一种可变直流电压的变频空调功率电路的制作方法

本实用新型涉及电子电路技术领域，具体为一种可变直流电压的变频空调功率电路。

背景技术：

电力电子变换装置是由电力半导体器材、导电母线以及仪表等组成的可完成电能性质转换的一个整体控制电路。电力电子技术研究的目的就是利用高性能的电力半导体器件，应用先进的控制理论和手段来对这些电力扳道器器件进行控制，以达到电能形式转换的要求。到目前为止，具有输入功率因数校正能力的单相有源AC-DC变换器已经发展得非常成熟，并且成功地应用到许多领域当中。不仅能够获得非常高的输入功率因数，而且能够提供高质量的直流输出电压。这些非常有利于提高电源的利用率，减轻电力谐波污染，而且有利于后级电路的稳定工作，提高质量。

有源功率因数校正(APFC)技术作为解决谐波电流污染的重要技术，其电路包括两部分：单相二极管整流桥和升降压电路。单位功率因数电路的输出端与电解电容相连，经过滤波后为逆变单元供电。为使得逆变单元获得稳定的电压，必须要减小单相功率因数校正器输出电压的纹波，因此需要使用大容量的电解电容，但是在单相交流电源上电时，大容量的电解电容会造成大的冲击电流，导致电流波形畸变造成谐波污染，更严重的是，大电流可能会破坏电路元件，导致电路不能启动或者电路故障，所以采取上电限流措施对电路的正常启动有十分重要的作用。

然而，低开关频率功率因数校正器的升压电感量大、体积大。同时，低开关频率下的单相功率因数校正器分流电阻阻值大，功耗多，发热严重。若要提高开关频率，分流电阻会产生更多的功耗和热量。因此，需要找寻高开关频率低感低阻单相功率因数校正电路来解决这些问题。

现阶段，高开关频率低感低阻单相功率因数校正电路的设计普遍繁琐，分流电阻通常还会产生更大的功耗、发出更多的热量，无法满足实际应用的需求。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种可变直流电压的变频空调功率电路，用于解决现有技术中功率因数校正器功耗大，发热量大的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种可变直流电压的变频空调功率电路，所述可变直流电压的变频空调功率电路包括：单位功率因数软上电电路和逆变回路单元；所述单位功率因数软上电电路包括依次相连的：整流滤波单元、升压单元和降压单元；所述升压单元包括串联的第一电感L1、第六功率二极管D6；并联的绝缘栅双极型晶体管S2和第二电容C2；其中，所述第一电感L1与所述整流滤波单元的正极输出端相连，所述绝缘栅双极型晶体管S2和所述第二电容C2与所述整流滤波单元的负极输出端相连；所述逆变回路单元包括：输出所述逆变回路单元的U相的第一绝缘栅双极型晶体管组；输出所述逆变回路单元的V相的第二绝缘栅双极型晶体管组；输出所述逆变回路单元的W相的第三绝缘栅双极型晶体管组。

于本实用新型的一实施例中，所述第一绝缘栅双极型晶体管组、所述第二绝缘栅双极型晶体管组和所述第三绝缘栅双极型晶体管组并联。

于本实用新型的一实施例中，所述整流滤波单元包括：第一整流单元，与电源火线ACL1相连；第二整流单元，与所述第一整流单元并联，与电源零线ACN2相连；滤波单元，分别与所述第一整流单元、所述第二整流单元并联。

于本实用新型的一实施例中，所述第一整流单元包括：串联的第一功率二极管D1和第二功率二极管D2；所述第二整流单元包括：串联的第三功率二极管D3和第四功率二极管D4；所述滤波单元包括电容C1。

于本实用新型的一实施例中，所述第一功率二极管D1的正极、所述第二功率二极管D2的负极与所述电源火线ACL1相连，所述第三功率二极管D3的正极、所述第四功率二极管D4的负极与所述电源零线ACN2相连，所述第二功率二极管D2的正极、所述第四功率二极管D4的正极与所述第一电容C1的一端相连构成所述整流滤波单元的负极输出端，所述第一功率二极管D1的负极、所述第三功率二极管D3的负极与所述第一电容C1的另一端相连构成所述整流滤波单元的正极输出端。

于本实用新型的一实施例中，所述第一电感L1一端与所述整流滤波单元的正极输出端相连，另一端与所述第六功率二极管D6的正极、所述绝缘栅双极型晶体管S2的漏极相连，所述第六功率二极管D6的负极与所述第二电容C2的正极相连，所述第二电容C2的负极、所述绝缘栅双极型晶体管S2的源极与所述整流滤波单元的负极输出端相连。

于本实用新型的一实施例中，所述降压单元包括：串联的绝缘栅双极型晶体管S1、第二电感L2；并联的第五功率二极管D5和第三电容C3；其中，绝缘栅双极型晶体管S1与所述升压单元的第一端相连，所述第三电容C3和所述第五功率二极管D5与所述升压单元的第二端相连。

于本实用新型的一实施例中，绝缘栅双极型晶体管S1的漏极与所述升压单元的第一端相连，源极与所述第五功率二极管D5的负极、所述第二电感L2的一端相连，所述第二电感L2的另一端与所述第三电容C3的正极相连，所述第三电容C3的负极、所述第五功率二极管D5的正极与所述升压单元的第二端相连。

于本实用新型的一实施例中，所述第一绝缘栅双极型晶体管组包括串联的绝缘栅双极型晶体管S5和绝缘栅双极型晶体管S6，其中，所述绝缘栅双极型晶体管S5和所述绝缘栅双极型晶体管S6之间输出所述逆变回路单元的U相；所述第二绝缘栅双极型晶体管组包括串联的绝缘栅双极型晶体管S4和绝缘栅双极型晶体管S7，其中，所述绝缘栅双极型晶体管S4和所述绝缘栅双极型晶体管S7之间输出所述逆变回路单元的V相；所述第三绝缘栅双极型晶体管组包括串联的绝缘栅双极型晶体管S8和绝缘栅双极型晶体管S9，其中，所述绝缘栅双极型晶体管S8和所述绝缘栅双极型晶体管S9之间输出所述逆变回路单元的W相。

于本实用新型的一实施例中，所述绝缘栅双极型晶体管S5的漏极、所述绝缘栅双极型晶体管S7的漏极和所述绝缘栅双极型晶体管S9的漏极与所述第三电容C3的正极相连，所述绝缘栅双极型晶体管S5的源极与所述绝缘栅双极型晶体管S6的漏极相连并输出所述逆变回路单元的U相，所述绝缘栅双极型晶体管S7的源极与所述绝缘栅双极型晶体管S4的漏极相连并输出所述逆变回路单元的V相，所述绝缘栅双极型晶体管S9的源极与所述绝缘栅双极型晶体管S8的漏极相连并输出所述逆变回路单元的W相，所述绝缘栅双极型晶体管S6的源极、所述绝缘栅双极型晶体管S4的源极和所述绝缘栅双极型晶体管S8的源极与所述第三电容C3的负极相连。

如上所述，本实用新型的一种可变直流电压的变频空调功率电路，具有以下有益效果：

1、本实用新型的可变直流电压的变频空调功率电路，通过S1、S2的导通或关断，对后级逆变回路供电，结构简单，升降压使得电压宽可以调节，有效解决现有技术中功率因数校正器功耗大，发热量大的问题。

2、本实用新型结构设计新颖、简单，具有较高的实用性。

附图说明

图1显示为本实用新型的一种可变直流电压的变频空调功率电路的整体结构示意图。

图2显示为本实用新型的一种可变直流电压的变频空调功率电路的整体结构示意图。

元件标号说明

100 可变直流电压的变频空调功率电路

110 单位功率因数软上电电路

111 整流滤波单元

112 升压单元

113 降压单元

120 逆变回路单元

121 第一绝缘栅双极型晶体管组

122 第二绝缘栅双极型晶体管组

123 第三绝缘栅双极型晶体管组

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本实用新型的目的在于提供一种可变直流电压的变频空调功率电路，用于解决现有技术中功率因数校正器功耗大，发热量大的问题。以下将详细描述本实用新型的一种可变直流电压的变频空调功率电路的原理和实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实用新型的一种可变直流电压的变频空调功率电路。

具体地，如图1所示，本实用新型提供一种可变直流电压的变频空调功率电路100，所述可变直流电压的变频空调功率电路100包括：单位功率因数软上电电路110和逆变回路单元120；所述单位功率因数软上电电路110包括依次相连的：整流滤波单元111、升压单元112和降压单元113；所述逆变回路单元120包括：输出所述逆变回路单元120的U相的第一绝缘栅双极型晶体管组121；输出所述逆变回路单元120的V相的第二绝缘栅双极型晶体管组122以及输出所述逆变回路单元120的W相的第三绝缘栅双极型晶体管组123。

其中，如图1所示，所述升压单元112包括串联的第一电感L1、第六功率二极管D6；并联的绝缘栅双极型晶体管S2和第二电容C2；其中，所述第一电感L1与所述整流滤波单元111的正极输出端相连，所述绝缘栅双极型晶体管S2和所述第二电容C2与所述整流滤波单元111的负极输出端相连。

以下对本实施例的可变直流电压的变频空调功率电路100进行详细说明。

于本实施例中，所述整流滤波单元111包括：第一整流单元、第二整流单元以及滤波单元。

所述第一整流单元与电源火线ACL1相连；所述第二整流单元与所述第一整流单元并联，与电源零线ACN2相连；所述滤波单元分别与所述第一整流单元、所述第二整流单元并联。

具体地，如图2所示，于本实施例中，所述第一整流单元包括：串联的第一功率二极管D1和第二功率二极管D2；所述第二整流单元包括：串联的第三功率二极管D3和第四功率二极管D4；所述滤波单元包括电容C1。

更近一步地，所述第一功率二极管D1的正极、所述第二功率二极管D2的负极与所述电源火线ACL1相连，所述第三功率二极管D3的正极、所述第四功率二极管D4的负极与所述电源零线ACN2相连，所述第二功率二极管D2的正极、所述第四功率二极管D4的正极与所述第一电容C1的一端相连构成所述整流滤波单元111的负极输出端，所述第一功率二极管D1的负极、所述第三功率二极管D3的负极与所述第一电容C1的另一端相连构成所述整流滤波单元111的正极输出端。

于本实施例中，所述升压单元112包括串联的第一电感L1、第六功率二极管D6；并联的绝缘栅双极型晶体管S2和第二电容C2；其中，所述第一电感L1与所述整流滤波单元111的正极输出端相连，所述绝缘栅双极型晶体管S2和所述第二电容C2与所述整流滤波单元111的负极输出端相连。

具体地，于本实施例中，所述第一电感L1一端与所述整流滤波单元111的正极输出端相连，另一端与所述第六功率二极管D6的正极、所述绝缘栅双极型晶体管S2的漏极相连，所述第六功率二极管D6的负极与所述第二电容C2的正极相连，所述第二电容C2的负极、所述绝缘栅双极型晶体管S2的源极与所述整流滤波单元111的负极输出端相连。

于本实施例中，所述降压单元113包括：串联的绝缘栅双极型晶体管S1、第二电感L2；并联的第五功率二极管D5和第三电容C3；其中，绝缘栅双极型晶体管S1与所述升压单元112的第一端相连，所述第三电容C3和所述第五功率二极管D5与所述升压单元112的第二端相连。

具体地，于本实施例中，绝缘栅双极型晶体管S1的漏极与所述升压单元112的第一端相连，源极与所述第五功率二极管D5的负极、所述第二电感L2的一端相连，所述第二电感L2的另一端与所述第三电容C3的正极相连，所述第三电容C3的负极、所述第五功率二极管D5的正极与所述升压单元112的第二端相连。

本实用新型可变直流电压的变频空调功率电路100的升压和降压供电过程如下：

通过绝缘栅双极型晶体管S1、绝缘栅双极型晶体管S2的导通或关断，对后级逆变回路单元120供电。具体为：当绝缘栅双极型晶体管S1导通时，升压斩波PFC，即绝缘栅双极型晶体管S2构成升压电路对电容C2充电储能，电容C2的电压U_c2大于整流滤波单元111的输出电压。当绝缘栅双极型晶体管S2导通时，第五功率二极管D5构成buck降压电路，电容C2为其提供能量，并承担电源角色对电容C3进行充电储能，由电容C3对后级逆变回路单元120提供能量。升降压使得电压宽可以调节。

于本实施例中，所述第一绝缘栅双极型晶体管组121、所述第二绝缘栅双极型晶体管组122和所述第三绝缘栅双极型晶体管组123并联。

具体地，于本实施例中，所述第一绝缘栅双极型晶体管组121包括串联的绝缘栅双极型晶体管S5和绝缘栅双极型晶体管S6，其中，所述绝缘栅双极型晶体管S5和所述绝缘栅双极型晶体管S6之间输出所述逆变回路单元120的U相；所述第二绝缘栅双极型晶体管组122包括串联的绝缘栅双极型晶体管S4和绝缘栅双极型晶体管S7，其中，所述绝缘栅双极型晶体管S4和所述绝缘栅双极型晶体管S7之间输出所述逆变回路单元120的V相；所述第三绝缘栅双极型晶体管组123包括串联的绝缘栅双极型晶体管S8和绝缘栅双极型晶体管S9，其中，所述绝缘栅双极型晶体管S8和所述绝缘栅双极型晶体管S9之间输出所述逆变回路单元120的W相。

更近一步地，所述绝缘栅双极型晶体管S5的漏极、所述绝缘栅双极型晶体管S7的漏极和所述绝缘栅双极型晶体管S9的漏极与所述第三电容C3的正极相连，所述绝缘栅双极型晶体管S5的源极与所述绝缘栅双极型晶体管S6的漏极相连并输出所述逆变回路单元120的U相，所述绝缘栅双极型晶体管S7的源极与所述绝缘栅双极型晶体管S4的漏极相连并输出所述逆变回路单元120的V相，所述绝缘栅双极型晶体管S9的源极与所述绝缘栅双极型晶体管S8的漏极相连并输出所述逆变回路单元120的W相，所述绝缘栅双极型晶体管S6的源极、所述绝缘栅双极型晶体管S4的源极和所述绝缘栅双极型晶体管S8的源极与所述第三电容C3的负极相连。

所以本实用新型的可变直流电压的变频空调功率电路100随着绝缘栅双极型晶体(IGBT)的导通或关断，实现升降压的目的，使得整流后的直流电压宽范围可调，高压输出时，可以提高压缩机恒转矩的范围，即提高基频，增加输出功率等级，实现快速制冷和制热。低压时，可以提高调制度，降低谐波电压的危害，改善低频下定子电流波形，降低转矩脉动，降低噪音。

综上所述，本实用新型的可变直流电压的变频空调功率电路，通过S1、S2的导通或关断，对后级逆变回路供电，结构简单，升降压使得电压宽可以调节，有效解决现有技术中功率因数校正器功耗大，发热量大的问题；本实用新型结构设计新颖、简单，具有较高的实用性。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。