专利名称：一种直流变频空调器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及空调器技术领域，更具体地说是涉及一种直流变频空调器。
背景技术：
随着变频空调产品的普及，我国作为家用空调器的制造和销售大国，变频空调器也以其优异的性能和良好的性价比在世界各地占有越来越多的市场份额。由于变频空调产品设计为适合国内电网使用，国内电网电压为220V，而部分海外市场如美国、日本等地区的电网电压为110V，因此，出口到这些地区的空调器，就需要配备一台110V-220V转换升压变压器，该变压器初级直接接入用户插座，经过升压后次级输出插座电压即为220V，普通的 220V空调器就可以直接插在次级输出插座上使用。但是，电流通过变压器时会产生电磁辐射与噪声、功率损耗较大，而且该方案成本普遍较高，严重影响了变频空调器在这些地区的市场占有率和产品竟争力。中国专利申请号ZL200820027383公开了一种可以将低压交流转换输出较镐头的直流电压的变频空调器，该变频空调器通过桥式整流和升压电路，电解电容El并联在二极管D2两端，电解电容E2并联在二极管D4两端，但该方案存在以下明显缺点1)桥式整流中任意一个二极管损坏，该电路就无法正常工作；2)无功率因数校正电路，功率因数会非常之低，谐波电流大，整机能耗增加；幻无电压泵升功能，若输入电压下降，输出直流电压急剧下降，电压适应能力差；4)前级无必须的滤波级，抗干扰能力差。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术存在的不足，提供一种能使用常规高压变频压缩机以及普通高压直流电机适用于低压电源的的高效节能型直流变频空调器。本实用新型采用的技术方案是构造一种直流变频空调器，包括变频驱动器、与所述变频驱动器相连接的变频压缩机，还包括全波倍压整流电路、升压PFC电路和滤波电路， 所述全波倍压整流电路的输出端连接升压PFC电路，所述升压PFC电路的输出端连接滤波电路，所述滤波电路包括两个相串联的电解电容；所述滤波电路的输出端连接变频驱动器的输入端。进一步，所述全波倍压整流电路的输入端连接浪涌吸收电路和两级滤波电路，所述浪涌吸收电路的输入端连接IlOV交流电源。进一步，所述全波倍压整流电路为由四个功率二极管构成的桥式整流电路。进一步，升压PFC电路由电抗器、快恢复二极管、IGBT管、稳压二极管及三个电容组成。进一步，所述两级滤波电路由两个共模电感和六个电容组成。进一步，所述变频驱动器包括逆变控制电路和IPM功率模块，所述逆变控制电路将滤波电路输出的高压直流电逆变为三相交流电连接压缩机的三相输入端。[0011]与现有技术相比，本实用新型的积极效果是一、通过设置整流升压电路，100-130V交流电源可以转换为约300V的直流高压电输出，使得直流变频空调器可以直接使用220V普通高压变频压缩机和高压直流风扇电机， 部件通用性更强，300V的直流高压电供常规直流变频压缩机以及室内外直流风扇电机使用，避免使用价格昂贵的低电压直流变频压缩机和低效率的IlOV交流异步风扇电机，克服了成本居高不下的缺点，为产品进入100V-130V电压的地区提供竞争优势。二、升压PFC电路使用电抗器L301、快恢复二极管D301、IGBT管Q301等元件，在单片机的PFC控制信号控制下组成主动式泵升电压型功率因数校正电路，将DC+与DC-之间的输出直流电压稳定在300V以上。三、使用共模电感LlOl和L102的两级滤波电路消除交流回路的差模和共模干扰， 大大提高了整机的抗干扰能力。
图1是本实用新型直流变频空调器的室外机结构示意图；图2是本实用新型直流变频空调器的整流升压电路原理框图；图3是本实用新型直流变频空调器的电气控制功能框图；图4是本实用新型直流变频空调器的整流升压电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。参照图1，本实用新型直流变频空调器的室外机11内设置有变频驱动器12、及与所述变频驱动器相连接的变频压缩机13。直流变频空调器电控系统的电路结构参见图2， 浪涌吸收电路1连接两级滤波电路2，两级滤波电路2连接全波倍压整流电路3，全波倍压整流电路3的输出端连接升压PFC电路4，升压PFC电路4的输出端连接滤波电路5，滤波电路5的输出端连接变频驱动器的输入端(图中未示出)，而滤波电路包括两个相串联的电解电容(分别是E201和E202，参见图4所示)。而浪涌吸收电路1的输入端则连接IlOV 交流电源(图中未示出)。为进一步详细说明本实用新型的具体实施方案，先将直流变频空调器的电气控制原理简述如下，参见图3，空调器由室内机系统、室外机系统组成，室内机系统与室外机系统之间通过电流环串行异步通信方式通讯连接，完成室内外机组的运行状态和运行参数传递。室内控制系统包括EMC滤波处理、倍压整流、开关电源、MCU控制单元，完成遥控信号、 按键信号的接收、温度感知、状态显示等功能，并实现室内直流电机转速控制和摆风电机摆动角度控制同时向室外控制系统传送运行状态、温度参数等信号。室外控制系统包含EMC 滤波处理、倍压整流、IPM功率模块和PFC功率因数校正、MCU控制单元等，根据从室内控制系统传送的模式、设定温差等信号，结合室外控制单元检测到的温度、电流、电压等一系列的参数生成压缩机运行频率，通过IPM功率模块完成对直流变频压缩机的频率控制，还完成室外风扇电机的驱动控制、四通换向阀控制、故障与压缩机状态显示等功能。本实用新型的核心就是将IlOV的交流市电转化成供直流变频压缩机以及室内外风扇电机使用的直流300V电压。该转化在室内、外电控板上完成，分别给室内、外电气部件提供300V直流电源。电源从室内机进入空调器后，分成两路，一路经过EMC处理，倍压整流滤波后产生300V 直流电压提供给室内风扇电机电源以及经开关电源产生室内电控板所需12V、5V等工作电压。另一路经过室内电源控制继电器控制输出到室外，同样，从室内控制系统出来的IlOV 电压进入室外机后，经过大功率的整流升压电路将电压提升至300V直流，提供给IPM功率模块，通过IPM功率模块内IGBT三相桥臂的有序导通和截止，控制压缩机的运行频率，同时，室外300V直流电压还供给开关电源产生室外控制器工作所需的各种直流低压电，并提供300V电源供室外直流风扇电机使用。直流风扇电机、直流变频压缩机电机的效率可达 85%左右，高出普通交流电机效率一倍以上，且转速可根据负载变化进行自动调整，可以充分发挥出其节能优势。本实用新型的直流变频压缩机的驱动采用180度正弦波驱动方式， 与国内220V电源的直流变频压缩机驱动方式一致，可实现压缩机等部件的通用互换，降低设计成本和生产控制成本。参照图2、图4，空调器电控系统由浪涌吸收电路1、两级滤波电路2，全波倍压整流电路3、升压PFC电路4和滤波电路5顺序连接而成。浪涌吸收电路1的输入端连接IlOV 交流电源。电源通过保险管FUSE101进入后，首先通过压敏电阻观101、观102、ZR103和突波吸收器SAlOl对浪涌电流进行吸收，再通过共模电感L101、Y电容C103、C104以及共模电感L102、Y电容C103、C104、X电容C107、C108组成的两级滤波消除交流回路的差模和共模干扰，大大提高了整机的抗干扰能力。全波倍压整流电路3为由四个功率二极管(D1、D2、 D3、D4)构成的桥式整流电路，也可以直接使用两个二极管分别替代D1、D2和D3、D4。两级滤波电路由两个共模电感(L101、L1(^)以及C103-C109共六个电容组成。升压PFC电路 4由电抗器L301、快恢复二极管D301、IGBT管Q301、稳压二极管ZD301及三个电容(C301、 C302、C303)在单片机的PFC控制信号控制下组成主动式泵升电压型功率因数校正电路， Q301的PFC的控制信号由PFC芯片或MCU产生，控制信号通过对IGBTG管Q301的导通与截止时间的控制，实现电流波形对电压波形的跟踪，图示升压PFC电路可将整机功率因数提高到99%以上，并且通过电抗器的储能作用，在输入电压偏离IlOV时，可改变控制信号的 PWM的占空比，即便输入电压降到100V以下，输出的直流电压可以稳定在300V以上。并且通过单片机控制，使得输出电流波形跟踪电压波形，对电流波形的畸变进行校正，大幅降低谐波电流。提高功率因数。如图4所示，当IlOV交流电压经浪涌吸收后进入整流DN201。当IlOV负半周(上负下正)到来时，二极管Dl、D2截止，电流自AC-N、电解电容E202、二极管D3 (并联二极管 D4)回到AC-L形成回路，此时，电解电容E202被充电，其充电峰值为1.414倍输入电压，即 150V左右；当IlOV正半周(上正下负)到来时，二极管D3、D4反向截止，电流自AC-L、电解电容E201、二极管Dl (并联D2)回到AC-N形成回路，此时，电解电容E201被充电，其充电峰值为1.414倍输入电压，S卩150V左右。由于电解电容E201与电解电容E202是串联的， 各自被充电至150V左右，因此在E201与E202的两端DC+与DC-之间就得到300V直流电压。输出的直流高压电向变频驱动器的逆变控制电路和IPM功率模块提供工作电源，逆变控制电路将滤波电路5输出的高压直流电逆变为三相交流电，输出至变频压缩机的三相输入端(图中未示出)。滤波电路5输出的300V直流电压也向室内外的直流风扇电机提供电源(图中未示出)。IGBT管Q301的PFC的控制信号由PFC芯片或微处理器产生，控制信号通过对IGBTG管Q301的导通与截止时间的控制，实现电流波形对电压波形的跟踪，PFC电路可将整机功率因数提高到99%以上，并且通过电抗器的储能作用，在输入电压偏离IlOV时，可改变控制信号的PWM的占空比，即使输入电压降到100V以下，输出的直流电压也可以稳定在 300V以上，大大提高空调器的电压适应性。 以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外实用新型还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求保护的范围内。
权利要求1.一种直流变频空调器，包括变频驱动器、与所述变频驱动器相连接的变频压缩机，其特征在于还包括全波倍压整流电路、升压PFC电路和滤波电路，所述全波倍压整流电路的输出端连接升压PFC电路，所述升压PFC电路的输出端连接滤波电路，所述滤波电路包括两个相串联的电解电容；所述滤波电路的输出端连接变频驱动器的输入端。
2.根据权利要求1所述的直流变频空调器，其特征在于所述全波倍压整流电路的输入端连接浪涌吸收电路和两级滤波电路，所述浪涌吸收电路的输入端连接IlOV交流电源。
3.根据权利要求2所述的直流变频空调器，其特征在于所述全波倍压整流电路为由四个功率二极管构成的桥式整流电路。
4.根据权利要求2所述的直流变频空调器，其特征在于升压PFC电路由电抗器、快恢复二极管、IGBT管、稳压二极管及三个电容组成。
5.根据权利要求2所述的直流变频空调器，其特征在于所述两级滤波电路由两个共模电感和六个电容组成。
6.根据权利要求2所述的直流变频空调器，其特征在于所述变频驱动器包括逆变控制电路和IPM功率模块，所述逆变控制电路将滤波电路输出的高压直流电逆变为三相交流电连接压缩机的三相输入端。
专利摘要本实用新型公开了一种直流变频空调器，包括变频驱动器、与所述变频驱动器相连接的变频压缩机，还包括全波倍压整流电路、升压PFC电路和滤波电路，所述全波倍压整流电路的输出端连接升压PFC电路，所述升压PFC电路的输出端连接滤波电路，所述滤波电路包括两个相串联的电解电容；所述滤波电路的输出端连接变频驱动器的输入端。本实用新型通过设置全波倍压整流电路，110V的输入交流电源通过整流升压方式输出约300V的直流高压电供直流变频空调器使用。
文档编号H02P27/06GK202168034SQ20112032284
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月31日 优先权日2011年8月31日
发明者张敏, 张贤硅 申请人:Tcl空调器(中山)有限公司