专利名称：功率变换模块及变频空调器的制作方法
技术领域：
本发明涉及空调领域，具体地，涉及一种功率变换模块及变频空调器。
背景技术：
目前，家用变频空调中已经广泛采用交直交变频驱动方案，为解决该方案带来的交流侧的谐波含量大的问题，现有技术中一般使用在整流电路之后增加了功率因数校正电路。现在的空调产品中多是采用分立绝缘栅双极型晶体管IGBT+快恢复二极管+智能功率模块来实现前级功率因数校正，后级连接分离变频器逆变构成整个变频调速系统。图I和图2示出目前较为成熟的采用分立器件实现的带有功率因数校正功能的变频调速方案，参见图I和图2，此方案的较多功率器件在生产及装配过程中存在一定的问 题如功率器件安装高度统一及器件定位问题，为了保证安装高度需要采用特殊的定高工装，操作过程中严重影响生产效率；其次若安装高度不能完全匹配，各功率器件散热面将不在同一平面，安装螺钉定位造成器件引脚受力变形，同时模块散热会受到严重影响，扭曲的引脚和散热不良导致器件损坏的可能性增大；另外由于器件外形封装的限制和电器盒机构的影响导致功率器件引脚之间走线加长，过长的走线使线路上的寄生电感、电容增加，高速变化的电流信号使线路上产生较大的噪声电压，噪声电压的尖峰对器件的耐压提出了更高的要求，同时此噪声电压也是较大的干扰源，扩散在整个控制器电路中，控制系统的抗干扰能力需要进一步加强。现有技术中，对于上述分立器件搭建交直交变频电路噪声电压大，装配复杂的问题，目前尚未提出有效解决方案。
发明内容
本发明的目的是提出一种功率变换模块及变频空调器，用于解决分立器件搭建交直交变频电路噪声电压大，装配复杂的问题。根据本发明的一个方面，提供了一种变频空调器的功率变换模块。采用以下技术方案该变频空调器的功率变换模块，包括集成在同一基板上的功率因数校正电路和逆变电路，逆变电路的功率器件通过逆变驱动引脚获取逆变驱动信号，该功率变换模块还包括驱动保护电路，用于对逆变驱动信号进行验证，驱动保护电路的输入端与逆变驱动引脚连接，驱动保护电路的输出端与逆变电路连接。进一步地,上述逆变电路包括三相逆变单元,每相逆变单元用于逆变出一相交流电源，每相逆变单元包括上桥臂功率器件和下桥臂功率器件，其中，上桥臂功率器件的第一端连接功率因数校正电路输出的正极，下桥臂功率器件的第二端连接功率因数校正电路输出的负极，上桥臂功率器件的第二端和下桥臂功率器件的第一端与该相的逆变输出端连接，上桥臂功率器件的驱动端和下桥臂功率器件驱动端分别与驱动保护电路的输出端连接。
进一步地，驱动保护电路的输出端与上桥臂功率器件的驱动端之间和驱动保护电路的输出端与上桥臂功率器件的驱动端之间分别设置有驱动电阻。进一步地，逆变电路使用绝缘栅极晶体管或功率金属氧化物场效应管作为上桥臂功率器件和下桥臂功率器件。进一步地，驱动保护电路还用于判断上桥臂功率器件的驱动信号和下桥臂功率器件驱动信号是否同时有效，并根据判断结果向上桥臂功率器件和下桥臂功率器件发送驱动信号。进一步地，当上桥臂功率器件的驱动信号和下桥臂功率器件驱动信号同时有效时，驱动保护电路输出端停止输出。进一步地，驱动保护电路还用于判断驱动信号的强度是否超出预设的阈值，并根据判断结果向上桥臂功率器件和下桥臂功率器件发送驱动信号。
进一步地，当驱动信号的强度超出预设的阈值时，驱动保护电路输出端停止输出。进一步地，驱动保护电路还用于判断驱动信号的时序是否正确，并根据判断结果向上桥臂功率器件和下桥臂功率器件发送驱动信号。进一步地，当驱动信号的时序出现错误时，驱动保护电路输出端停止输出。根据本发明的另一个方面，提供给了一种变频空调器。该变频空调器包括功率变换模块，该功率变换模块为上述任一种功率变换模块。应用本实施例的变频空调器的功率变换模块，驱动保护电路的输入端和输出端分别连接与逆变驱动引脚和逆变电路驱动端连接，对外部传输过来的驱动信号进行验证，如果上述驱动信号满足要求，向逆变电路驱动端传输该驱动信号，如果上述驱动信号不满足验证要求，则采取向逆变电路封锁驱动信号，或者对驱动信号进行处理后向逆变电路发送，从而保证驱动控制器传输的驱动信号由于受到干扰或者控制器发出的驱动信号本身出现严重问题时，断开驱动信号，提高了功率变换模块的工作可靠性，防止出现因驱动信号导致的功率变换模块故障。同时由于功率因数校正电路和逆变电路集成设置，与传统分立器件方案相比，功率器件高度集成，降低了导线上的寄生参数，噪声电压也大大降低；各功率器件集成在模块内同一基板上，提高了生产效率，且增强了模块的可靠性。
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图I是根据本发明背景技术所述的分立器件的变频调速系统结构示意图；图2是将图I中功率变换模块的部分具体示出的结构图；图3是根据本发明实施例的变频空调器的功率变换模块的示意图；图4是根据本发明实施例的本发明实施例的变频空调器的功率变换模块的三相逆变单元的示意图。
具体实施例方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相
互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。图3是根据本发明实施例的变频空调器的功率变换模块的示意图，如图3所示，该功率变换模块10包括集成在同一基板上的功率因数校正电路11和逆变电路13，功率因数校正电路11，连接在直流输入引脚和逆变电路13之间，用于调节功率变换模块的功率因数；逆变电路13，连接在功率因数校正电路11和交流输出引脚之间，用于将输入电源转换用于电机变频调速的三相交流电源。逆变电路13的功率器件通过逆变驱动引脚获取逆变驱动信号。此外本实施例的功率变换模块10还包括驱动保护电路15，用于对逆变单元的逆变驱动信号进行验证，其中驱动保护电路15的输入端与逆变驱动引脚连接，驱动保护电路15的输出端与逆变电路13连接。该功率变换模块10集成封装可以采用能IPM(IntelligentPower Module,智功率模块)技术。由于逆变电路13的驱动信号是由外部控制器发出的，通过引线的方式连接，传输过程中有可能因干扰或控制器的输出故障，导致驱动信号错误，而驱动信号的错误会影响整个功率变换模块的工作可靠性，因此，本申请在功率变换模块中设置了驱动保护电路对驱动信号进行验证。
应用本实施例的变频空调器的功率变换模块，驱动保护电路15的输入端和输出端分别连接与逆变驱动引脚和逆变电路13驱动端连接，对外部传输过来的驱动信号进行验证，如果上述驱动信号满足要求，向逆变电路13驱动端传输该驱动信号，如果上述驱动信号不满足验证要求，则采取向逆变电路13封锁驱动信号，或者对驱动信号进行处理后向逆变电路13发送，从而保证驱动控制器传输的驱动信号由于受到干扰或者控制器发出的驱动信号本身出现严重问题时，断开驱动信号，以保护功率变换模块，提高工作可靠性，防 止出现因驱动信号导致的功率变换模块故障。变频空调器一般使用三相变频压缩机，本实施例的逆变电路13可以包括三相逆变单元，每相逆变单元用于逆变出一相交流电源，图4是根据本发明实施例的本发明实施例的变频空调器的功率变换模块的三相逆变单元的示意图，如图4所示,每相逆变单元包括上桥臂功率器件和下桥臂功率器件，其中，上桥臂功率器件的第一端连接功率因数校正电路11输出的正极，下桥臂功率器件的第二端连接功率因数校正电路11输出的负极，上桥臂功率器件的第二端和下桥臂功率器件的第一端与该相的逆变输出端连接，上桥臂功率器件的驱动端和下桥臂功率器件驱动端分别与驱动保护电路15的输出端连接。在图4中，Q1、Q3、Q5为上桥臂功率器件，Q2、Q4、Q6为下桥臂功率器件，Ql和Q4组成了 U相逆变单元，Q3和Q6组成了 V相逆变单元，Q5和Q2组成了 W相逆变单元。进一步地，驱动保护电路15的输出端与上桥臂功率器件的驱动端之间和驱动保护电路15的输出端与上桥臂功率器件的驱动端之间分别设置有驱动电阻。在图4中R1、R2、R3、R4、R5、R6，分别为Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的驱动电阻。逆变电路13可以使用绝缘栅极晶体管或功率金属氧化物场效应管作为上桥臂功率器件和下桥臂功率器件。驱动保护电路15验证驱动信号的具体方式可以包括以下一种或几种(I)驱动保护电路15判断上桥臂功率器件的驱动信号和下桥臂功率器件驱动信号是否同时有效，并根据判断结果向上桥臂功率器件和下桥臂功率器件发送驱动信号。由于上桥臂功率器件和下桥臂功率器件同时导通时，相当于整流得出的直流电源直接短路，严重时会引起功率模块烧毁，为避免这种严重故障。驱动保护电路15判断同相的上桥臂功率器件的驱动信号和下桥臂功率器件驱动信号是否同时有效，当出现同时有效致使同相的上桥臂功率器件和下桥臂功率器件同时导通的情况，驱动保护电路15封锁外部的驱动信号，驱动保护电路15的输出端停止输出驱动信号，并发出相应的提示信号。(2)驱动保护电路15判断驱动信号的大小是否超出预设的阈值，并根据判断结果向上桥臂功率器件和下桥臂功率器件发送驱动信号。在传输过程中，驱动信号有可能因干扰等原因，导致驱动信号的强度衰减，如果驱动信号的强度不够，会导致功率器件不能按照驱动信号的指示进行动作，引起逆变错误。因此，驱动保护电路15可以预先设置驱动信号的强度阈值，并 判断接收到的驱动信号的强度超出预设的强度阈值，如果超出预设范围，可以封锁外部的驱动信号，驱动保护电路15的输出端停止输出驱动信号，并发出相应的提示信号。此外，驱动保护电路15还可以设置放大器和衰减器，如果驱动信号强度过大，对该信号进行衰减后向功率器件发送，如果驱动信号强度过小，对该信号进行放大后向功率器件发送。(3)驱动保护电路15判断驱动信号的时序是否正确，并根据判断结果向上桥臂功率器件和下桥臂功率器件发送驱动信号，并根据判断结果向上桥臂功率器件和下桥臂功率器件发送驱动信号。驱动信号向多个功率器件发送驱动信号时，每个功率器件的开关时序是遵循一般的逆变控制规则的，如果收到干扰，接收到的驱动信号出现明显违背时序规则的错误时，可以封锁外部的驱动信号，驱动保护电路15的输出端停止输出驱动信号，并发出相应的提示信号。以上驱动保护电路15的具体验证方法可以同时使用，也可以根据实际需求选择配置，此外，驱动保护电路15还可以包括报警信号输出端，根据自身对驱动信号的判断结果输出相应的信息。使控制器获取到功率模块的具体工作情况。本发明的实施例还提供了一种变频空调器使用上述的功率变换模块10将整流电路输出的直流电源变换为变频压缩机使用的三相交流电源。应用本实施例的变频空调器的功率变换模块，驱动保护电路15的输入端和输出端分别连接与逆变驱动引脚和逆变电路13驱动端连接，对外部传输过来的驱动信号进行验证，如果上述驱动信号满足要求，向逆变电路13驱动端传输该驱动信号，如果上述驱动信号不满足验证要求，则采取向逆变电路13封锁驱动信号，或者对驱动信号进行处理后向逆变电路13发送，从而保证驱动控制器传输的驱动信号由于受到干扰或者控制器发出的驱动信号本身出现严重问题时，断开驱动信号，以保护功率变换模块，提高工作可靠性，防止出现因驱动信号导致的功率变换模块故障。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种变频空调器的功率变换模块，包括集成在同一基板上的功率因数校正电路和逆变电路，所述逆变电路的功率器件通过逆变驱动引脚获取逆变驱动信号，其特征在于，还包括驱动保护电路，用于对所述逆变驱动信号进行验证，所述驱动保护电路的输入端与所述逆变驱动引脚连接，所述驱动保护电路的输出端与所述逆变电路连接。
2.根据权利要求I所述的功率变换模块，其特征在于，所述逆变电路包括三相逆变单元，每相所述逆变单元用于逆变出一相交流电源，每相所述逆变单元包括 上桥臂功率器件和下桥臂功率器件，其中，所述上桥臂功率器件的第一端连接所述功率因数校正电路输出的正极，所述下桥臂功率器件的第二端连接所述功率因数校正电路输出的负极，所述上桥臂功率器件的第二端和所述下桥臂功率器件的第一端与该相的逆变输出端连接，所述上桥臂功率器件的驱动端和所述下桥臂功率器件驱动端分别与所述驱动保护电路的输出端连接。
3.根据权利要求2所述的功率变换模块，其特征在于，所述驱动保护电路的输出端与所述上桥臂功率器件的驱动端之间和驱动保护电路的输出端与所述上桥臂功率器件的驱动端之间分别设置有驱动电阻。
4.根据权利要求2或3所述的功率变换模块，其特征在于，所述逆变电路使用绝缘栅极晶体管或功率金属氧化物场效应管作为所述上桥臂功率器件和所述下桥臂功率器件。
5.根据权利要求2或3所述的功率变换模块，其特征在于，所述驱动保护电路还用于判断所述上桥臂功率器件的驱动信号和所述下桥臂功率器件驱动信号是否同时有效，并根据判断结果向所述上桥臂功率器件和下桥臂功率器件发送驱动信号。
6.根据权利要求5所述的功率变换模块，其特征在于，当所述上桥臂功率器件的驱动信号和所述下桥臂功率器件的驱动信号同时有效时，所述驱动保护电路输出端停止输出。
7.根据权利要求2或3所述的功率变换模块，其特征在于，所述驱动保护电路还用于判断所述驱动信号的强度是否超出预设的阈值，并根据判断结果向所述上桥臂功率器件和下桥臂功率器件发送驱动信号。
8.根据权利要求7所述的功率变换模块，其特征在于，当所述驱动信号的强度超出预设的阈值时，所述驱动保护电路输出端停止输出。
9.根据权利要求2或3所述的功率变换模块，其特征在于，所述驱动保护电路还用于判断所述驱动信号的时序是否正确，并根据判断结果向所述上桥臂功率器件和下桥臂功率器件发送驱动信号。
10.根据权利要求9所述的功率变换模块，其特征在于，当所述驱动信号的时序出现错误时，所述驱动保护电路输出端停止输出。
11.一种变频空调器，包括功率变换模块，其特征在于，所述功率变换模块为权利要求I至10中任一项所述的功率变换模块。
全文摘要
本发明提供了一种功率变换模块及变频空调器。本发明的变频空调器的功率变换模块，包括集成在同一基板上的功率因数校正电路和逆变电路，逆变电路的功率器件通过逆变驱动引脚获取逆变驱动信号，该功率变换模块还包括驱动保护电路，用于对逆变驱动信号进行验证，驱动保护电路的输入端与逆变驱动引脚连接，驱动保护电路的输出端与逆变电路连接。对外部传输过来的驱动信号进行验证，如果上述驱动信号不满足验证要求，则采取向逆变电路封锁驱动信号，或者对驱动信号进行处理后向逆变电路发送，从而保证驱动控制器传输的驱动信号由于受到干扰或者本身出现严重问题时，断开驱动信号，以保护功率变换模块，提高了工作可靠性。
文档编号H02M7/5387GK102801352SQ20121033253
公开日2012年11月28日 申请日期2012年9月7日 优先权日2012年9月7日
发明者吴少波, 文旷瑜, 薄传海 申请人:珠海格力电器股份有限公司