专利名称：空气调节器及其控制方法
技术领域：
本发明涉及空气调节器及其控制方法。更加具体地，本发明涉及这样 的空气调节器及其控制方法，该空气调节器包括功率因数补偿器，该功率 因数补偿器处在向转换器施加的三相功率源的每一端，并且通过向压缩机 输入正弦波电流来补偿功率因数和改进谐波。
背景技术：
一般地，空气调节器被提供用于制冷、加热或空气调节，并且被安装 以向室内排放制冷/加热的空气，并且净化室内空气以向人们提供舒适的 室内环境。
这样的空气调节器被分成由室内热交换器组成的室内单元以及由压 缩机和室外热交换器组成的室外单元。空气调节器通过控制向压缩机等供
应的功率源iM^行。
另一方面，传统的空气调节器包括电源、电磁开关、整流器、电抗器、 DC传输部件(link section)和逆变器。电源供应预定振幅的功率源。逆变 器将直流电压转换成恒定电压或频率的交流电压，并且将交流电压供应给 压缩机。
当从电源输入和转换的功率源大于DC传输部件的电压时，向将要运 行的压缩机的马iiife加电流。
然而，如较早描述的那样，因为传统的空气调节器施加仅与等于或大 于向DC传输部件施加的电压的直流功率源相对应的电流，所以通过逆变 器向压缩机供应的输入功率源增加了电压和电流之间的相位差。
亦即，当逆变器向压缩机马达施加交流功率源时，具有如图l所示的 电压和电流波的交流功率源被输入到压缩机马达。
此时，当将向马达输入的电压的波与向其输入的电流的波相比较时， 输入的电压ifc拖加，然后电流才流动。因此，向空气调节器的压缩M入 的功率源的真实有效的功率被减少得与电压和电流之间的相位差一样多，从而造成空气调节器的功率因数显著恶化
发明内容
技术问题
因此，已开发了本发明以便解决现有技术中出现的上述问题，并且本 发明的目的是提供一种空气调节器及其控制方法，其通过减少向压缩机输 入的功率源的电压和电流之间的相位差来改进空气调节器的功率因数。
本发明的第二目的是提供一种空气调节器及其控制方法，其通过向压 缩机输入正弦波的电流来增强谐波分量。
技术方案
为了达到这个目的，根据本发明的第一方面，提供了一种空气调节器，
包括电源部件(section)，用于接收三相功率源；电压波传感器，用于感 测所述电源部件所接收的三相功率源的电压波；功率因数补偿器，其连接 到所述电源部件，用于补偿所述三相功率源的功率因数；以及控制器，用 于控制所述功率因数补偿器的运行，以便根据来自所述电压波传感器的电 压波来补偿所述功率因数。
根据本发明的第二方面，提供了一种空气调节器，包括电源部件； 电压波传感器，用于感测所述电源部件所接收的三相功率源的电压波；整 流器，用于对所述电源部件所接收的三相功率源进行整流；直流传输部件， 用于基于所述整流器所整流的三相功率源，生成预定振幅的直流功率源； 逆变器，用于将所述直流功率源转换成交流功率源，并且将所述交流功率 源供应给压缩机马达；功率因数补偿器，其连接到所述电源部件，用于补 偿所述三相功率源的功率因数；以及控制器，用于根据来自所述电压波传 感器的电压波来控制所述功率因数补偿器的运行，以便向所述压缩机马达 施加具有改进的功率因数的功率源。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于控制空气调节器的方法，包 括以下步骤通过电压波传感器感测向三相电源部件输入的电压波；以及 根据从所述电压波传感器输入的电压波来补偿输入功率的功率因数。
有益效果
才艮据如上面所提议的本发明的空气调节器，三相功率源的功率因数被 相位补偿并被输入到整流器，从而使得向压缩机施加的功率源的电压和电流变成相同相位。进一步，以正弦波的形式输入电流，以便改进空气调节 器的功率因数，并且去除出现的功率源的谐波分量。
此外，如上所述，空气调节器的功率因数的改进和出现的功率源中谐 波分量的去除增强了产品的性能和可靠性。
结合附图，从以下详细描述中，本发明的上述以及其它目的、特征和
优点将会更加明显，其中
图1是示出根据现有技术的空气调节器中的压缩机输入功率源的波 的曲线图2是示出根据本发明的空气调节器的控制布置的视图3是示出关于控制信号的切换模式的曲线图，所述控制信号从根据 本发明的空气调节器的控制器被施加到其功率因数补偿器；以及
图4是示出根据本发明的空气调节器中的压缩机输入功率源的波的 曲线图。
具体实施例方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。贯穿附图和说 明书，相同的附图标记指示相同的要素。在本发明的以下描述中，结合于 此的已知功能和配置的详细描述将会被省略，以避免4吏本发明的主题不清 楚。
图2是示出根据本发明的空气调节器的控制布置的视图。
参考图2，根据本发明的空气调节器包括电源部件IO、电压波传感器 20、整流器40、电抗器50、 DC传输部件60、逆变器70和压缩机马达 80。电源部件10接收三相功率源。电压波传感器20感测电源部件所接收 的三相功率源的电压波。整流器40整流三相电源部件10所接收的功率源。 DC传输部件60基于整流器40所整流的三相功率源生成预定振幅的直流 功率源。逆变器70将直流功率源转换成交流功率源，并且将交流功率源 供应给压缩机。
空气调节器进一步包括功率因数补偿器30和控制器卯。功率因数补偿器30连接到整流器40的前端，并且补偿来自电源部件10的三相功率 源的功率因数。控制器卯根据电压波传感器20的感测结果来控制功率因 数补偿器30和逆变器70。
更加具体地，电压波传感器20连接到电源部件10中的三相端中的一 个和中性线N，并且感测输入的功率源的电压波。
这里，电压波传感器20可以连接到电源部件10的三相端中的一个。 尽管电压波传感器20连接到R相位端，但是它可以连接到S相位端或T 相位端。
此外，电压波传感器20感测输入的交流功率源的电压波，并且将其 提供给控制器卯。
另一方面，功率因数补偿器30连接到电源部件10和整流器40，并 且根据控制器卯的控制命令补偿从电源部件10输入的功率源的功率因 数，并且将其功率因数被补偿的功率源供应给整流器40。
进一步，功率因数补偿器30包括至少一个电抗器Ll至L3和至少一 个开关元件Ql至Q3。
更加具体地，在功率因数补偿器30中，电抗器L1、 L2和L3中的每 一个以及开关元件Ql、 Q2和Q3中的每一个连接到电源部件10的每一 相，并且才艮据来自控制器卯的控制信号运行。这里，电抗器L1、 L2和 L3相对于整流器40串联连接到电源部件IO。与此形成对照，开关元件 Ql、 Q2和Q3并联连接到整流器40。
亦即，第一电抗器Ll连接到电源部件10的三相端当中的第一相位 端R，并且第一开关元件Q1连接到第一电抗器L1。
进一步，第二电抗器L2和第二开关元件Q2连接到第二相位端S, 并且第三电抗器L3和第三开关元件Q3连接到第三相位端T。
第一至第三开关元件Ql至Q3的漏极连接到各个电抗器Ll、 L2和 L3,而其源极则连接到电源部件10的中性线N。
这里，第一至第三开关元件Q1至Q3的栅极连接到控制器卯。根据 来自控制器卯的控制信号，第一至第三开关元件Ql至Q3 ^L接通/断开 并执行切换操作，以便补偿电源部件10的三相的功率因数。
另一方面，整流器40由多个桥接二极管组成，接收并整流来自功率 因数补偿器30的功率源，并且使得电抗器50所整流的功率源被输入到DC传输部件60。
DC传输部件60接收整流器40的功率源并使之平滑，并且输出直流 功率源。这里，DC传输部件60包括用于4吏输入的功率源平滑的至少一 个电容器。
逆变器70纟艮据来自控制器卯的控制信号而被驱动，并且将经整流和 平滑过的直流功率源转换成交流功率源，并且将交流功率源供应给压缩机 马达80。
通过前述布置，当电源部件向电压波传感器20施加交流功率源时， 电压波传感器20感测交流功率源的电压波并将其提供给控制器卯。因此， 控制器卯才艮据来自电压波传感器20的交流功率源的电压波生成控制信号 以控制功率因数补偿器30，并且将控制信号施加到功率因数补偿器30。
详细地，控制器卯基于来自电压波传感器20的感测的电压波判断来 自电源部件10的功率源的电压电平，并从而控制连接到电源部件10的各 个相位端的功率因数补偿器30运行。
亦即，控制器卯分析电压波传感器20所感测的电源部件10的一个 相位端的功率源的输入电压波，以判断其电压电平。控制器卯将控制信 号施加到要被驱动的功率因数补偿器30的各个开关元件Ql、 Q2和Q3。
因此，开关元件Q1、 Q2和Q3在控制器卯的控制下运行，以<更对 电源部件10的三相进行功率因数补偿。
下一步，整流器40对功率因数被改进的功率源进行整流，并且将整 流的功率源供应给DC传输部件60。因此，DC传输部件60生成具有预 定振幅的直流功率源以驱动压缩机，并且通过逆变器70将直流功率源供 应^^压缩机马达80。
图3是示出关于控制信号的切换模式的曲线图，所述控制信号vM4艮据 本发明的空气调节器的控制器被施加到其功率因数补偿器。
在图3中，LD表示用于显示用于切换控制的基准电压的曲线，SI为 电压波传感器20所感测的电压波，而SO则是从控制器90到功率因数补 偿器30的切换控制信号。
参考图3,控制器90将电压波传感器20所感测的电压波SI的电压 电平与基准电压LD相比较。当电压波SI的电压电平大于基准电压LD 时，控制器卯向功率因数补偿器30施加控制信号SO，以l更驱动功率因数补偿器30的开关元件。
此时，控制器90将如上所述的切换模式的控制信号SO施加到与电 压波传感器20相连接的电源部件10的三相端中的一个，以便驱动功率因 数补偿器30的开关元件。
进而，由于电源部件10的三相功率源具有120度的相位差，所以控 制器卯将具有120度相位差的切换模式的控制信号施加到与除了连接到 电压波传感器20的相位端之外的电源部件10的相位端相连接的功率因数 补偿器30的各个开关元件。
亦即，控制器卯将从电源部件10的第一相位端R感测并输入的电 压波SI的电压电平与基准电压LD相比较，并且将如较早说明的具有切 换模式的控制信号SO施加到第一开关元件Ql。
此外，控制器卯将与控制信号SO具有120度相位差的切换模式的 控制信号施加到与电源部件10的第二相位端S相连接的第二开关元件 Q2。
另外，控制器卯向第三开关元件Q3施加控制信号，以^更它能够执 行切换^Mt，其中，所施加的控制信号与施加到第一开关元件Q1的控制 信号具有240度的相位差，并且与施加到第二开关元件Q2的控制信号具 有120度的相位差。
如从前述描述中看到的那样，根据输入的功率源的电压电平和相位， 连接到电源部件10的三相端的功率因数补偿器30的各个开关元件Ql至 Q3被接通/断开，可以对功率源的三个输A^目进行功率因数补偿。这使得 具有增强的功率因数的功率源被供应给压缩机。
图4是示出根据本发明的空气调节器中的压缩机输入功率源的波的 曲线图。
参考图4，空气调节器感测电源部件中的三相中的一个的电压波，并 且基于感测的结果控制功率因数补偿器30的切换，以便电流根据感测的 电压波而流动。这样一来，功率源的电压和电流之间的相位差就显著减少， 并从而具有相同相位的电压LV1和电流LIl被施加到压缩机马达80。
另外，空气调节器感测电源部件中的三相中的一个的电压波，并且向 功率因数补偿器30的各个开关元件施加控制信号，以彼此具有120度的 相位差，以使，供应给压缩机的功率源的电流波具有正弦波的形式。因此，施加到压缩机的功率源的功率因数被增强，并且通过流动正弦 波的电流而改进了生成的谐波分量。
工业实用性
根据本发明的空气调节器，向压缩机拖加的功率源的电压和电流被均 衡，并且以正弦波的形式输入电流。因此，空气调节器的功率因数被改进, 并且功率源的生成的谐波分量被去除，从而具有极好的工业实用性。
权利要求
1.一种空气调节器，包括电源部件，用于接收三相功率源；电压波传感器，用于感测所述电源部件所接收的三相功率源的电压波；功率因数补偿器，其连接到所述电源部件，用于补偿所述三相功率源的功率因数；以及控制器，用于控制所述功率因数补偿器的运行，以便根据来自所述电压波传感器的电压波来补偿所述功率因数。
2. 如权利要求l所述的空气调节器，其中，所述电压波传感器连接 到所述电源部件的三相端中的 一个和中性线。
3. 如权利要求l所述的空气调节器，其中，通过所述电源部件的相 位补偿所述功率因数。
4. 如权利要求l所述的空气调节器，其中，所述功率因数补偿器包 括至少一个电抗器和至少一个开关元件。
5. 如权利要求4所述的空气调节器，其中，所述电抗器和所述开关 元件连接到所述三相功率源的各个相位。
6. 如权利要求3所述的空气调节器，进一步包括整流器，用于对所 述电源部件所接收的交流功率源进行整流，其中，所述电抗器连接到所述整流器，所述开关元件串联连接到所述 电抗器并且并联连接到所述整流器。
7. 如权利要求3所述的空气调节器，其中，所述开关元件的栅极、 漏极和源极分别连接到所述控制器、所述电抗器和所述中性线。
8. 如权利要求3所述的空气调节器，其中，所述控制器将来自所述 电压波传感器的电压波的电压电平与基准电压相比较，并且对等于或大于 所述基准电压的电平补偿功率因数。
9. 如权利要求8所述的空气调节器，其中，具有120度相位差的预 定切换模式的控制信号被施加到连接到功率源的三相的各个开关元件。
10. —种空气调节器，包括电源部件；电压波传感器，用于感测所述电源部件所接收的三相功率源的电压波；整流器，用于对所述三相电源部件所接收的功率源进行整流；直流传输部件，用于基于所述整流器所整流的三相功率源生成预定振 幅的直流功率源；逆变器，用于将所述直流功率源转换成交流功率源，并且将所述交流 功率源供应给压缩机马达；功率因数补偿器，其连接到所述电源部件，用于补偿所述三相功率源 的功率因数；以及控制器，用于根据来自所述电压波传感器的电压波来控制所述功率因 数补偿器的运行，以便向所述压缩机马达施加具有改进的功率因数的功率 源。
11. 如权利要求10所述的空气调节器，其中，所述电源部件接收三 相功率源，并且所述功率因数补偿器连接到各个相。
12. 如权利要求10所述的空气调节器，其中，所述功率因数补偿器 包括电抗器和开关元件，所述电抗器连接到所述整流器，所述开关元件串 联连接到所述电抗器并且并联连接到所述整流器。
13. —种用于控制空气调节器的方法，包括以下步骤 通过电压波传感器感测向三相电源部件输入的电压波；以及 根据从所述电压波传感器输入的电压波来补偿输入功率的功率因数。
14. 如权利要求13所述的方法，其中，当感测的电压波的电压电平 等于或大于基准电压时，补偿所述功率因数。
15. 如权利要求13所述的方法，其中，通过所述三相电源部件的相 位补偿所述功率因数。
16. 如权利要求13所述的方法，其中，连接到功率源的三相的功率 因数补偿器运行以具有120度的相位差。
全文摘要
公开了一种空气调节器及其控制方法，其通过减少向压缩机输入的功率源的电压和电流之间的相位差来改进空气调节器的功率因数；以及一种空气调节器及其控制方法，其通过向压缩机输入正弦波的电流来增强谐波分量。在空气调节器及其控制方法中，三相功率源的功率因数被相位补偿并被输入到整流器，从而使得向压缩机施加的功率源的电压和电流变成相同相位。进一步，以正弦波的形式输入电流，以便改进空气调节器的功率因数，并且去除出现的功率源的谐波分量。此外，空气调节器的功率因数的改进和出现的功率源中谐波分量的去除增强了产品的性能和可靠性。
文档编号H02M5/00GK101595618SQ200680049249
公开日2009年12月2日 申请日期2006年12月6日 优先权日2006年1月24日
发明者金昌范 申请人:Lg电子株式会社