專利名稱：空調(diào)起動控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種空調(diào)起動控制電路，具體地說，是一種在空調(diào)起動時(shí)，降低壓縮機(jī)起動時(shí)的工作電壓，使得壓縮機(jī)起動時(shí)沖擊電流變小的控制電路。
背景技術(shù)：
圖1為普通空調(diào)的電氣結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，空調(diào)壓縮機(jī)M的主繞組直接與交流電源Vac構(gòu)成回路。該回路中設(shè)有電源開關(guān)K。副繞組串聯(lián)電容C1后，與交流電源Vac構(gòu)成回路。交流電源Vac可根據(jù)不同額定電壓的壓縮機(jī)進(jìn)行選取。采用上述結(jié)構(gòu)的普通空調(diào)，起動和運(yùn)行時(shí)的電流狀態(tài)如圖2所示。圖中A1表示的是普通空調(diào)起動時(shí)的沖擊電流，A2表示的是普通空調(diào)運(yùn)行時(shí)的額定電流。起動時(shí)沖擊電流A1的值一般都達(dá)到運(yùn)行時(shí)額定電流A2的值的6-7倍，對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊和污染，在起動的瞬間，電網(wǎng)電壓往往會有短時(shí)的下跌，對并聯(lián)在同一電網(wǎng)上的其他電器產(chǎn)生影響，不符合諸如澳洲等許多國家對電網(wǎng)的環(huán)保要求。
為了實(shí)現(xiàn)空調(diào)溫度調(diào)節(jié)的平順，溫度波動小，變頻空調(diào)應(yīng)運(yùn)而生。一些空調(diào)采用變頻器后，起動時(shí)不會有大的沖擊電流。也就是說，變頻空調(diào)技術(shù)也解決了空調(diào)起動電流大的問題。但變頻空調(diào)成本高，技術(shù)復(fù)雜，由于元器件大量增多造成可靠性降低。因此，采用變頻技術(shù)來解決空調(diào)起動時(shí)沖擊電流過大這一技術(shù)問題，就顯得針對性不強(qiáng)，效果不佳。況且，在許多場合，并不需要變頻功能，在這種情況下為了降低起動沖擊電流而使用變頻空調(diào)會造成功能等方面浪費(fèi)。且目前市場上，大部分的空調(diào)還不具備變頻功能，都屬于前述直接起動的空調(diào)，仍然存在起動沖擊電流過大的問題。
新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種空調(diào)起動控制電路，以克服現(xiàn)有的空調(diào)起動時(shí)沖擊電流過大、對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊和污染的技術(shù)問題。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種空調(diào)起動控制電路，包括壓縮機(jī)、第一電容和電源，壓縮機(jī)的副繞組串接第一電容后，與電源構(gòu)成回路；其特點(diǎn)是，該控制電路還包括半導(dǎo)體開關(guān)電路和相應(yīng)的驅(qū)動電路，其內(nèi)設(shè)有的半導(dǎo)體開關(guān)器件，與壓縮機(jī)的主繞組串接后，與電源構(gòu)成回路；CPU，與所述半導(dǎo)體開關(guān)器件驅(qū)動電路相連；起動完成檢測電路，與CPU相連；第二電容；繼電器及其驅(qū)動電路，其內(nèi)設(shè)有的繼電器開關(guān)，串接所述第二電容，與第一電容并聯(lián)；當(dāng)空調(diào)起動時(shí)，繼電器開關(guān)將第二電容與第一電容并聯(lián)；當(dāng)起動完成檢測電路檢測到空調(diào)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，繼電器將第二電容從整個(gè)系統(tǒng)中斷開。
采用上述空調(diào)起動控制電路，在空調(diào)起動時(shí)，半導(dǎo)體開關(guān)器件對加在壓縮機(jī)上的電壓進(jìn)行斬波，并不斷加大導(dǎo)通角，使得加在壓縮機(jī)上的電壓緩慢上升，降低壓縮機(jī)剛起動時(shí)的工作電壓，使得壓縮機(jī)起動時(shí)沖擊電流變?。煌瑫r(shí)在起動過程中加大壓縮機(jī)的起動電容容量，增加壓縮機(jī)的起動力矩，使壓縮機(jī)可以更容易的被起動，進(jìn)一步減小了起動電流。并在空調(diào)起動結(jié)束后將整個(gè)起動附加裝置旁路掉，保證空調(diào)起動結(jié)束后，其電氣結(jié)構(gòu)與不安裝起動附加裝置時(shí)是一樣的。
該控制電路還包括一過零檢測電路，與CPU相連。
繼電器開關(guān)具有一常開觸頭，該觸頭并聯(lián)在半導(dǎo)體開關(guān)器件之間；當(dāng)起動完成后，閉合常開觸頭。這樣，在空調(diào)正常運(yùn)行后，將半導(dǎo)體開關(guān)器件短路，對空調(diào)正常運(yùn)行不帶來任何影響。
也可以不將半導(dǎo)體開關(guān)器件短路，在半導(dǎo)體開關(guān)器件上裝散熱器，以防止半導(dǎo)體開關(guān)器件過熱。
所述CPU電路包括單片機(jī)芯片和低電壓復(fù)位芯片，兩者相連。
所述半導(dǎo)體開關(guān)器件為大功率雙向可控硅。
所述半導(dǎo)體開關(guān)器件為門極可關(guān)斷開關(guān)。


圖1為普通空調(diào)的電氣結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為普通空調(diào)運(yùn)行時(shí)的電流狀態(tài)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的空調(diào)運(yùn)行時(shí)的電流狀態(tài)示意圖；圖4為本實(shí)用新型的空調(diào)起動控制電路的電路框圖；
圖5為本實(shí)用新型的第二實(shí)施例的空調(diào)起動時(shí)的電氣結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實(shí)用新型的第二實(shí)施例的空調(diào)起動完成后的電氣結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本實(shí)用新型的第三實(shí)施例的電氣結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本實(shí)用新型的第四實(shí)施例的空調(diào)起動時(shí)的電氣結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本實(shí)用新型的第四實(shí)施例的空調(diào)起動完成后的電氣結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為圖4中空調(diào)起動控制電路的主電路圖；圖11為圖4中繼電器驅(qū)動部分的電路圖；圖12為圖4中CPU部分的電路圖。
具體實(shí)施方式
下面根據(jù)圖3至圖12，給出本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并予以詳細(xì)描述，使能更好地理解本實(shí)用新型的功能、特點(diǎn)。
圖4為本實(shí)用新型的空調(diào)起動控制電路的電路框圖。如圖所示，空調(diào)起動控制電路包括CPU控制單元、過零檢測模塊、電源、可控硅驅(qū)動模塊、繼電器驅(qū)動模塊?？照{(diào)壓縮機(jī)M的主繞組r端串接大功率雙向可控硅Q后連接電源Vac其中的一極V1，主繞組另一端c端，即與副繞組交接的一端，串接開關(guān)K后連接電源Vac的另一極V2。副繞組s端串接電容C1后連接電源V1極，電容C2通過繼電器與電容C1并聯(lián)在副繞組s端和電源V1極之間。繼電器J1為一只單刀雙擲的繼電器，其常開觸頭并聯(lián)可控硅Q兩端，常閉觸頭NC串聯(lián)在電容C2與電源V1極之間。
起動過程中，繼電器J1的活動觸頭與常閉觸頭NC連接，電容C2與原起動電容C1并聯(lián)，增加了起動力矩?？煽毓鑁在斬波驅(qū)動信號的驅(qū)動下，對壓縮機(jī)M的主繞組電壓進(jìn)行斬波，并逐漸加大導(dǎo)通角，加在壓縮機(jī)M主繞組上的電壓也逐漸上升，此時(shí)壓縮機(jī)平穩(wěn)起動，沖擊電流被限制在2-3倍的額定電流之間。電流狀態(tài)示意如圖3所示。B1是被軟起動器限制住的起動沖擊(浪涌)電流，B2是起動完成后的運(yùn)行(額定)電流。當(dāng)壓縮機(jī)起動后，電流接近額定電流時(shí)，說明起動過程基本完成。繼電器J1的活動觸頭打向常開觸頭NO，將電容C2斷開，同時(shí)將可控硅Q旁路。這樣可以防可控硅Q發(fā)熱，使得工藝簡單，不需要增設(shè)散熱器，器件壽命長。否則電流將始終從可控硅流過，將產(chǎn)生無謂熱量損耗。
接下來參閱圖10至圖12。圖10中顯示了過零檢測電路1，可控硅驅(qū)動電路2、起動完成檢測電路3、電容切換電路4和電源電路5。L，N是交流電源的兩端，S是起動信號線。S線上有電后，接觸器吸合，空調(diào)壓縮機(jī)和空調(diào)起動控制電路的電源接通。過零檢測電路1中的電阻R13是過零檢測電阻，為可控硅的斬波提供時(shí)間基準(zhǔn)?？煽毓栩?qū)動電路2的可控硅Q選用ST公司的BTA系列可控硅。三極管Q4用于根據(jù)CPU的脈沖電平來驅(qū)動可控硅。起動完成后，起動完成檢測電路3將給CPU信號，CPU根據(jù)此信號驅(qū)動繼電器J1。在起動過程中，電容切換電路4的繼電器J1的活動觸頭位于常閉觸頭NC位置，將起動電容C2接入系統(tǒng)，起動完成后，活動觸頭打向常開觸頭NO，將可控硅Q旁路，這樣便可使用一只具有常開常閉觸頭的繼電器J1，完成起動電容容量的切換和對斬波可控硅的旁路功能。電源電路5用了電容降壓方式。圖中穩(wěn)壓管DZ1串接降壓電容C6后再串接防沖擊電阻R16，整個(gè)電路在VCC和地之間產(chǎn)生5V電壓供CPU等芯片工作。本電源為不隔離電源，VCC與市電的一極相連，圖中是與N相連。優(yōu)點(diǎn)是體積小，在功率不太大的場合適用。電源電路5也可以采用變壓器降壓，后面接整流濾波電路的方式；變壓器降壓，后面接整流濾波電路，再加穩(wěn)壓電路的方式；以及使用小型開關(guān)電源產(chǎn)生直流電壓，供控制電路使用的方式等。
圖11為繼電器驅(qū)動電路。本實(shí)施例選用的繼電器線包為220V交流。CPU的relay腳輸出低電平時(shí)，MOC3023導(dǎo)通，繼電器線包上得電，活動觸頭離開常閉觸頭NC，向常開觸頭NO合去。此時(shí)常閉觸頭NC和N之間出現(xiàn)電壓差，此電壓經(jīng)過整流二極管D7、D8、D9、D10整流，電容C3濾波后加在繼電器線包上，(交流繼電器直流驅(qū)動)，確?；顒佑|頭穩(wěn)定吸合在常開觸頭NO上。當(dāng)常閉觸頭NC與N之間有比較大的壓差時(shí)，確保繼電器的活動觸頭不會意外回到常閉觸頭NC，防止燒壞觸頭。斷電后，常閉觸頭NC與N之間的電壓降到比較低時(shí)，繼電器的活動觸頭才會回到常閉觸頭NC。也可以用其他方式驅(qū)動繼電器，例如使用直流線包繼電器，如5V、12V、24V等，用CPU通過三極管驅(qū)動或CPU直接驅(qū)動；或者使用交流線包繼電器，用CPU通過可控硅驅(qū)動。
圖12為CPU部分的電路圖。本實(shí)施采用12C508型號芯片U1，成本低。也可采用其他品牌、型號的單片機(jī)芯片。U2為HT7033低電壓復(fù)位芯片，進(jìn)一步加強(qiáng)整套系統(tǒng)的抗干擾能力。也可換用其他品牌和型號的看門狗芯片。
再次參閱圖10至圖12，說明各部分電路的連接關(guān)系。CPU的芯片U1共有八個(gè)引腳。引腳11接電源VCC，引腳18接地。引腳12連接繼電器驅(qū)動電路的RELAY端，引腳13連接可控硅驅(qū)動電路2的MAIN端。引腳14連接低電壓復(fù)位芯片U2。引腳15連接過零檢測電路1的ZERO端。引腳16、引腳17連接起動完成檢測電路3的P-FINISH端和N-FINISH端。另外，電容切換電路4與繼電器驅(qū)動電路的對應(yīng)COIL1端、COIL2端相連。
前面提供了對較佳實(shí)施例的描述，以使本領(lǐng)域內(nèi)的任何技術(shù)人員可使用或利用本實(shí)用新型。對該較佳實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型原理的基礎(chǔ)上，可以作出各種修改或者變換。例如，本實(shí)用新型的電路的實(shí)質(zhì)在于，起動過程中半導(dǎo)體開關(guān)器件斬波，并不斷加大導(dǎo)通角，并起過程中將電容C2與電容C1并聯(lián)，起動完成后，完成切離電容C2，旁路半導(dǎo)體開關(guān)器件Q的動作。對此，還可以有多種具體實(shí)現(xiàn)方式。
圖5和圖6為采用2個(gè)繼電器分別完成切換電容和旁路可控硅的功能。兩只繼電器J11、J12分別被控制，起動過程中，繼電器J11分，繼電器J12合。起動完成后，繼電器J11合，繼電器J12分。原理及過程與上述具體實(shí)施例一致。
圖7為用可控硅來切換電容不用繼電器旁路可控硅Q，起動完成后直接讓可控硅Q完全導(dǎo)通，相當(dāng)于短路。此時(shí)可控硅Q需要加裝適當(dāng)尺寸的散熱器。Q31為切換電容用的可控硅，起動完成后，可控硅Q31關(guān)斷，將電容C2脫離系統(tǒng)。原理及過程與上述具體實(shí)施例一致。
圖8和圖9為用繼電器旁路可控硅Q，同時(shí)用另一個(gè)可控硅來切換電容。起動過程中，可控硅Q斬波，可控硅Q41導(dǎo)通，將電容C2與電容C1并聯(lián)。起動完成后，繼電器J1合上，旁路可控硅，可控硅Q41關(guān)斷，將電容C2脫離系統(tǒng)。原理及過程與上述具體實(shí)施例一致，是本實(shí)用新型上述詳細(xì)實(shí)施例的等效替代方案。
另外，實(shí)施例中選用ST公司的BTA系列可控硅，也可使用門極可關(guān)斷開關(guān)(GTO)等開關(guān)器件代替，只要是大功率半導(dǎo)體開關(guān)器件即可。也可以將多個(gè)可控硅，GTO并聯(lián)使用，加大其通過電流的能力。應(yīng)當(dāng)理解，這些修改或者變換都不脫離本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種空調(diào)起動控制電路，包括壓縮機(jī)、第一電容和電源，壓縮機(jī)的副繞組串接第一電容后，與電源構(gòu)成回路；其特征在于，該控制電路還包括半導(dǎo)體開關(guān)器件驅(qū)動電路，其內(nèi)設(shè)有的半導(dǎo)體開關(guān)器件，與壓縮機(jī)的主繞組串接后，與電源構(gòu)成回路；CPU，與所述半導(dǎo)體開關(guān)器件驅(qū)動電路相連；起動完成檢測電路，與CPU相連；第二電容；繼電器及其驅(qū)動電路，其內(nèi)設(shè)有的繼電器開關(guān)，串接所述第二電容，與第一電容并聯(lián)；當(dāng)空調(diào)起動時(shí)，繼電器開關(guān)將第二電容與第一電容并聯(lián)；當(dāng)起動完成檢測電路檢測到空調(diào)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，繼電器將第二電容從整個(gè)系統(tǒng)中斷開。
2.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)起動控制電路，其特征在于，該控制電路還包括一過零檢測電路，與CPU相連。
3.如權(quán)利要求1或2所述的空調(diào)起動控制電路，其特征在于，繼電器開關(guān)具有一常開觸頭，該觸頭并聯(lián)在半導(dǎo)體開關(guān)器件兩端；當(dāng)繼電器開關(guān)吸合時(shí)，閉合常開觸頭。
4.如權(quán)利要求3所述的空調(diào)起動控制電路，其特征在于，所述CPU包括單片機(jī)芯片和低電壓復(fù)位芯片，兩者相連。
5.如權(quán)利要求4所述的空調(diào)起動控制電路，其特征在于，所述半導(dǎo)體開關(guān)器件為大功率可控硅。
6.如權(quán)利要求4所述的空調(diào)起動控制電路，其特征在于，所述半導(dǎo)體開關(guān)器件為門極可關(guān)斷開關(guān)。
7.如權(quán)利要求1或2所述的空調(diào)起動控制電路，其特征在于，半導(dǎo)體開關(guān)器件裝有散熱器。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種空調(diào)起動控制電路，包括壓縮機(jī)、第一電容和電源，壓縮機(jī)的副繞組串接第一電容后，與電源構(gòu)成回路；其特點(diǎn)是，該控制電路還包括半導(dǎo)體開關(guān)器件驅(qū)動電路，其內(nèi)設(shè)有的半導(dǎo)體開關(guān)器件，與壓縮機(jī)的主繞組串接后，與電源構(gòu)成回路；CPU，與所述半導(dǎo)體開關(guān)器件驅(qū)動電路相連；起動完成檢測電路，與CPU相連；第二電容；繼電器驅(qū)動電路，其內(nèi)設(shè)有的繼電器開關(guān)，串接所述第二電容，與第一電容并聯(lián)；當(dāng)空調(diào)起動時(shí)，繼電器常閉觸頭閉合；當(dāng)起動完成檢測電路檢測到空調(diào)起動完成處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，繼電器吸合，常開觸頭閉合。采用上述結(jié)構(gòu)的空調(diào)起動控制電路，可將空調(diào)起動時(shí)的沖擊電流限制在額定電流的2－3倍。
文檔編號H02P1/16GK2812399SQ20052004349
公開日2006年8月30日 申請日期2005年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月15日
發(fā)明者張泊櫓, 蘇錦亮, 王琳 申請人:上海維普電器電子有限公司