功率連續(xù)可調(diào)電加熱系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電加熱裝置，特別涉及功率連續(xù)可調(diào)電加熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在冷暖空調(diào)以及電暖器等電器產(chǎn)品中均有不同形式電加熱作為主要或輔助發(fā)熱器具，制熱可以通過熱栗空調(diào)，也可以直接使用電加熱器來實(shí)現(xiàn)，抑或二者兼而有之。其中電加熱一般是以投入或不投入方式為主，以空調(diào)熱栗工作為例，如1000W電加熱有開或不開兩種狀態(tài)，電加熱有機(jī)械式溫控器和熔斷器保護(hù)?？照{(diào)內(nèi)機(jī)出風(fēng)結(jié)構(gòu)一般采用塑料件，由于空調(diào)熱栗本身具有較大制熱能力輸出，隨著室內(nèi)溫度升高，疊加電加熱溫升后，在有些工況下空調(diào)出風(fēng)溫度會(huì)超過塑料變形溫度，因此需要退出(切斷)電加熱。比如制熱時(shí)，空調(diào)室內(nèi)機(jī)盤管溫度低于45度時(shí)，開啟電加熱，當(dāng)室內(nèi)機(jī)盤管溫度高于55度時(shí)退出電加熱。由于電加熱退出會(huì)導(dǎo)致出風(fēng)溫度以及制熱量有明顯下降，對(duì)室內(nèi)溫度產(chǎn)生較大波動(dòng)，會(huì)使舒適性大大下降?，F(xiàn)有電加熱選擇由于受制于運(yùn)行機(jī)型實(shí)際情況，一般不能選擇過大，否則會(huì)容易導(dǎo)致電加熱本身保護(hù)，很容易退出電加熱。由于電加熱自身機(jī)械式溫控器是雙金屬觸點(diǎn)，開閉次數(shù)有限，容易導(dǎo)致電加熱本身斷路，從而失效。為避免出現(xiàn)電加熱本身溫控器失效問題，一般考慮電加熱工作范圍會(huì)增加很多極限工況測試，在眾多測試結(jié)果選擇最保險(xiǎn)的電加熱運(yùn)行溫度范圍，從而形成電加熱運(yùn)行控制規(guī)律，即電加熱最小運(yùn)行范圍，大大制約電加熱投入情況。
[0003]目前市場上的家用空調(diào)(掛機(jī)或柜機(jī))均采用將不可調(diào)功率電加熱管輸出功率的控制系統(tǒng)和方法來提高加熱效果。制熱時(shí)當(dāng)室內(nèi)盤管溫度或空調(diào)進(jìn)風(fēng)口溫度低于一定值時(shí)，開啟電加熱，達(dá)到一定值關(guān)掉電加熱，即電加熱的功率不可調(diào)。但存在的問題有:由于我國地域遼闊，晝夜溫差較大；同時(shí)由于熱栗系統(tǒng)和電加熱開啟，室內(nèi)溫度會(huì)逐漸升高，隨室外溫度下降，室內(nèi)溫度升高，熱栗系統(tǒng)壓力差變大，熱栗能力逐步降低，在室溫最后提升或維持主要依靠電加熱投入，但此時(shí)由于溫度疊加，很容易達(dá)到保護(hù)和退出電加熱條件，此時(shí)如果能適當(dāng)調(diào)節(jié)和降低電加熱工作功率，使之不會(huì)觸發(fā)保護(hù)，達(dá)到提升或維持室內(nèi)溫度的作用。熱栗空調(diào)用戶需要這樣一款空調(diào)在溫度高的地方，電加熱投入功率比較低，在溫度低的地方，電加熱投入功率比較高；這樣能滿足用戶對(duì)于室溫穩(wěn)定舒適性要求。目前的市場，還沒有解決上述的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種功率連續(xù)可調(diào)電加熱系統(tǒng)及其控制方法以實(shí)現(xiàn)根據(jù)當(dāng)前溫度與目標(biāo)溫度之間的差值變化，實(shí)時(shí)調(diào)整加熱裝置的功率輸出，從而達(dá)到提尚制熱舒適度、提尚空調(diào)能效、提尚廣品壽命及降低能耗的效果。
[0005]本發(fā)明解決所述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是，功率連續(xù)可調(diào)電加熱系統(tǒng)，包括電加熱電路、電源模塊、電壓檢測單元、占空比計(jì)算單元及占空比調(diào)制電路，所述電壓檢測單元分別與電源模塊及占空比計(jì)算單元連接，占空比計(jì)算單元與占空比調(diào)制電路連接，占空比調(diào)制電路與電源模塊連接，電源模塊與電加熱電路連接；
[0006]所述電壓檢測單元，用于檢測電源模塊的實(shí)時(shí)輸入電壓值，并將其傳輸給占空比計(jì)算單元；
[0007]所述占空比計(jì)算單元，用于根據(jù)電源模塊的實(shí)時(shí)輸入電壓值及電加熱電路限度最大功率值，計(jì)算出實(shí)時(shí)功率差，實(shí)時(shí)功率差計(jì)算出實(shí)時(shí)占空比，所述實(shí)時(shí)功率差與實(shí)時(shí)占空比成正比；并將實(shí)時(shí)占空比傳輸給占空比調(diào)制電路；
[0008]所述占空比調(diào)制電路，用于根據(jù)實(shí)時(shí)占空比調(diào)制電源模塊的輸出功率。
[0009]具體的，還包括人機(jī)交互模塊，人機(jī)交互模塊與占空比計(jì)算單元連接；
[0010]所述人機(jī)交互模塊，用于接收用戶輸入目標(biāo)溫度，并根據(jù)目標(biāo)溫度計(jì)算出目標(biāo)功率，所述目標(biāo)溫度與目標(biāo)功率成正比；
[0011]當(dāng)目標(biāo)功率大于電加熱電路限度最大功率值時(shí)，占空比計(jì)算單元，用于根據(jù)電源模塊的實(shí)時(shí)輸入電壓值及電加熱電路限度最大功率值，計(jì)算出實(shí)時(shí)功率差，實(shí)時(shí)功率差計(jì)算出實(shí)時(shí)占空比，所述實(shí)時(shí)功率差與實(shí)時(shí)占空比成正比；并將實(shí)時(shí)占空比傳輸給占空比調(diào)制電路；
[0012]當(dāng)目標(biāo)功率小于電加熱電路限度最大功率值時(shí)，所述占空比計(jì)算單元，用于根據(jù)電源模塊的實(shí)時(shí)輸入電壓值及目標(biāo)功率，計(jì)算出實(shí)時(shí)功率差，實(shí)時(shí)功率差計(jì)算出實(shí)時(shí)占空比，所述實(shí)時(shí)功率差與實(shí)時(shí)占空比成正比；并將實(shí)時(shí)占空比傳輸給占空比調(diào)制電路。
[0013]具體的，還包括溫度傳感器一，所述溫度傳感器一與占空比計(jì)算單元連接；
[0014]所述溫度傳感器一，用于檢測電加熱電路實(shí)時(shí)溫度，并將其傳輸給占空比計(jì)算單元;
[0015]所述占空比計(jì)算單元，用于根據(jù)電加熱電路實(shí)時(shí)溫度與目標(biāo)溫度計(jì)算出實(shí)時(shí)溫差，并根據(jù)實(shí)時(shí)溫差結(jié)合實(shí)時(shí)輸入電壓值及實(shí)時(shí)功率差計(jì)算出實(shí)時(shí)占空比，所述實(shí)時(shí)占空比與實(shí)時(shí)溫差及實(shí)時(shí)功率差成正比；
[0016]所述占空比調(diào)制電路，用于根據(jù)實(shí)時(shí)占空比調(diào)制電源模塊的輸出功率。
[0017]具體的，還包括溫度傳感器二，所述溫度傳感器二與占空比計(jì)算單元連接；
[0018]所述溫度傳感器二，用于檢測電加熱電路溫度，并將其傳輸給占空比計(jì)算單元；
[0019]所述占空比計(jì)算單元，用于將電加熱電路溫度與預(yù)設(shè)的電加熱電路溫度上限值進(jìn)行比較，當(dāng)電加熱電路溫度高于預(yù)設(shè)的電加熱電路溫度上限值時(shí)，系統(tǒng)按預(yù)設(shè)的降低幅值降低當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行占空比值；
[0020]還用于將電加熱電路溫度與預(yù)設(shè)的電加熱電路溫度下限值進(jìn)行比較，當(dāng)電加熱電路溫度低于加熱部件溫度下限值時(shí)，系統(tǒng)按預(yù)設(shè)的上升幅值加大當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行占空比值。
[0021]具體的，所述電加熱電路包括熱熔斷體一、U型加熱管一、溫控器一、熱熔斷體二、U型加熱管二及溫控器二，所述熱熔斷體一的一端與交流電源的火線端連接，熱熔斷體一的另一端與U型加熱管一的一端連接，U型加熱管一的另一端與溫控器一的一端連接，溫控器一的另一端與溫控器二的一端分別與交流電源的零線端連接，溫控器二的另一端與U型加熱管二的一端連接，U型加熱管二的另一端與熱熔斷體二的一端連接，熱熔斷體二的另一端與交流電源的火線端連接。
[0022]具體的，所述電源模塊為交流電源，所述占空比調(diào)制電路包括雙向可控硅、雙向可控硅驅(qū)動(dòng)控制單元及電阻一，所述電阻一的一端與交流電源的火線端連接，電阻一的另一端與雙向可控娃的一端連接，雙向可控娃的另一端與交流電源的零線端連接，雙向可控娃驅(qū)動(dòng)控制單元分別與雙向可控娃的控制端及占空比計(jì)算單元連接。
[0023]具體的，所述雙向可控硅驅(qū)動(dòng)控制單元對(duì)雙向可控硅的控制頻率為交流電源工作頻率的兩倍。
[0024]具體的，所述電源模塊為直流電源，所述占空比調(diào)制電路包括絕緣柵雙極型晶體管一、絕緣柵雙極型晶體管二、電容、電感一、電阻三、二極管一、二極管二、二極管三、二極管四、二極管五、PFC控制器、絕緣柵雙極型晶體管驅(qū)動(dòng)控制單元，所述絕緣柵雙極型晶體管驅(qū)動(dòng)控制單元分別與占空比計(jì)算單元及絕緣柵雙極型晶體管一的柵極連接，絕緣柵雙極型晶體管一的發(fā)射極分別與電容的一端、絕緣柵雙極型晶體管二的發(fā)射極、二極管一的正極及二極管二的正極連接，二極管一的負(fù)極分別與交流電源的火線端及二極管三的正極連接，二極管二的負(fù)極分別與交流電源的零線端及二極管四的正極連接，二極管四的負(fù)極分別與二極管三的負(fù)極及電感一的一端連接，電感一的另一端分別與絕緣柵雙極型晶體管二的集電極及二極管五的正極連接，絕緣柵雙極型晶體管二的柵極與PFC控制器連接，二極管五的負(fù)極分別與電容的另一端及電阻三的一端連接，電阻三的另一端與絕緣柵雙極型晶體管一的集電極連接。
[0025]具體的，還包括保護(hù)模塊；
[0026]所述保護(hù)模塊，預(yù)設(shè)有占空比變化閾值，用于檢測裝置當(dāng)前運(yùn)行占空比值與占空比計(jì)算單元計(jì)算出的下一時(shí)刻占空比值進(jìn)行比較，若當(dāng)前占空比值與下一時(shí)刻占空比值的差值大于預(yù)設(shè)的占空比變化閾值，占空比調(diào)制電路根據(jù)下一時(shí)刻占空比值調(diào)制電源模塊的輸出功率，否則占空比調(diào)制電路保持當(dāng)前運(yùn)行占空比值。
[0027]具體的，還包括溫度傳感器三及報(bào)警模塊；
[0028]所述溫度傳感器三設(shè)置于電加熱電路上，并與報(bào)警模塊連接；
[0029]所述溫度傳感器三，用于檢測電加熱電路的實(shí)時(shí)溫度，并將其傳輸給報(bào)警模塊；
[0030]所述報(bào)警模塊，用于將溫度傳感器三檢測到的電加熱電路的實(shí)時(shí)溫度與預(yù)設(shè)的報(bào)警溫度下限值進(jìn)行比較，當(dāng)實(shí)時(shí)溫度高于預(yù)設(shè)的報(bào)警溫度下限值時(shí)進(jìn)行報(bào)警，否則不動(dòng)作。
[0031]用于上述任意一項(xiàng)所述的功率連續(xù)可調(diào)電加熱裝置的控制方法，包括以下步驟:
[0032]步驟1、系統(tǒng)檢測實(shí)時(shí)輸出電壓值及電加熱電路限度最大功率值；
[0033]步驟2、系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)輸入電壓值及電加熱電路限度最大功率值，計(jì)算出實(shí)時(shí)功率差，實(shí)時(shí)功率差計(jì)算出實(shí)時(shí)占空比，所述實(shí)時(shí)功率差與實(shí)時(shí)占空比成正比；
[0034]步驟3、系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)占空比調(diào)制電源模塊的輸出功率。
[0035]具體的，所述步驟2中還包括以下步驟:
[0036]步驟21、系統(tǒng)接收用戶輸入目標(biāo)溫度，并根據(jù)目標(biāo)溫度計(jì)算出目標(biāo)功率，所述目標(biāo)溫度與目標(biāo)功