变频空调室外机的逆变电路及逆变电路的驱动控制方法与流程

本发明涉及变频空调室外机的inverter逆变回路，尤其涉及一种变频空调室外机的逆变电路及逆变电路的驱动控制方法。

背景技术：

逆变电路是变频空调室外机电路结构中最为重要的部分，用于将直流电转换成频率可变电压可调的交流电，从而驱动压缩机，实现空调的变频控制。如图1所示，变频空调室外机基板的逆变电路一般包含控制器、驱动电阻和逆变模块。逆变器通常采用智能功率模块(intelligentpowermodule，简称ipm)，ipm模块内部集成6个igbt(insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管)，控制器输出驱动信号，通过驱动电路来驱动ipm模块内部的igbt。驱动电路采用驱动电阻，控制器输出的驱动信号经过驱动电阻进入igbt的栅极。ipm连接空调压缩机mc，控制器输出控制信号给ipm，逆变后的交流信号驱动压缩机mc。

目前采用的驱动电阻是固定不变的，无论空调压缩机运转频率、压缩机电流、ipm的散热器温度如何变化，都使用固定电阻。在空调压缩机电流很小或空调压缩机运转频率很低的时候，驱动电阻显得较大，导致igbt产生的开关损耗较大，不能达到节能的效果。如图2所示，当驱动电阻rg越大，逆变器的开关速度越慢，控制精度越低，逆变器的开关损耗越大，干扰越小。如图3所示，开关损耗的计算公式为：

式中，vce是指逆变器中内部igbt的集-射极电压，ic是指逆变器中内部igbt的集电极电流，t表示时间，t1、t2、t3和t4分别是指各个时间点。而在空调压缩机电流非常大或者空调压缩机运转频率很高的时候，驱动电阻显得较小，因开关时间短，故控制精度高、损耗小，但此产生很高的电压尖峰，导致igbt开关产生的干扰很大。

技术实现要素：

本发明提供一种变频空调室外机的逆变电路及逆变电路的驱动控制方法，采用调节驱动电阻阻值变化的方式来达到变频空调室外机节能和抑制干扰的目的。

为了达到上述目的，一种变频空调室外机的逆变电路，包含：

逆变器，其电路连接空调压缩机，所述的逆变器包含多个绝缘栅双极型晶体管；

多个可变电阻，每一个可变电阻分别对应串联在一个绝缘栅双极型晶体管的栅极；

控制器，其电路连接所述的可变电阻，用于调节可变电阻的阻值，并输出驱动信号给逆变器。

所述的变频空调室外机的逆变电路还包含：

频率检测装置，其设置在控制器内部，用于检测空调压缩机的运转频率变化，实时记录存储空调压缩机的运转频率值，控制器根据空调压缩机的运转频率变化来调节可变电阻的电阻值。

所述的变频空调室外机的逆变电路还包含：

电流检测装置，其电路连接可变电阻和逆变器形成的压缩机驱动回路和控制器，用于检测空调压缩机的电流变化，并将空调压缩机的电流值实时传输给控制器，控制器根据空调压缩机的电流变化来调节可变电阻的电阻值。

所述的变频空调室外机的逆变电路还包含：

温度检测装置，其设置在ipm的散热器上，并电路连接控制器，用于检测ipm的散热器的温度变化，并将空调ipm的散热器的温度值实时传输给控制器，控制器根据ipm的散热器的温度变化来调节可变电阻的电阻值。

本发明还提供一种变频空调室外机的逆变电路的驱动控制方法，控制器任意选择下述方式中的一种，或两种，或三种，对可变电阻的电阻值进行调节：

控制器根据空调压缩机的运转频率变化来调节可变电阻的电阻值；

控制器根据空调压缩机的电流变化来调节可变电阻的电阻值；

控制器根据ipm的散热器的温度变化来调节可变电阻的电阻值。

可变电阻的阻值与空调压缩机的运转频率值成正相关。

可变电阻的阻值与空调压缩机的电流值成正相关。

可变电阻的阻值与ipm的散热器的温度值成正相关。

本发明采用调节驱动电阻阻值变化的方式来达到变频空调室外机逆变电路节能和抑制干扰的目的，根据空调压缩机的运转频率变化，或空调压缩机的电流变化，或ipm的散热器的温度变化来调节可变电阻的电阻值，既可以提高精度，又可以减少发热和干扰。

附图说明

图1是背景技术中变频空调室外机的逆变电路的结构示意图。

图2和图3是驱动电阻与igbt开关损耗的关系。

图4是本发明实施例中提供的一种变频空调室外机的逆变电路的电路框图。

图5是本发明实施例中的可变电阻的电路图。

图6是本发明实施例中可变电阻与控制器和逆变器的连接示意图。

图7是本发明实施例中根据空调压缩机的运转频率变化来调节可变电阻的电阻值的示意图。(不同型号的空调有不同压缩机，因此对应不同的特性曲线)

图8是本发明实施例中根据空调压缩机的电流变化来调节可变电阻的电阻值的示意图。

图9是本发明实施例中根据ipm的散热器的温度变化来调节可变电阻的电阻值的示意图。

图10是本发明实施例中空调压缩机的运转频率与igbt产生的损耗的关系图。

图11是本发明实施例中空调压缩机的运转频率与igbt产生的干扰的关系图。

图12是本发明实施例中空调压缩机的电流与igbt产生的损耗的关系图。

图13是本发明实施例中空调压缩机的电流与igbt产生的干扰的关系图。

具体实施方式

以下根据图4～图13，具体说明本发明的较佳实施例。

变频空调室外机的逆变电路中逆变器内部igbt动作产生的损耗和干扰都与igbt的开关频率息息相关，而igbt的开关频率又与空调压缩机运转频率和空调压缩机电流成正相关，ipm的散热器的温度又反映了逆变器的发热损耗，所以为了达到节能和抑制干扰的目的，可以根据空调压缩机运转频率的变化、空调压缩机电流的变化、ipm的散热器温度的变化来改变驱动电阻的电阻值。

因此，本发明提供一种变频空调室外机的逆变电路及逆变电路的驱动控制方法，用可调电阻代替固定电阻，控制器输出控制信号来调节可调电阻的电阻值，分别根据空调压缩机的运转频率变化，空调压缩机的电流变化，以及ipm的散热器的温度变化来调节驱动电阻的阻值。

具体来说，如图4所示，在本发明的一个实施例中，提供一种变频空调室外机的逆变电路，包含：

逆变器2，其电路连接空调压缩机1，所述的逆变器2包含多个绝缘栅双极型晶体管；

多个可变电阻3，每一个可变电阻3分别对应串联在一个绝缘栅双极型晶体管的栅极；

控制器4，其电路连接所述的可变电阻3，用于调节可变电阻3的阻值，并输出驱动信号给逆变器2。

所述的可变电阻3和逆变器2形成压缩机驱动回路5。

所述的逆变电路还包含：

频率检测装置6，其设置在控制器4内部，用于检测空调压缩机1的运转频率变化，控制器4实时记录存储空调压缩机1的运转频率值，控制器4根据空调压缩机1的运转频率变化来调节可变电阻3的电阻值；

电流检测装置7，其电路连接空调压缩机驱动回路5和控制器4，用于检测空调压缩机1的电流变化，并将空调压缩机1的电流值实时传输给控制器4，控制器4根据空调压缩机1的电流变化来调节可变电阻3的电阻值；

温度检测装置8，其设置在ipm的散热器上，并电路连接控制器4，用于检测ipm的散热器的温度变化，并将ipm的散热器的温度值实时传输给控制器4，控制器4根据ipm的散热器的温度变化来调节可变电阻3的电阻值。

如图5所示，在本发明的一个实施例中，所述可变电阻3是3线接口控制(第一接口rh、第二接口rl、第三接口rw)、100抽头、全阻值1kω的数字电位器，该数字电位器包含一个串联电阻阵列，且串联电阻阵列连接在第一接口rh和第二接口rl之间。串联电阻阵列的电阻的全阻值为1kω，共100抽头，每变换1单位则有10ω的变化。如图5和图6所示，可变电阻3的第三接口rw均通过控制开关与串联电阻阵列的100个抽头进行连接，通过开关的开启和闭合来调整串联电阻阵列的电阻，并且第三接口rw与逆变器2中的igbt连接。同时，第一接口rh与控制器4连接，则第一接口rh与第三接口rw之间的串联阻值是可变电阻3的电阻值。

在本发明的一个实施例中，控制器4与可变电阻3连接，引脚、引脚、引脚分别连接控制器4的三个控制引脚。其中，引脚为低电平有效，当引脚输入低电平时，可变电阻3的电阻才进行调节，当引脚输入高电平时，可变电阻3的电阻不可调节。引脚输入一个下降沿脉冲则表示串联电阻阵列的抽头移动一次；当引脚输入高电平时，则串联电阻阵列的抽头位置向上移动，数字电位器输出的阻值减小，当引脚输入低电平时，则串联电阻阵列的抽头位置向下移动，数字电位器输出的阻值增大。

如图5和图6所示，本发明的可变电阻3设置有控制单元与存储单元201和驱动电源单元202。示例地，控制器4输出控制信号，并通过引脚、引脚、引脚将对应的控制信号传输到控制单元与存储单元201，使得控制单元与存储单元201输出信号并至解码器，用以控制开关电路中的与各个抽头对应的控制开关的闭合或断开，最终调整可变电阻3的电阻值大小。同时，控制单元与存储单元201中采用非挥发性存储单元，用于存储控制过程的数据。可变电阻3由驱动电源单元202为其进行供电。

在本发明的一个实施例中，所述可变电阻3的全阻值为1kω，共100抽头，每变换1单位则有10ω的变化，当可变电阻3需要由原100ω(此时第90号抽头闭合)变成30ω电阻时，此时，需要调节电阻，并且抽头位置向上移动7个单位，则控制器4输出低电平信号给引脚、输出高电平给引脚，并给引脚输入7个下降沿脉冲的信号，此时可变电阻3的抽头向上移7个单位，故第97号抽头闭合，数字电位器的电阻变为30ω，控制器4输出高电平给引脚，控制单元与存储单元201存储此时的电阻值。

值得说明的是，本发明的cs引脚也可高电平有效，或者，也可在inc引脚输入一个上升沿脉冲时表示串联电阻阵列的抽头移动一次，或者设定引脚输入低电平时，则串联电阻阵列的抽头位置向上移动，以及当引脚输入高电平时，则串联电阻阵列的抽头位置向下移动。在本发明的一个实施例中，提供一种变频空调室外机的逆变电路的驱动控制方法，包含以下步骤：

控制器根据空调压缩机的运转频率变化来调节可变电阻的电阻值，可变电阻的阻值与空调压缩机的运转频率值成正相关。

在本实施例中，可以根据需要设置频率检测装置，其设置在控制器内部电路中，用于检测空调压缩机的运转频率变化，实时记录存储空调压缩机的运转频率值，以便于控制器根据空调压缩机的运转频率变化来调节可变电阻的电阻值。

如图7所示，在本发明的一个实施例中，空调压缩机的运转频率每增加20hz～50hz，控制器控制可变电阻的电阻值增加50ω～60ω。

在本发明的另一个实施例中，提供一种变频空调室外机的逆变电路的驱动控制方法，包含以下步骤：

控制器根据空调压缩机的电流变化来调节可变电阻的电阻值，可变电阻的阻值与空调压缩机的电流值成正相关。

在本实施例中，可以根据需要设置电流检测装置，其电路连接空调压缩机驱动回路和控制器，用于检测空调压缩机的电流变化，并将空调压缩机的电流值实时传输给控制器，以便于控制器根据空调压缩机的电流变化来调节可变电阻的电阻值。

如图8所示，在本发明的一个实施例中，空调压缩机的电流每增加5a～10a，控制器控制可变电阻的电阻值增加50ω～60ω。

在本发明的另一个实施例中，提供一种变频空调室外机的逆变电路的驱动控制方法，包含以下步骤：

控制器根据ipm的散热器的温度变化来调节可变电阻的电阻值，可变电阻的阻值与ipm的散热器的温度值成正相关。

在本实施例中，可以根据需要设置温度检测装置，用于检测ipm的散热器的温度变化，并将ipm的散热器的温度值实时传输给控制器中的温度检测回路，以便于控制器根据ipm的散热器的温度变化来调节可变电阻的电阻值。

如图9所示，在本发明的一个实施例中，ipm的散热器的温度每上升10℃～20℃，控制器控制可变电阻的电阻值增加50ω。

在本发明的一个实施例中，控制器根据空调压缩机的运转频率变化来调节可变电阻的电阻值。如图10和图11所示，空调压缩机的运转频率为30hz时，运转频率较低，所以igbt开关频率低，发热少，干扰小。原来采用的驱动电阻是固定阻值电阻，阻值为100ω，在压缩机运转频率低的情况下电阻显得较大，导致此时igbt开关速度很慢，控制精度低。因此本发明采用可调电阻，将电阻阻值变小，以提升开关速度减小损耗。将电阻阻值从100ω减小到30ω，可变电阻采用如图5所示的数字电位器，可调电阻的初始阻值为100ω，即第90号抽头闭合，控制器输出低电平给引脚后，可以开始调节电阻，控制器输出高电平给并给输入7个下降沿的信号，此时抽头向上移7个，故第97号抽头闭合，电阻值变为30ω，控制器再输出高电平给引脚，存储此时的电阻值。本身压缩机运转频率低的时候干扰就比较小，所以减小电阻后既可以提高开关速度减小损耗，又能保证干扰在规定值内。

空调压缩机的运转频率为100hz时，运转频率较高所以开关频率高，如图11所示，导致开关产生的干扰非常大。原来采用的驱动电阻是固定阻值电阻，阻值为100ω，在压缩机运转频率高的情况下电阻显得较小，本发明采用可调电阻，将电阻阻值增大，以降低开关速度。将电阻阻值从100ω增加到200ω，可变电阻采用如图5所示的数字电位器，可调电阻的初始阻值为100ω，即第90号抽头闭合，控制器输出低电平给引脚后可以开始调节电阻，控制器输出低电平给并给输入10个下降沿的信号，此时抽头向下移10个，故第80号抽头闭合，电阻值变为200ω，控制器再输出高电平给引脚，存储此时的电阻值。增大电阻后降低了开关速度，能有效减小干扰，因本身开关频率高发热较大，增大电阻后产生的开关损耗对发热影响不大。

针对压缩机运转的各个频率段来调节电阻，既可以提高精度，又可以减少发热和干扰，达到节能和抑制干扰的目的。

在本发明的另一个实施例中，控制器根据空调压缩机的电流变化来调节可变电阻的电阻值。如图12所示，空调压缩机的电流为4a时，igbt开关频率低，发热少，干扰小。原来采用的驱动电阻是固定阻值电阻，阻值为100ω，在空调压缩机电流低的情况下此电阻显得较大，导致igbt开关速度很慢，控制精度低。因此本发明采用可调电阻，将电阻阻值变小，以提升开关速度和控制精度并减小损耗。将电阻阻值从100ω减小到30ω，可变电阻采用如图5所示的数字电位器，可调电阻的初始阻值为100ω，即第90号抽头闭合，控制器输出低电平给引脚后，可以开始调节电阻，控制器输出高电平给并给输入7个下降沿的信号，此时抽头向上移7个，故第97号抽头闭合，电阻值变为30ω，控制器再输出高电平给引脚，存储此时的电阻值。本身电流低的时候干扰就比较小，所以减小电阻后既可以提高开关速度减小损耗，又能保证干扰在规定值内。

空调压缩机的电流为12a时，开关频率高，如图13所示，此时开关产生的干扰非常大。原来采用的驱动电阻是固定阻值电阻，阻值为100ω，在空调压缩机电流高的情况下此电阻显得较小，导致开关动作产生很大的干扰，因此本发明采用可调电阻，将电阻阻值增大，以降低开关速度。将电阻阻值从100ω增加到150ω，可变电阻采用如图5所示的数字电位器，可调电阻的初始阻值为100ω，即第90号抽头闭合，控制器输出低电平给引脚后可以开始调节电阻，控制器输出低电平给并给输入5个下降沿的信号，此时抽头向下移5个，故第85号抽头闭合，电阻值变为150ω，控制器再输出高电平给引脚，存储此时的电阻值。增大电阻后降低了开关速度，能有效减小干扰，因本身开关频率高发热较大，增大电阻后产生的开关损耗对发热影响不大。

在本发明的另一个实施例中，控制器根据ipm的散热器的温度来调节可变电阻的电阻值。

ipm的散热器的温度为80℃时，损耗大，表明现在igbt开关频率很高，开关产生的干扰非常大。原来采用的驱动电阻是固定阻值电阻，阻值为100ω，在ipm的散热器温度高的情况下此电阻显得较小，因此本发明采用可调电阻，将电阻阻值增大，以降低开关速度。将电阻阻值从100ω增加到200ω，可变电阻采用如图5所示的数字电位器，可调电阻的初始阻值为100ω，即第90号抽头闭合，控制器输出低电平给引脚后可以开始调节电阻，控制器输出低电平给并给输入10个下降沿的信号，此时抽头向下移10个，故第80号抽头闭合，电阻值变为200ω，控制器再输出高电平给引脚，存储此时的电阻值。增大电阻后降低了开关速度，能有效减小干扰，因本身开关频率高发热较大，增大电阻后产生的开关损耗对发热影响不大。

本发明采用调节驱动电阻阻值变化的方式来达到变频空调室外机逆变电路节能和抑制干扰的目的，根据空调压缩机的运转频率变化，或空调压缩机的电流变化，或ipm的散热器的温度变化来调节可变电阻的电阻值，既可以提高精度，又可以减少发热和干扰。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。