專利名稱：一種直流變頻空調(diào)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及空調(diào)器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說是涉及一種直流變頻空調(diào)器。
背景技術(shù)：
隨著變頻空調(diào)產(chǎn)品的普及，我國(guó)作為家用空調(diào)器的制造和銷售大國(guó)，變頻空調(diào)器也以其優(yōu)異的性能和良好的性價(jià)比在世界各地占有越來(lái)越多的市場(chǎng)份額。由于變頻空調(diào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)為適合國(guó)內(nèi)電網(wǎng)使用，國(guó)內(nèi)電網(wǎng)電壓為220V，而部分海外市場(chǎng)如美國(guó)、日本等地區(qū)的電網(wǎng)電壓為110V，因此，出口到這些地區(qū)的空調(diào)器，就需要配備一臺(tái)110V-220V轉(zhuǎn)換升壓變壓器，該變壓器初級(jí)直接接入用戶插座，經(jīng)過升壓后次級(jí)輸出插座電壓即為220V，普通的 220V空調(diào)器就可以直接插在次級(jí)輸出插座上使用。但是，電流通過變壓器時(shí)會(huì)產(chǎn)生電磁輻射與噪聲、功率損耗較大，而且該方案成本普遍較高，嚴(yán)重影響了變頻空調(diào)器在這些地區(qū)的市場(chǎng)占有率和產(chǎn)品竟?fàn)幜?。中?guó)專利申請(qǐng)?zhí)朲L200820027383公開了一種可以將低壓交流轉(zhuǎn)換輸出較鎬頭的直流電壓的變頻空調(diào)器，該變頻空調(diào)器通過橋式整流和升壓電路，電解電容El并聯(lián)在二極管D2兩端，電解電容E2并聯(lián)在二極管D4兩端，但該方案存在以下明顯缺點(diǎn)1)橋式整流中任意一個(gè)二極管損壞，該電路就無(wú)法正常工作；2)無(wú)功率因數(shù)校正電路，功率因數(shù)會(huì)非常之低，諧波電流大，整機(jī)能耗增加；幻無(wú)電壓泵升功能，若輸入電壓下降，輸出直流電壓急劇下降，電壓適應(yīng)能力差；4)前級(jí)無(wú)必須的濾波級(jí)，抗干擾能力差。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種能使用常規(guī)高壓變頻壓縮機(jī)以及普通高壓直流電機(jī)適用于低壓電源的的高效節(jié)能型直流變頻空調(diào)器。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種直流變頻空調(diào)器，包括變頻驅(qū)動(dòng)器、與所述變頻驅(qū)動(dòng)器相連接的變頻壓縮機(jī)，還包括全波倍壓整流電路、升壓PFC電路和濾波電路， 所述全波倍壓整流電路的輸出端連接升壓PFC電路，所述升壓PFC電路的輸出端連接濾波電路，所述濾波電路包括兩個(gè)相串聯(lián)的電解電容；所述濾波電路的輸出端連接變頻驅(qū)動(dòng)器的輸入端。進(jìn)一步，所述全波倍壓整流電路的輸入端連接浪涌吸收電路和兩級(jí)濾波電路，所述浪涌吸收電路的輸入端連接IlOV交流電源。進(jìn)一步，所述全波倍壓整流電路為由四個(gè)功率二極管構(gòu)成的橋式整流電路。進(jìn)一步，升壓PFC電路由電抗器、快恢復(fù)二極管、IGBT管、穩(wěn)壓二極管及三個(gè)電容組成。進(jìn)一步，所述兩級(jí)濾波電路由兩個(gè)共模電感和六個(gè)電容組成。進(jìn)一步，所述變頻驅(qū)動(dòng)器包括逆變控制電路和IPM功率模塊，所述逆變控制電路將濾波電路輸出的高壓直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟娺B接壓縮機(jī)的三相輸入端。[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的積極效果是一、通過設(shè)置整流升壓電路，100-130V交流電源可以轉(zhuǎn)換為約300V的直流高壓電輸出，使得直流變頻空調(diào)器可以直接使用220V普通高壓變頻壓縮機(jī)和高壓直流風(fēng)扇電機(jī)， 部件通用性更強(qiáng)，300V的直流高壓電供常規(guī)直流變頻壓縮機(jī)以及室內(nèi)外直流風(fēng)扇電機(jī)使用，避免使用價(jià)格昂貴的低電壓直流變頻壓縮機(jī)和低效率的IlOV交流異步風(fēng)扇電機(jī)，克服了成本居高不下的缺點(diǎn)，為產(chǎn)品進(jìn)入100V-130V電壓的地區(qū)提供競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。二、升壓PFC電路使用電抗器L301、快恢復(fù)二極管D301、IGBT管Q301等元件，在單片機(jī)的PFC控制信號(hào)控制下組成主動(dòng)式泵升電壓型功率因數(shù)校正電路，將DC+與DC-之間的輸出直流電壓穩(wěn)定在300V以上。三、使用共模電感LlOl和L102的兩級(jí)濾波電路消除交流回路的差模和共模干擾， 大大提高了整機(jī)的抗干擾能力。

圖1是本實(shí)用新型直流變頻空調(diào)器的室外機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型直流變頻空調(diào)器的整流升壓電路原理框圖；圖3是本實(shí)用新型直流變頻空調(diào)器的電氣控制功能框圖；圖4是本實(shí)用新型直流變頻空調(diào)器的整流升壓電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型直流變頻空調(diào)器的室外機(jī)11內(nèi)設(shè)置有變頻驅(qū)動(dòng)器12、及與所述變頻驅(qū)動(dòng)器相連接的變頻壓縮機(jī)13。直流變頻空調(diào)器電控系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)參見圖2， 浪涌吸收電路1連接兩級(jí)濾波電路2，兩級(jí)濾波電路2連接全波倍壓整流電路3，全波倍壓整流電路3的輸出端連接升壓PFC電路4，升壓PFC電路4的輸出端連接濾波電路5，濾波電路5的輸出端連接變頻驅(qū)動(dòng)器的輸入端(圖中未示出)，而濾波電路包括兩個(gè)相串聯(lián)的電解電容(分別是E201和E202，參見圖4所示)。而浪涌吸收電路1的輸入端則連接IlOV 交流電源(圖中未示出)。為進(jìn)一步詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方案，先將直流變頻空調(diào)器的電氣控制原理簡(jiǎn)述如下，參見圖3，空調(diào)器由室內(nèi)機(jī)系統(tǒng)、室外機(jī)系統(tǒng)組成，室內(nèi)機(jī)系統(tǒng)與室外機(jī)系統(tǒng)之間通過電流環(huán)串行異步通信方式通訊連接，完成室內(nèi)外機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)傳遞。室內(nèi)控制系統(tǒng)包括EMC濾波處理、倍壓整流、開關(guān)電源、MCU控制單元，完成遙控信號(hào)、 按鍵信號(hào)的接收、溫度感知、狀態(tài)顯示等功能，并實(shí)現(xiàn)室內(nèi)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制和擺風(fēng)電機(jī)擺動(dòng)角度控制同時(shí)向室外控制系統(tǒng)傳送運(yùn)行狀態(tài)、溫度參數(shù)等信號(hào)。室外控制系統(tǒng)包含EMC 濾波處理、倍壓整流、IPM功率模塊和PFC功率因數(shù)校正、MCU控制單元等，根據(jù)從室內(nèi)控制系統(tǒng)傳送的模式、設(shè)定溫差等信號(hào)，結(jié)合室外控制單元檢測(cè)到的溫度、電流、電壓等一系列的參數(shù)生成壓縮機(jī)運(yùn)行頻率，通過IPM功率模塊完成對(duì)直流變頻壓縮機(jī)的頻率控制，還完成室外風(fēng)扇電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制、四通換向閥控制、故障與壓縮機(jī)狀態(tài)顯示等功能。本實(shí)用新型的核心就是將IlOV的交流市電轉(zhuǎn)化成供直流變頻壓縮機(jī)以及室內(nèi)外風(fēng)扇電機(jī)使用的直流300V電壓。該轉(zhuǎn)化在室內(nèi)、外電控板上完成，分別給室內(nèi)、外電氣部件提供300V直流電源。電源從室內(nèi)機(jī)進(jìn)入空調(diào)器后，分成兩路，一路經(jīng)過EMC處理，倍壓整流濾波后產(chǎn)生300V 直流電壓提供給室內(nèi)風(fēng)扇電機(jī)電源以及經(jīng)開關(guān)電源產(chǎn)生室內(nèi)電控板所需12V、5V等工作電壓。另一路經(jīng)過室內(nèi)電源控制繼電器控制輸出到室外，同樣，從室內(nèi)控制系統(tǒng)出來(lái)的IlOV 電壓進(jìn)入室外機(jī)后，經(jīng)過大功率的整流升壓電路將電壓提升至300V直流，提供給IPM功率模塊，通過IPM功率模塊內(nèi)IGBT三相橋臂的有序?qū)ê徒刂梗刂茐嚎s機(jī)的運(yùn)行頻率，同時(shí)，室外300V直流電壓還供給開關(guān)電源產(chǎn)生室外控制器工作所需的各種直流低壓電，并提供300V電源供室外直流風(fēng)扇電機(jī)使用。直流風(fēng)扇電機(jī)、直流變頻壓縮機(jī)電機(jī)的效率可達(dá) 85%左右，高出普通交流電機(jī)效率一倍以上，且轉(zhuǎn)速可根據(jù)負(fù)載變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，可以充分發(fā)揮出其節(jié)能優(yōu)勢(shì)。本實(shí)用新型的直流變頻壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)采用180度正弦波驅(qū)動(dòng)方式， 與國(guó)內(nèi)220V電源的直流變頻壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)方式一致，可實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)等部件的通用互換，降低設(shè)計(jì)成本和生產(chǎn)控制成本。參照?qǐng)D2、圖4，空調(diào)器電控系統(tǒng)由浪涌吸收電路1、兩級(jí)濾波電路2，全波倍壓整流電路3、升壓PFC電路4和濾波電路5順序連接而成。浪涌吸收電路1的輸入端連接IlOV 交流電源。電源通過保險(xiǎn)管FUSE101進(jìn)入后，首先通過壓敏電阻觀101、觀102、ZR103和突波吸收器SAlOl對(duì)浪涌電流進(jìn)行吸收，再通過共模電感L101、Y電容C103、C104以及共模電感L102、Y電容C103、C104、X電容C107、C108組成的兩級(jí)濾波消除交流回路的差模和共模干擾，大大提高了整機(jī)的抗干擾能力。全波倍壓整流電路3為由四個(gè)功率二極管(D1、D2、 D3、D4)構(gòu)成的橋式整流電路，也可以直接使用兩個(gè)二極管分別替代D1、D2和D3、D4。兩級(jí)濾波電路由兩個(gè)共模電感(L101、L1(^)以及C103-C109共六個(gè)電容組成。升壓PFC電路 4由電抗器L301、快恢復(fù)二極管D301、IGBT管Q301、穩(wěn)壓二極管ZD301及三個(gè)電容(C301、 C302、C303)在單片機(jī)的PFC控制信號(hào)控制下組成主動(dòng)式泵升電壓型功率因數(shù)校正電路， Q301的PFC的控制信號(hào)由PFC芯片或MCU產(chǎn)生，控制信號(hào)通過對(duì)IGBTG管Q301的導(dǎo)通與截止時(shí)間的控制，實(shí)現(xiàn)電流波形對(duì)電壓波形的跟蹤，圖示升壓PFC電路可將整機(jī)功率因數(shù)提高到99%以上，并且通過電抗器的儲(chǔ)能作用，在輸入電壓偏離IlOV時(shí)，可改變控制信號(hào)的 PWM的占空比，即便輸入電壓降到100V以下，輸出的直流電壓可以穩(wěn)定在300V以上。并且通過單片機(jī)控制，使得輸出電流波形跟蹤電壓波形，對(duì)電流波形的畸變進(jìn)行校正，大幅降低諧波電流。提高功率因數(shù)。如圖4所示，當(dāng)IlOV交流電壓經(jīng)浪涌吸收后進(jìn)入整流DN201。當(dāng)IlOV負(fù)半周(上負(fù)下正)到來(lái)時(shí)，二極管Dl、D2截止，電流自AC-N、電解電容E202、二極管D3 (并聯(lián)二極管 D4)回到AC-L形成回路，此時(shí)，電解電容E202被充電，其充電峰值為1.414倍輸入電壓，即 150V左右；當(dāng)IlOV正半周(上正下負(fù))到來(lái)時(shí)，二極管D3、D4反向截止，電流自AC-L、電解電容E201、二極管Dl (并聯(lián)D2)回到AC-N形成回路，此時(shí)，電解電容E201被充電，其充電峰值為1.414倍輸入電壓，S卩150V左右。由于電解電容E201與電解電容E202是串聯(lián)的， 各自被充電至150V左右，因此在E201與E202的兩端DC+與DC-之間就得到300V直流電壓。輸出的直流高壓電向變頻驅(qū)動(dòng)器的逆變控制電路和IPM功率模塊提供工作電源，逆變控制電路將濾波電路5輸出的高壓直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟姡敵鲋磷冾l壓縮機(jī)的三相輸入端(圖中未示出)。濾波電路5輸出的300V直流電壓也向室內(nèi)外的直流風(fēng)扇電機(jī)提供電源(圖中未示出)。IGBT管Q301的PFC的控制信號(hào)由PFC芯片或微處理器產(chǎn)生，控制信號(hào)通過對(duì)IGBTG管Q301的導(dǎo)通與截止時(shí)間的控制，實(shí)現(xiàn)電流波形對(duì)電壓波形的跟蹤，PFC電路可將整機(jī)功率因數(shù)提高到99%以上，并且通過電抗器的儲(chǔ)能作用，在輸入電壓偏離IlOV時(shí)，可改變控制信號(hào)的PWM的占空比，即使輸入電壓降到100V以下，輸出的直流電壓也可以穩(wěn)定在 300V以上，大大提高空調(diào)器的電壓適應(yīng)性。 以上僅是本實(shí)用新型的具體應(yīng)用范例，對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。除上述實(shí)施例外實(shí)用新型還可以有其它實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種直流變頻空調(diào)器，包括變頻驅(qū)動(dòng)器、與所述變頻驅(qū)動(dòng)器相連接的變頻壓縮機(jī)，其特征在于還包括全波倍壓整流電路、升壓PFC電路和濾波電路，所述全波倍壓整流電路的輸出端連接升壓PFC電路，所述升壓PFC電路的輸出端連接濾波電路，所述濾波電路包括兩個(gè)相串聯(lián)的電解電容；所述濾波電路的輸出端連接變頻驅(qū)動(dòng)器的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流變頻空調(diào)器，其特征在于所述全波倍壓整流電路的輸入端連接浪涌吸收電路和兩級(jí)濾波電路，所述浪涌吸收電路的輸入端連接IlOV交流電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流變頻空調(diào)器，其特征在于所述全波倍壓整流電路為由四個(gè)功率二極管構(gòu)成的橋式整流電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流變頻空調(diào)器，其特征在于升壓PFC電路由電抗器、快恢復(fù)二極管、IGBT管、穩(wěn)壓二極管及三個(gè)電容組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流變頻空調(diào)器，其特征在于所述兩級(jí)濾波電路由兩個(gè)共模電感和六個(gè)電容組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流變頻空調(diào)器，其特征在于所述變頻驅(qū)動(dòng)器包括逆變控制電路和IPM功率模塊，所述逆變控制電路將濾波電路輸出的高壓直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟娺B接壓縮機(jī)的三相輸入端。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種直流變頻空調(diào)器，包括變頻驅(qū)動(dòng)器、與所述變頻驅(qū)動(dòng)器相連接的變頻壓縮機(jī)，還包括全波倍壓整流電路、升壓PFC電路和濾波電路，所述全波倍壓整流電路的輸出端連接升壓PFC電路，所述升壓PFC電路的輸出端連接濾波電路，所述濾波電路包括兩個(gè)相串聯(lián)的電解電容；所述濾波電路的輸出端連接變頻驅(qū)動(dòng)器的輸入端。本實(shí)用新型通過設(shè)置全波倍壓整流電路，110V的輸入交流電源通過整流升壓方式輸出約300V的直流高壓電供直流變頻空調(diào)器使用。
文檔編號(hào)H02P27/06GK202168034SQ20112032284
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者張敏, 張賢硅 申請(qǐng)人:Tcl空調(diào)器(中山)有限公司