的相序差，有用功率降低的情况，从而，机组进入启动状态的时间可以大大缩短。

根据本申请实施例的另一个方面，还提供了一种空调，包括如前任一项中的PFC三相相序自动保护启动装置。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种PFC三相相序自动保护启动装置，其特征在于，包括：相序保护器、PFC模块、电压比较模块以及数字信号处理模块；

所述相序保护器用于将原始三相电接入所述PFC模块，并在所述原始三相电相序与机组预设相序不同的情况下，进行短路；

所述PFC模块还接入有所述原始三相电；

所述PFC模块、电压比较模块以及数字信号处理模块两两之间相互连接；

所述PFC模块用于对所述原始三相电进行相序调整，并向所述电压比较模块输出调整后三相电；

所述电压比较模块用于比较所述调整后三相电的两两电压，得到电位信号，并将所述电位信号输出至所述数字信号处理模块；

所述数字信号处理模块在根据所述电位信号确定所述调整后三相电的相序差满足预设要求，且所述调整后三相电相序与所述机组预设相序相同的情况下，控制所述PFC模块停止进行相序调整，并控制所述相序保护器闭合，且停止进行短路。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压比较模块包括：三个电压比较子模块；

对于每个电压比较子模块，所述每个电压比较子模块输入端输入有两相电压，用于对所述两相电压的电位进行比较，得到用于指示电位差的电位信号，并将所述电位信号输出值所述数字信号处理模块。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电压比较子模块包括：电压比较器、下拉电阻、电容以及电阻；

所述下拉电阻的一端连至所述电压比较器的out端，另一端连至所述电压比较器的GND端；

所述电容的一端连至所述电压比较器的V+端，另一端连至所述电压比较器的GND端；

所述电阻的一端连至所述电压比较器的V+端，另一端连至所述电压比较器的GND端。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括与所述相序保护器相互并联的滤波器；

所述PFC模块还接入有所述原始三相电，包括：所述PFC模块通过所述滤波器接入所述原始三相电。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括驱动IPM模块；

所述驱动IPM模块与所述PFC模块连接，用于获取来自于所述PFC的所述调整后三相电；

所述驱动IPM模块还与所述数字信号处理模块连接，用于在所述数字信号处理模块的控制下启动。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括电流传感器；

所述电流传感器设于所述驱动IPM模块与所述PFC模块之间，用于将所述PFC模块输出的电压完整输出至所述驱动IPM模块，并使所述驱动IPM模块与所述PFC模块不共地。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述电流传感器还与所述数字信号处理模块连接；

所述电流传感器将检测到的电流的电流值反馈至所述数字信号处理模块；

所述数字信号处理模块在所述驱动IPM启动状态前，根据所述电流值控制所述PFC模块按照输出电压的电压波形对所述电流的波形进行整流。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数字信号处理模块根据所有所述电位信号，识别得到每相电压的矢量值，根据所述每相电压的矢量值得到所述调整后三相电的调整后相序，并根据所述调整后相序得到所述相序差。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述PFC模块采用IPM模块实现。

10.一种空调，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项中所述的PFC三相相序自动保护启动装置。

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