一种新能源变频空调及其控制方法
【专利摘要】本发明属于空调控制【技术领域】，提供了一种新能源变频空调及其控制方法。本发明通过在新能源变频空调中采用风力发电机、整流模块、电压卸载模块、第一DC/DC变换器、光伏电池、第二DC/DC变换器、燃料电池、第三DC/DC变换器、双向AC/DC变换器以及超级电容器，实现了将风能、太阳能、燃料电池及市电进行充分的协调利用以对变频空调进行供电，且在空调未开机时将风力发电机和/或光伏电池所输出的电能向电网实施并网发电以达到充分利用风能和/或太阳能的目的，同时通过超级电容器替代现有的铝电解电容以延长变频空调的使用寿命和提高变频空调的工作性能。
【专利说明】一种新能源变频空调及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于空调控制【技术领域】，尤其涉及一种新能源变频空调及其控制方法。
【背景技术】
[0002]随着全球常规化石能源日益枯竭，新能源发电技术因具有绿色、环保的优点而越来越多地用于空调供电。目前，现有的新能源变频空调只有太阳能空调，太阳能空调功能单一，当空调停机的时候，不能实现光伏与市电的并网发电功能，由此造成了太阳能资源得不到充分利用的问题；另外，现有的变频空调中的功率解耦电容普遍采用铝电解电容，随着工作时间的增加，铝电解电容的电解液会通过密封材料向外渗透、扩散及挥发，从而造成电容量逐渐减小、使用寿命缩短及性能下降，进而会严重影响变频空调的使用寿命和工作性能。因此，现有技术存在无法对新能源实现充分的利用，且因采用铝电解电容而导致变频空调的使用寿命缩短和工作性能降低的问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种新能源变频空调，旨在解决现有技术所存在的无法对新能源实现充分的利用，且因采用铝电解电容而导致变频空调的使用寿命缩短和工作性能降低的问题。
[0004]本发明是这样实现的，一种新能源变频空调，包括室内机、控制器、第一逆变器、第二逆变器、压缩机及风机，所述控制器控制所述室内机工作，且所述控制器还控制所述第一逆变器和所述第二逆变器分别驱动所述压缩机和所述风机；
[0005]所述新能源变频空调还包括:
[0006]风力发电机、整流模块、电压卸载模块、第一 DC/DC变换器、光伏电池、第二 DC/DC变换器、燃料电池、第三DC/DC变换器、双向AC/DC变换器以及超级电容器；
[0007]所述风力发电机的交流输出正端和交流输出负端分别连接所述整流模块的输入正端和输入负端，所述整流模块的输出端和地端分别连接所述第一 DC/DC变换器的输入正端和输入负端，所述电压卸载模块的输入端和输出端分别连接所述整流模块的输出端和地端，所述光伏电池的输出端和地端分别连接所述第二 DC/DC变换器的输入正端和输入负端，所述燃料电池的输出端和地端分别连接所述第三DC/DC变换器的输入正端和输入负端，所述双向AC/DC变换器的电网连接端接入市电，所述双向AC/DC变换器的母线正端和母线负端分别连接直流母线的正极和负极，所述超级电容器的正极和负极分别连接所述直流母线的正极和负极，所述第一 DC/DC变换器的输出正端、所述第二 DC/DC变换器的输出正端及所述第三DC/DC变换器的输出正端共接于所述直流母线的正极，所述第一 DC/DC变换器的输出负端、所述第二 DC/DC变换器的输出负端及所述第三DC/DC变换器的输出负端共接于所述直流母线的负极，所述第一逆变器的输入正端与所述第二逆变器的输入正端共接于所述直流母线的正极，所述第一逆变器的输入负端与所述第二逆变器的输入负端共接于所述直流母线的负极，所述电压卸载模块、所述第一 DC/DC变换器、所述第二 DC/DC变换器、所述第三DC/DC变换器以及所述双向AC/DC变换器还连接所述控制器；
[0008]所述整流模块对所述风力发电机所输出的交流电进行整流处理后输出直流电；
[0009]所述第一 DC/DC变换器对所述整流模块所输出的直流电进行直流电压变换后输出至所述直流母线；
[0010]所述控制器判断所述第一 DC/DC变换器的输入电压是否过压，是，则所述控制器控制所述电压卸载模块对所述整流模块的输出电压进行泄放处理，否，则所述控制器控制所述电压卸载模块关闭；
[0011]所述第二 DC/DC变换器对所述光伏电池所输出的直流电进行直流电压变换后输出至所述直流母线；
[0012]所述第三DC/DC变换器对所述燃料电池所输出的直流电进行直流电压变换后输出至所述直流母线；
[0013]在空调开机后，所述控制器根据所述第一 DC/DC变换器的输入电压判断所述风力发电机是否输出电能，同时根据所述第二 DC/DC变换器的输入电压判断所述光伏电池是否输出电能，如果所述风力发电机和/或所述光伏电池输出电能，则所述控制器根据所述第
一DC/DC变换器的输入功率与所述第二 DC/DC变换器的输入功率判断所述风力发电机与所述光伏电池的总输出功率是否达到空调额定供电功率，若是，则所述控制器控制空调系统工作于所述风力发电机与所述光伏电池协同供电的工作模式，若否，则所述控制器根据所述双向AC/DC变换器的输入电压判断是否有市电接入，并在有市电接入时控制空调系统工作于所述风力发电机与所述光伏电池及市电协同供电的工作模式，在无市电接入时控制空调系统工作于所述风力发电机与所述光伏电池及所述燃料电池协同供电的工作模式；如果所述风力发电机和所述光伏电池均不输出电能，则所述控制器根据所述双向AC/DC变换器的输入电压判断是否有市电接入，若是，则所述控制器控制空调系统工作于市电供电的工作模式，若否，则所述控制器控制空调系统工作于所述燃料电池供电的工作模式；
[0014]在空调未开机时，所述控制器根据所述第一 DC/DC变换器的输入电压判断所述风力发电机是否输出电能，同时根据所述第二 DC/DC变换器的输入电压判断所述光伏电池是否输出电能，如果所述风力发电机和/或所述光伏电池输出电能，则所述控制器控制空调系统工作于所述风力发电机和/或所述光伏电池通过所述双向AC/DC变换器对电网进行并网电能输送的工作模式，如果所述风力发电机和所述光伏电池均不输出电能，则所述空调器继续判断所述风力发电机和所述光伏电池是否输出电能。
[0015]本发明还提供了一种上述新能源变频空调的控制方法，所述控制方法包括以下步骤:
[0016]A.控制器判断空调是否开机，是，则执行步骤B，否，则执行步骤K ;
[0017]B.所述控制器根据第一 DC/DC变换器的输入电压和第二 DC/DC变换器的输入电压判断风力发电机和/或光伏电池是否输出电能，是，则执行步骤C，否，则执行步骤H ;
[0018]C.所述控制器根据所述第一 DC/DC变换器的输入功率与所述第二 DC/DC变换器的输入功率判断所述风力发电机与所述光伏电池的总输出功率是否达到空调额定供电功率，是，则执行步骤D，否，则执行步骤E ；
[0019]D.所述控制器控制空调系统工作于所述风力发电机与所述光伏电池协同供电的工作模式；[0020]E.所述控制器根据双向AC/DC变换器的输入电压判断是否有市电接入，是，则执行步骤F，否，则执行步骤G ;
[0021]F.所述控制器控制空调系统工作于所述风力发电机与所述光伏电池及市电协同供电的工作模式；
[0022]G.所述控制器控制空调系统工作于所述风力发电机与所述光伏电池及所述燃料电池协同供电的工作模式；
[0023]H.所述控制器根据所述双向AC/DC变换器的输入电压判断是否有市电接入，是，则执行步骤I，否，则执行步骤J ;
[0024]1.所述控制器控制空调系统工作于市电供电的工作模式；
[0025]J.所述控制器控制空调系统工作于所述燃料电池供电的工作模式；
[0026]K.所述控制器根据所述第一 DC/DC变换器的输入电压和所述第二 DC/DC变换器的输入电压判断所述风力发电机和/或所述光伏电池是否输出电能，是，则执行步骤L，否，则返回继续执行步骤K;
[0027]L.所述控制器控制空调系统工作于所述风力发电机和/或所述光伏电池通过所述双向AC/DC变换器对电网进行并网电能输送的工作模式。
[0028]本发明通过在新能源变频空调中采用风力发电机、整流模块、电压卸载模块、第一DC/DC变换器、光伏电池、第二 DC/DC变换器、燃料电池、第三DC/DC变换器、双向AC/DC变换器以及超级电容器，实现了将风能、太阳能、燃料电池及市电进行充分的协调利用以对变频空调进行供电，且在空调未开机时将风力发电机和/或光伏电池所输出的电能向电网实施并网发电以达到充分利用风能和/或太阳能的目的，同时通过超级电容器替代现有的铝电解电容以延长变频空调的使用寿命和提高变频空调的工作性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是本发明实施例提供的新能源变频空调的结构图；
[0030]图2是本发明实施例提供的新能源变频空调的控制方法的实现流程图；
[0031]图3是本发明实施例提供的新能源变频空调中的电压卸载模块的示例电路结构图；
[0032]图4是本发明实施例提供的新能源变频空调中的第一 DC/DC变换器、第二 DC/DC变换器及第三DC/DC变换器的示例电路结构图；
[0033]图5是本发明实施例提供的新能源变频空调中的双向AC/DC变换器的示例电路结构图；
[0034]图6是本发明另一实施例提供的新能源变频空调中的双向AC/DC变换器的示例电路结构图。
【具体实施方式】
[0035]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0036]图1示出了本发明实施例提供的新能源变频空调的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下:
[0037]新能源变频空调包括室内机101、控制器102、第一逆变器103、第二逆变器104、压缩机105及风机106，控制器102控制室内机101工作，且控制器102还控制第一逆变器103和第二逆变器104分别驱动压缩机105和风机106 ;控制器102为常用的空调控制器。
[0038]新能源变频空调还包括风力发电机107、整流模块108、电压卸载模块109、第一DC/DC变换器110、光伏电池111、第二 DC/DC变换器112、燃料电池113、第三DC/DC变换器114、双向AC/DC变换器115以及超级电容器116。
[0039]风力发电机107的交流输出正端和交流输出负端分别连接整流模块108的输入正端和输入负端，整流模块108的输出端和地端分别连接第一 DC/DC变换器110的输入正端和输入负端，电压卸载模块109的输入端和输出端分别连接整流模块108的输出端和地端，光伏电池111的输出端和地端分别连接第二 DC/DC变换器112的输入正端和输入负端，燃料电池113的输出端和地端分别连接第三DC/DC变换器114的输入正端和输入负端，双向AC/DC变换器115的电网连接端接入市电，双向AC/DC变换器115的母线正端和母线负端分别连接直流母线L的正极VBUS+和负极VBUS-，超级电容器116的正极和负极分别连接直流母线L的正极VBUS+和负极VBUS-，第一 DC/DC变换器110的输出正端、第二 DC/DC变换器112的输出正端及第三DC/DC变换器114的输出正端共接于直流母线L的正极VBUS+，第一DC/DC变换器110的输出负端、第二 DC/DC变换器112的输出负端及第三DC/DC变换器114的输出负端共接于直流母线L的负极VBUS-，第一逆变器103的输入正端与第二逆变器104的输入正端共接于直流母线L的正极VBUS+，第一逆变器103的输入负端与第二逆变器104的输入负端共接于直流母线L的负极VBUS-，电压卸载模块109、第一 DC/DC变换器110、第
二DC/DC变换器112、第三0(:/1)(:变换器114以及双向AC/DC变换器115还连接控制器102。
[0040]整流模块108对风力发电机107所输出的交流电进行整流处理后输出直流电。
[0041]第一 DC/DC变换器110对整流模块108所输出的直流电进行直流电压变换后输出至直流母线L。
[0042]控制器102判断第一 DC/DC变换器110的输入电压是否过压，是，则控制器102控制电压卸载模块109对整流模块108的输出电压进行泄放处理，否，则控制器102控制电压卸载1旲块109关闭。
[0043]第二 DC/DC变换器112对光伏电池111所输出的直流电进行直流电压变换后输出至直流母线L。
[0044]第三DC/DC变换器114对燃料电池113所输出的直流电进行直流电压变换后输出至直流母线L。
[0045]在空调开机后，控制器102根据第一 DC/DC变换器110的输入电压判断风力发电机107是否输出电能，同时根据第二 DC/DC变换器112的输入电压判断光伏电池111是否输出电能，如果风力发电机107和/或光伏电池111输出电能,则控制器102根据第一 DC/DC变换器110的输入功率与第二 DC/DC变换器112的输入功率判断风力发电机107与光伏电池111的总输出功率是否达到空调额定供电功率，若是，则控制器102控制空调系统工作于风力发电机107与光伏电池111协同供电的工作模式，若否，贝1J控制器102根据双向AC/DC变换器115的输入电压判断是否有市电接入，并在有市电接入时控制空调系统工作于风力发电机107与光伏电池111及市电协同供电的工作模式，在无市电接入时控制空调系统工作于风力发电机107与光伏电池111及燃料电池113协同供电的工作模式；如果风力发电机107和光伏电池111均不输出电能，则控制器102根据双向AC/DC变换器115的输入电压判断是否有市电接入，若是，则控制器102控制空调系统工作于市电供电的工作模式，若否，则控制器102控制空调系统工作于燃料电池113供电的工作模式。
[0046]在空调未开机时，控制器102根据第一 DC/DC变换器110的输入电压判断风力发电机107是否输出电能，同时根据第二 DC/DC变换器112的输入电压判断光伏电池111是否输出电能，如果风力发电机107和/或光伏电池111输出电能，则控制器102控制空调系统工作于风力发电机107和/或光伏电池111通过双向AC/DC变换器115对电网进行并网电能输送的工作模式，如果风力发电机107和光伏电池111均不输出电能,则空调器102继续判断风力发电机107和光伏电池111是否输出电能。
[0047]对于上述的新能源变频空调，其控制方法如图2所示，具体包括以下步骤:
[0048]S1.控制器102判断空调是否开机，是，则执行步骤S2，否，则执行步骤S11。
[0049]S2.控制器102根据第一 DC/DC变换器110的输入电压和第二 DC/DC变换器112的输入电压判断风力发电机107和/或光伏电池111是否输出电能，是，则执行步骤S3，否，则执行步骤S8。
[0050]S3.控制器102根据第一 DC/DC变换器110的输入功率与第二 DC/DC变换器112的输入功率判断风力发电机107与光伏电池111的总输出功率是否达到空调额定供电功率，是，则执行步骤S4，否，则执行步骤S5。
[0051]S4.控制器102控制空调系统工作于风力发电机107与光伏电池111协同供电的工作模式。其中，控制器102还对风力发电机107和光伏电池111分别进行最大功率点跟踪控制。
[0052]S5.控制器102根据双向AC/DC变换器115的输入电压判断是否有市电接入，是，则执行步骤S6，否，则执行步骤S7。
[0053]S6.控制器102控制空调系统工作于风力发电机107与光伏电池111及市电协同供电的工作模式。其中，由风力发电机107和光伏电池111优先对空调系统供电，功率不足的部分由市电提供，且控制器102还对风力发电机107和光伏电池111分别进行最大功率点跟踪控制。
[0054]S7.控制器102控制空调系统工作于风力发电机107与光伏电池111及燃料电池113协同供电的工作模式。其中，由风力发电机107和光伏电池111优先对空调系统供电，功率不足的部分由燃料电池113提供，控制器102还对风力发电机107和光伏电池111分别进行最大功率点跟踪控制。
[0055]S8.控制器102根据双向AC/DC变换器115的输入电压判断是否有市电接入，是，则执行步骤S9，否，则执行步骤S10。
[0056]S9.控制器102控制空调系统工作于市电供电的工作模式。
[0057]S10.控制器102控制空调系统工作于燃料电池113供电的工作模式。
[0058]Sll.控制器102根据第一 DC/DC变换器110的输入电压和第二 DC/DC变换器112的输入电压判断风力发电机107和/或光伏电池111是否输出电能，是，则执行步骤S12，否，则返回继续执行步骤S11。
[0059]S12.控制器102控制空调系统工作于风力发电机107和/或光伏电池111通过双向AC/DC变换器115对电网进行并网电能输送的工作模式。其中，控制器102还对风力发电机107和/或光伏电池111进行最大功率点跟踪控制。
[0060]从上述内容可知，本发明实施例提供的新能源变频空调可以在空调未开机，且风力发电机107和/或光伏电池111存在电能输出时，由风力发电机107和/或光伏电池111将电能通过直流母线L传输至双向AC/DC变换器115，再由双向AC/DC变换器115输出至电网，从而实现对风能和/或太阳能的充分利用。
[0061]进一步地，整流模块108为常用的整流桥电路，其用于对风力发电机107的输出交流电进行整流处理后输出直流电至第一 DC/DC变换器110。
[0062]进一步地，如图3所示，电压卸载模块109包括电阻R1、驱动电路1091及MOS场效应管VTl ；电阻Rl的第一端为电压卸载模块109的输入端，电阻Rl的第二端连接MOS场效应管VTl的漏极，驱动电路1091的输入端连接控制器102，驱动电路1091的输出端连接MOS场效应管VTl的栅极，MOS场效应管VTl的源极为电压卸载模块109的输出端。其中，驱动电路1091为常用的半导体开关管驱动电路，其用于根据控制器1091发出的控制信号驱动MOS场效应管VTl的通断。当控制器102根据第一 DC/DC变换器110的输入电压判定整流模块108的输出电压过高时，控制器102会通过驱动电路1091控制MOS场效应管VTl按照与控制信号对应的开关占空比进行通断操作，以对整流模块108的输出电压的过压部分进行泄放。
[0063]进一步地，第一 DC/DC变换器110、第二 DC/DC变换器112及第三DC/DC变换器114为结构相同的DC/DC变换器，如图4所示，该DC/DC变换器包括:
[0064]第一 MOS场效应管Ml、第二 MOS场效应管M2、变压器Tl、第一二极管Dl、第二二极管D2以及第一电感LI ；
[0065]变压器Tl的初级绕组的公共端为DC/DC变换器的输入正端，且与控制器102连接，变压器Tl的第一端和第二端分别连接第一 MOS场效应管Ml的漏极和第二 MOS场效应管M2的漏极，第一 MOS场效应管Ml的栅极和第二 MOS场效应管M2的栅极连接控制器102，第一 MOS场效应管Ml的源极与第二 MOS场效应管M2的源极的共接点为DC/DC变换器的输入负端且与控制器102连接，变压器Tl的次级绕组的第一端和第二端分别连接第一二极管Dl的阳极和第二二极管D2的阳极，第一二极管Dl的阴极与第二二极管D2的阴极共接于第一电感LI的第一端，第一电感LI的第二端和变压器Tl的次级绕组的公共端分别为DC/DC变换器的输出正端和输出负端，且与控制器102连接。
[0066]进一步地，如图5所示，双向AC/DC变换器115包括:
[0067]第一继电器K1、第一电容Cl、第二电感L2、第三电感L3、第一 IGBT管Q1、第二 IGBT管Q2、第三IGBT管Q3及第四IGBT管Q4 ；
[0068]第二电感L2的第一端与第三电感L3的第一端共同构成双向AC/DC变换器115的电网连接端，第一继电器Kl的第一控制触点I和第二控制触点2连接控制器102，第一继电器Kl的开关触点3和常开触点4分别连接第二电感L2的第一端和第一电容Cl的第一端，第一电容Cl的第二端连接第三电感L3的第一端，第一 IGBT管Ql的集电极与第三IGBT管Q3的集电极的共接点为双向AC/DC变换器115的母线正端，第一 IGBT管Ql的发射极与第
二IGBT管Q2的集电极共接于第二电感L2的第二端，第二 IGBT管Q2的发射极与第四IGBT管Q4的发射极的共接点为双向AC/DC变换器115的母线负端，第三IGBT管Q3的发射极与第四IGBT管Q4的集电极共接于第三电感L3的第二端，第一 IGBT管Ql的基极、第二 IGBT管Q2的基极、第三IGBT管Q3的基极及第四IGBT管Q4的基极均连接控制器102。
[0069]对于图5所示的双向AC/DC变换器115，其实际上是单相双向AC/DC变换器，电网提供的单相交流电的正半周和负半周分别输入至第二电感L2和第三电感L3。
[0070]在控制器102控制空调系统工作于市电供电的工作模式时,控制器102控制第一继电器Kl断开，此时控制器102控制双向AC/DC变换器115工作于有源功率因数校正工作状态，第二电感L2、第一 IGBT管Ql的体二极管及第二 IGBT管Q2的体二极管构成了第一路BOOST型有源功率因数校正电路，第三电感L3、第三IGBT管Q3的体二极管及第四IGBT管Q4的体二极管构成了第二路BOOST型有源功率因数校正电路，上述两路有源功率因数校正电路形成了交错式有源功率因数校正电路，优选地，该交错式有源功率因数校正电路工作于同步整流模式。
[0071]而在控制器102控制空调系统工作于风力发电机107和/或光伏电池111通过双向AC/DC变换器115对电网进行并网电能输送的工作模式时，控制器102控制第一继电器Kl闭合，则双向AC/DC变换器115工作于并网逆变器工作状态，且由第二电感L2、第一电容Cl及第三电感L3构成的LCL输出滤波电路对第一 IGBT管Q1、第二 IGBT管Q2、第三IGBT管Q3及第四IGBT管Q4工作于逆变状态所产生单相交流电进行滤波后输出至电网，从而对风能和/或太阳能实现充分利用。
[0072]另外，在本发明另一实施例中，如图6所示，双向AC/DC变换器115包括:
[0073]第二继电器K2、第三继电器K3、第四继电器K4、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第四电感L4、第五电感L5、第六电感L6、第五IGBT管Q5、第六IGBT管Q6、第七IGBT管Q7、第八IGBT管Q8、第九IGBT管Q9及第十IGBT管QlO ；
[0074]第二电容C2的第二端、第三电容C3的第二端及第四电容C4的第二端的共接点、第四电感L4的第一端、第五电感L5的第一端及第六电感L6的第一端共同构成双向AC/DC变换器115的电网连接端，第二继电器K2的第一控制触点I与第二控制触点2、第三继电器K3的第一控制触点I与第二控制触点2以及第四继电器K4的第一控制触点I与第二控制触点2均连接控制器102，第二继电器K2的开关触点3、第三继电器K3的开关触点3及第四继电器K4的开关触点3分别连接第四电感L4的第一端、第五电感L5的第一端及第六电感L6的第一端，第二继电器K2的常开触点4、第三继电器K3的常开触点4及第四继电器K4的常开触点4分别连接第二电容C2的第一端、第三电容C3的第一端及第四电容C4的第一端，第五IGBT管Q5的发射极与第六IGBT管Q6的集电极共接于第四电感L4的第二端，第七IGBT管Q7的发射极与第八IGBT管Q8的集电极共接于第五电感L5的第二端，第九IGBT管Q9的发射极与第十IGBT管QlO的集电极共接于第六电感L6的第二端，第五IGBT管Q5的集电极与第七IGBT管Q7的集电极以及第九IGBT管Q9的集电极的共接点为双向AC/DC变换器115的母线正端，第六IGBT管Q6的发射极与第八IGBT管Q8的发射极以及第十IGBT管QlO的发射极的共接点为双向AC/DC变换器115的母线负端，第五IGBT管Q5的基极、第六IGBT管Q6的基极、第七IGBT管Q7的基极、第八IGBT管Q8的基极、第九IGBT管Q9的基极以及第十IGBT管QlO的基极均与控制器102连接。
[0075]对于图5所示的双向AC/DC变换器115，其实际上是三相双向AC/DC变换器，电网提供的三相市电的A相电Ua、B相电Ub及C相电Uc分别输入至第四电感L4、第五电感L5及第六电感L6。
[0076]在控制器102控制空调系统工作于市电供电的工作模式时，控制器102控制第二继电器K2、第三继电器K3及第四继电器K4均断开，双向AC/DC变换器115构成了三相有源功率因数校正电路，此时控制器102控制双向AC/DC变换器115工作于三相有源功率因数校正工作状态。第四电感L4、第五IGBT管Q5的体二极管及第六IGBT管Q6的体二极管构成了 A相BOOST型有源功率因数校正电路，第五电感L5、第七IGBT管Q7的体二极管及第八IGBT管Q8的体二极管构成了 B相BOOST型有源功率因数校正电路，第六电感L6、第九IGBT管Q9的体二极管及第十IGBT管QlO的体二极管构成了 C相BOOST型有源功率因数校正电路，优选地，上述三相的有源功率因数校正电路工作于同步整流模式。
[0077]而在控制器102控制空调系统工作于风力发电机107和/或光伏电池111通过双向AC/DC变换器115对电网进行并网电能输送的工作模式时，控制器102控制第二继电器K2、第三继电器K3及第四继电器K4均闭合，双向AC/DC变换器115工作于并网逆变器工作状态，第四电感L4与第二电容C2构成A相LC输出滤波电路，第五电感L5与第三电容C3构成B相LC输出滤波电路，第六电感L6与第四电容C4构成C相LC输出滤波电路，该三相LC输出滤波电路分别对第五IGBT管Q5、第六IGBT管Q6、第七IGBT管Q7、第八IGBT管Q8、第九IGBT管Q9及第十IGBT管QlO工作于逆变状态所产生的A相电、B相电及C相电进行滤波后输出至电网，从而对风能和/或太阳能实现充分利用。
[0078]本发明实施例通过在新能源变频空调中采用风力发电机107、整流模块108、电压卸载模块109、第一 DC/DC变换器110、光伏电池111、第二 DC/DC变换器112、燃料电池113、第三DC/DC变换器114、双向AC/DC变换器115以及超级电容器116，实现了将风能、太阳能、燃料电池及市电进行充分的协调利用以对变频空调进行供电，且在空调未开机时将风力发电机107和/或光伏电池108所输出的电能向电网实施并网发电以达到充分利用风能和/或太阳能的目的，另外，由于超级电容器116具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长且工作温度范围宽等优点，所以通过超级电容器116替代现有的铝电解电容可以延长变频空调的使用寿命和提高变频空调的工作性能。
[0079]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种新能源变频空调，包括室内机、控制器、第一逆变器、第二逆变器、压缩机及风机，所述控制器控制所述室内机工作，且所述控制器还控制所述第一逆变器和所述第二逆变器分别驱动所述压缩机和所述风机；其特征在于: 所述新能源变频空调还包括: 风力发电机、整流模块、电压卸载模块、第一 DC/DC变换器、光伏电池、第二 DC/DC变换器、燃料电池、第三DC/DC变换器、双向AC/DC变换器以及超级电容器； 所述风力发电机的交流输出正端和交流输出负端分别连接所述整流模块的输入正端和输入负端，所述整流模块的输出端和地端分别连接所述第一 DC/DC变换器的输入正端和输入负端，所述电压卸载模块的输入端和输出端分别连接所述整流模块的输出端和地端，所述光伏电池的输出端和地端分别连接所述第二 DC/DC变换器的输入正端和输入负端，所述燃料电池的输出端和地端分别连接所述第三DC/DC变换器的输入正端和输入负端，所述双向AC/DC变换器的电网连接端接入市电，所述双向AC/DC变换器的母线正端和母线负端分别连接直流母线的正极和负极，所述超级电容器的正极和负极分别连接所述直流母线的正极和负极，所述第 一 DC/DC变换器的输出正端、所述第二 DC/DC变换器的输出正端及所述第三DC/DC变换器的输出正端共接于所述直流母线的正极，所述第一 DC/DC变换器的输出负端、所述第二 DC/DC变换器的输出负端及所述第三DC/DC变换器的输出负端共接于所述直流母线的负极，所述第一逆变器的输入正端与所述第二逆变器的输入正端共接于所述直流母线的正极，所述第一逆变器的输入负端与所述第二逆变器的输入负端共接于所述直流母线的负极，所述电压卸载模块、所述第一 DC/DC变换器、所述第二DC/DC变换器、所述第三DC/DC变换器以及所述双向AC/DC变换器还连接所述控制器； 所述整流模块对所述风力发电机所输出的交流电进行整流处理后输出直流电； 所述第一 DC/DC变换器对所述整流模块所输出的直流电进行直流电压变换后输出至所述直流母线； 所述控制器判断所述第一 DC/DC变换器的输入电压是否过压，是，则所述控制器控制所述电压卸载模块对所述整流模块的输出电压进行泄放处理，否，则所述控制器控制所述电压卸载|吴块关闭； 所述第二 DC/DC变换器对所述光伏电池所输出的直流电进行直流电压变换后输出至所述直流母线； 所述第三DC/DC变换器对所述燃料电池所输出的直流电进行直流电压变换后输出至所述直流母线； 在空调开机后，所述控制器根据所述第一 DC/DC变换器的输入电压判断所述风力发电机是否输出电能，同时根据所述第二 DC/DC变换器的输入电压判断所述光伏电池是否输出电能，如果所述风力发电机和/或所述光伏电池输出电能，则所述控制器根据所述第一 DC/DC变换器的输入功率与所述第二 DC/DC变换器的输入功率判断所述风力发电机与所述光伏电池的总输出功率是否达到空调额定供电功率，若是，则所述控制器控制空调系统工作于所述风力发电机与所述光伏电池协同供电的工作模式，若否，则所述控制器根据所述双向AC/DC变换器的输入电压判断是否有市电接入，并在有市电接入时控制空调系统工作于所述风力发电机与所述光伏电池及市电协同供电的工作模式，在无市电接入时控制空调系统工作于所述风力发电机与所述光伏电池及所述燃料电池协同供电的工作模式；如果所述风力发电机和所述光伏电池均不输出电能，则所述控制器根据所述双向AC/DC变换器的输入电压判断是否有市电接入，若是，则所述控制器控制空调系统工作于市电供电的工作模式，若否，则所述控制器控制空调系统工作于所述燃料电池供电的工作模式； 在空调未开机时，所述控制器根据所述第一 DC/DC变换器的输入电压判断所述风力发电机是否输出电能，同时根据所述第二 DC/DC变换器的输入电压判断所述光伏电池是否输出电能，如果所述风力发电机和/或所述光伏电池输出电能，则所述控制器控制空调系统工作于所述风力发电机和/或所述光伏电池通过所述双向AC/DC变换器对电网进行并网电能输送的工作模式，如果所述风力发电机和所述光伏电池均不输出电能，则所述空调器继续判断所述风力发电机和所述光伏电池是否输出电能。
2.如权利要求1所述的新能源变频空调，其特征在于，所述电压卸载模块包括电阻R1、驱动电路及MOS场效应管；所述电阻Rl的第一端为所述电压卸载模块的输入端，所述电阻Rl的第二端连接所述MOS场效应管的漏极，所述驱动电路的输入端连接所述控制器，所述驱动电路的输出端连接所述MOS场效应管的栅极，所述MOS场效应管的源极为所述电压卸载模块的输出端。
3.如权利要求1所述 的新能源变频空调，其特征在于，所述第一DC/DC变换器、所述第二 DC/DC变换器及所述第三DC/DC变换器为结构相同的DC/DC变换器，所述DC/DC变换器包括: 第一 MOS场效应管、第二 MOS场效应管、变压器、第一二极管D1、第二二极管D2以及第一电感LI ； 所述变压器的初级绕组的公共端为所述DC/DC变换器的输入正端，且与所述控制器连接，所述变压器的第一端和第二端分别连接所述第一 MOS场效应管的漏极和所述第二 MOS场效应管的漏极，所述第一 MOS场效应管的栅极和所述第二 MOS场效应管的栅极连接所述控制器，所述第一 MOS场效应管的源极与所述第二 MOS场效应管的源极的共接点为所述DC/DC变换器的输入负端，且与所述控制器连接，所述变压器的次级绕组的第一端和第二端分别连接所述第一二极管Dl的阳极和所述第二二极管D2的阳极，所述第一二极管Dl的阴极与所述第二二极管D2的阴极共接于所述第一电感LI的第一端，所述第一电感LI的第二端和所述变压器的次级绕组的公共端分别为所述DC/DC变换器的输出正端和输出负端，且与所述控制器连接。
4.如权利要求1所述的新能源变频空调，其特征在于，所述双向AC/DC变换器包括: 第一继电器、第一电容Cl、第二电感L2、第三电感L3、第一 IGBT管、第二 IGBT管、第三IGBT管及第四IGBT管； 所述第二电感L2的第一端与所述第三电感L3的第一端共同构成所述双向AC/DC变换器的电网连接端，所述第一继电器的第一控制触点和第二控制触点连接所述控制器，所述第一继电器的开关触点和常开触点分别连接所述第二电感L2的第一端和所述第一电容Cl的第一端，所述第一电容Cl的第二端连接所述第三电感L3的第一端，所述第一 IGBT管的集电极与所述第三IGBT管的集电极的共接点为所述双向AC/DC变换器的母线正端，所述第一IGBT管的发射极与所述第二 IGBT管的集电极共接于所述第二电感L2的第二端，所述第二IGBT管的发射极与所述第四IGBT管的发射极的共接点为所述双向AC/DC变换器的母线负端，所述第三IGBT管的发射极与所述第四IGBT管的集电极共接于所述第三电感L3的第二端，所述第一 IGBT管的基极、所述第二 IGBT管的基极、所述第三IGBT管的基极及所述第四IGBT管的基极均连接所述控制器。
5.如权利要求1所述的新能源变频空调，其特征在于，所述双向AC/DC变换器包括: 第二继电器、第三继电器、第四继电器、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第四电感L4、第五电感L5、第六电感L6、第五IGBT管、第六IGBT管、第七IGBT管、第八IGBT管、第九IGBT管及第十IGBT管； 所述第二电容C2的第二端、所述第三电容C3的第二端及所述第四电容C4的第二端的共接点、所述第四电感L4的第一端、所述第五电感L5的第一端及所述第六电感L6的第一端共同构成所述双向AC/DC变换器的电网连接端，所述第二继电器的第一控制触点与第二控制触点、所述第三继电器的第一控制触点与第二控制触点以及所述第四继电器的第一控制触点与第二控制触点均连接所述控制器，所述第二继电器的开关触点、所述第三继电器的开关触点及所述第四继电器的开关触点分别连接所述第四电感L4的第一端、所述第五电感L5的第一端及所述第六电感L6的第一端，所述第二继电器K2的常开触点、所述第三继电器的常开触点及所述第四继电器的常开触点分别连接所述第二电容C2的第一端、所述第三电容C3的第一端及所述第四电容C4的第一端，所述第五IGBT管的发射极与所述第六IGBT管的集电极共接于所述第四电感L4的第二端，所述第七IGBT管的发射极与所述第八IGBT管的集电极共接于所述第五电感L5的第二端，所述第九IGBT管的发射极与所述第十IGBT管的集电极共接于所述第六电感L6的第二端，所述第五IGBT管的集电极与所述第七IGBT管的集电极以及所述第九IGBT管的集电极的共接点为所述双向AC/DC变换器的母线正端，所述第六IGBT管的发射极与所述第八IGBT管的发射极以及所述第十IGBT管的发射极的共接点为所述双向AC/DC变换器的母线负端，所述第五IGBT管的基极、所述第六IGBT管的基极、所述第七IGBT管的基极、所述第八IGBT管的基极、所述第九IGBT管的基极以及所述第十IGBT管的基极均与所述控制器连接。
6.一种如权利要求1所述的新能源变频空调的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤: A.控制器判断空调是否开机，是，则执行步骤B，否，则执行步骤K； B.所述控制器根据第一DC/DC变换器的输入电压和第二 DC/DC变换器的输入电压判断风力发电机和/或光伏电池是否输出电能，是，则执行步骤C，否，则执行步骤H ； C.所述控制器根据所述第一DC/DC变换器的输入功率与所述第二DC/DC变换器的输入功率判断所述风力发电机与所述光伏电池的总输出功率是否达到空调额定供电功率，是，则执行步骤D，否，则执行步骤E ； D.所述控制器控制空调系统工作于所述风力发电机与所述光伏电池协同供电的工作模式； E.所述控制器根据双向AC/DC变换器的输入电压判断是否有市电接入，是，则执行步骤F，否，则执行步骤G ; F.所述控制器控制空调系统工作于所述风力发电机与所述光伏电池及市电协同供电的工作模式； G.所述控制器控制空调系统工作于所述风力发电机与所述光伏电池及所述燃料电池协同供电的工作模式；H.所述控制器根据所述双向AC/DC变换器的输入电压判断是否有市电接入，是，则执行步骤I，否，则执行步骤J ;I.所述控制器控制空调系统工作于市电供电的工作模式； J.所述控制器控制空调系统工作于所述燃料电池供电的工作模式； K.所述控制器根据所述第一 DC/DC变换器的输入电压和所述第二 DC/DC变换器的输入电压判断所述风力发电机和/或所述光伏电池是否输出电能，是，则执行步骤L，否，则返回继续执行步骤K ； L.所述控制器控制空调系统工作于所述风力发电机和/或所述光伏电池通过所述双向AC/DC 变换器对电网进行并网电能输送的工作模式。
【文档编号】F24F11/02GK103743069SQ201410025882
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月20日 优先权日:2014年1月20日
【发明者】韩军良 申请人:广东美的制冷设备有限公司