驱动控制电路、空调控制器和空调器的制作方法

本发明涉及电路技术领域，具体而言，涉及一种驱动控制电路、一种空调控制器和一种空调器。

背景技术：

如压缩机、电机、发动机等三相负载设备采用交流-直流-交流拓扑结构，具体地，交流-直流-交流拓扑结构如图1所示，包括：交流电源模块、电源滤波模块、整流模块、滤波模块、逆变模块和负载。

其中，滤波模块需要对整流模块整流后的工频信号进行滤波处理，基于成本和可靠性的要求，滤波模块中的电解电容容量减小，甚至采用薄膜电容代替电解电容的方案。

然而无论是降低电解电容的容量的方案还是使用薄膜电容取代的电解电容的方案都会造成电路对于浪涌的吸收能力降低，造成直流母线上的电压过高，容易导致直流母线上的元器件损坏。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明第一个方面在于提出一种驱动控制电路。

本发明的第二个方面在于提出一种空调控制器。

本发明的第三个方面在于提出一种空调器。

有鉴于此，根据本发明的第一个方面，提出了一种驱动控制电路，包括：逆变桥，逆变桥用于输出驱动信号，逆变桥接入于高压母线和低压母线之间；电抗器，用于吸收驱动控制电路驱动负载运行过程中产生的浪涌信号，电抗器接入于电网和负载之间；母线电容，母线电容用于提供负载上电所需的启动电压，母线电容还用于吸收浪涌信号，母线电容接入于逆变桥输入侧的母线线路中；第一阻性元件和第一开关元件，第一开关元件被配置为控制第一阻性元件吸收浪涌信号，第一阻性元件和第一开关元件串联后串接在高压母线和低压母线之间；单向导通元件或第二开关元件；第一容性元件，单向导通元件或第二开关元件被配置为限制第一容性元件吸收高压母线上的浪涌信号，单向导通元件或第二开关元件与第一容性元件串联后串接在高压母线和低压母线之间；控制芯片，控制芯片与第一开关元件相连接，其中，控制芯片根据母线信号与电压阈值的大小关系控制第一阻性元件工作。

根据本发明的实施例的驱动控制电路，包括：逆变桥、母线电容、电抗器，其中逆变桥驱动控制负载运行，如：控制电机运行，由于母线电容的容值较低，因此在高压母线上形成的浪涌信号无法确保完全吸收，通过设置电抗器来吸收驱动控制电路驱动负载运行过程中产生的浪涌信号，同时也对电源输入信号进行滤波，使得来自逆变桥一侧和瞬时停机时电抗器续流的浪涌信号经由单向导通元件或第二开关元件与第一容性元件组成的第一吸收路径进行释放，实现对浪涌信号的控制，同时确保母线上的浪涌信号被吸收，还设置第一阻性元件和第一开关元件构成的第二吸收路径来对浪涌信号进行吸收，具体地，控制芯片根据母线信号与电压阈值的大小关系控制第一阻性元件是否吸收浪涌信号，第一吸收路径和第二吸收路径的设置提高了电路中的浪涌信号的吸收能力，提高了电路的可靠性，其中，单向导通元件可以是具有单向导通特性的元件，诸如二极管等。

根据本发明的上述实施例的驱动控制电路，还可以具有以下技术特征：

在上述技术方案中，进一步地，还包括：第二阻性元件，第二阻性元件用于释放第一容性元件中的浪涌信号，第二阻性元件与第一容性元件并联。

在该技术方案中，在第一容性元件吸收高压母线上的浪涌信号后，利用设置的第二阻性元件来释放第一容性元件中的浪涌信号，第二阻性元件的设置提高了驱动控制电路的可靠性，减少了吸收电容的容量需求。

在上述任一技术方案中，进一步地，还包括：第二容性元件，用于吸收高压母线上的浪涌信号，第二容性元件与第一容性元件串联。

在该技术方案中，在高压母线的电压较大时，在第一容性元件的基础上串联第二容性元件，以提高高压母线的浪涌信号的吸收能力。

在上述任一技术方案中，进一步地，还包括：第三阻性元件，第三阻性元件用于释放第二容性元件中的浪涌信号，第三阻性元件与第二容性元件并联。

在该技术方案中，在设置第二容性元件的情况下，通过设置第三阻性元件与第二阻性元件配合使用，来平衡第一容性元件和第二容性元件两端的电压，同时第三阻性元件还用于对第二容性元件上的浪涌信号进行释放，以提高了驱动控制电路的可靠性。

在上述任一技术方案中，进一步地，还包括：第四阻性元件，用于限制流向第一容性元件和/或第二容性元件的电流，第四阻性元件、第一开关元件以及第一容性元件相串联；或第四阻性元件、第一开关元件、第一容性元件以及第二容性元件相串联。

在该技术方案中，通过设置与第一容性元件和/或第二容性元件串联的第四阻性元件，利用第四阻性元件的对流向第一容性元件和/或第二容性元件的电流进行限制，防止第一容性元件和/或第二容性元件及并联的阻性元件由于过流而损坏，提高了驱动控制电路的可靠性。

在上述任一技术方案中，进一步地，还包括：放电元件，用于释放第一阻性元件中的尖峰电压信号，放电元件与第一阻性元件并联。

在该技术方案中，通过设置放电元件，在第一阻性元件吸收高压母线上的浪涌信号后，利用设置与第一阻性元件并联的放电元件来释放第一阻性元上的尖峰电压信号，放电元件的设置提高了驱动控制电路的可靠性。

在上述任一技术方案中，进一步地，第二开关元件与控制芯片相连接，控制芯片用于检测母线信号，并根据母线信号控制第二开关元件导通或截止。

在该技术方案中，设置的第二开关元件实现第一吸收路径的可控性，控制芯片根据母线信号与电压阈值的大小关系控制第二开关元件，进而实现第一容性元件吸收浪涌信号的控制。通过设置第二开关元件，提高了驱动控制电路的可控性，在提高浪涌吸收能力的前提下，提高了驱动控制电路的可靠性。

在上述任一技术方案中，进一步地，电压阈值包括第一电压阈值和第二电压阈值；控制芯片具体用于：母线信号大于或等于第一电压阈值小于第二电压阈值，控制第一开关元件截止，第二开关元件导通；母线信号大于或等于第二电压阈值，控制第一开关元件和第二开关元件导通；母线信号小于第一电压阈值，控制第一开关元件和第二开关元件截止。

在该技术方案中，通过将母线信号(如高压母线的电压信号)与第一电压阈值和第二电压阈值进行比较，并根据比较结果分别控制第一容性元件和第一阻性元件来吸收浪涌信号，具体地，在高压母线的电压信号大于或等于第一电压阈值小于第二电压阈值的情况下，控制第一开关元件截止，第二开关元件导通，利用第一容性元件来进行浪涌信号的吸收，在高压母线的电压信号大于或等于第二电压阈值的情况下，控制第一开关元件和第二开关元件导通，进而实现快速吸收浪涌，避免因为高压母线上的电压过高致使驱动控制电路的元器件损坏；在高压母线的电压信号小于第一电压阈值的情况下，控制第一开关元件和第二开关元件截止，进而通过母线电容来进行浪涌信号的吸收，同时提高了第一吸收路径和第二吸收路径中元器件的寿命。

在上述任一技术方案中，进一步地，驱动控制电路还包括：整流电路，整流电路对交流信号进行整流后输出为母线信号，母线信号经高压母线和低压母线输出至母线电容、逆变桥和负载，其中，控制芯片根据交流信号控制第一开关元件的导通状态和第二开关元件的导通状态。

在上述任一技术方案中，进一步地，母线电容为薄膜电容。

根据本发明的第二个方面，提出了一种空调控制器，包括如上述任一项驱动控制电路，因此该空调控制器具有上述任一实施例所述的驱动控制电路的全部有益效果，在此不再赘述。

根据本发明的第三个方面，提出了一种空调器，包括：电机；以及如上述任一技术方案所述的驱动控制电路，所述电机的信号输入端连接至所述驱动控制电路，所述驱动控制电路输出的驱动信号用于驱动所述电机运行。因此该空调器具有上述任一实施例所述的驱动控制电路的全部有益效果，在此不再赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了现有技术中交流-直流-交流拓扑结构；

图2示出了本发明的一个实施例的驱动控制电路示意图；

图3示出了本发明的另一个实施例的驱动控制电路示意图；

图4示出了本发明的再一个实施例的驱动控制电路示意图；

图5示出了本发明的又一个实施例的驱动控制电路示意图；

图6示出了本发明的又一个实施例的驱动控制电路示意图；

图7示出了本发明的又一个实施例的驱动控制电路示意图；

图8示出了本发明的又一个实施例的驱动控制电路示意图；

图9示出了本发明的又一个实施例的驱动控制电路示意图；

图10示出了本发明的一个实施例的第一电压阈值和第二电压阈值的示意图。

其中，图2至图9中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

102逆变桥，104第一开关元件，106放电元件，108整流电路。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述方面、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。

本发明第一方面的实施例，提出一种驱动控制电路，如图3和图4所示，驱动控制电路包括：电抗器ldc，用于吸收驱动控制电路驱动负载运行过程中产生的浪涌信号，电抗器ldc接入于电网和负载之间；母线电容c1，母线电容c1用于提供负载上电所需的启动电压，母线电容c1还用于吸收浪涌信号，母线电容c1接入于逆变桥输入侧的母线线路中；第一阻性元件r1和第一开关元件104，第一开关元件104被配置为控制第一阻性元件r1吸收浪涌信号，第一阻性元件r1和第一开关元件104串联后串接在高压母线和低压母线之间；单向导通元件或第二开关元件；第一容性元件c2，单向导通元件或第二开关元件被配置为限制第一容性元件c2吸收高压母线上的浪涌信号，单向导通元件或第二开关元件与第一容性元件c2串联后串接在高压母线和低压母线之间；控制芯片(未示出)，控制芯片与第一开关元件104相连接，其中，控制芯片根据高压母线的电压信号与预设电压的大小关系控制第一阻性元件r1工作。

具体地，在单向导通元件d1与第一容性元件c2串联时，驱动控制电路包括：逆变桥102、母线电容c1、电抗器ldc和单向导通元件d1，其中逆变桥102驱动控制负载运行，如控制电机运行，由于母线电容c1的容值较低，因此在高压母线上形成的浪涌信号无法确保完全吸收，通过设置电抗器ldc，来吸收驱动控制电路驱动负载运行过程中产生的浪涌信号，进而将来自逆变桥侧的浪涌信号进行阻断，使得来自逆变桥一侧的浪涌信号经由单向导通元件d1与第一容性元件c2组成的第一吸收路径进行释放，实现对浪涌信号的控制，同时确保母线上的浪涌信号完全被吸收，还设置第一阻性元件r1和第一开关元件104构成的第二吸收路径来对浪涌信号进行吸收，具体地，控制芯片根据母线信号与电压阈值的大小关系控制第一阻性元件r1是否吸收浪涌信号，第一吸收路径和第二吸收路径的设置提高了电路中的浪涌信号的吸收能力，提高了电路的可靠性，具体地，单向导通元件d1的阳极与高压母线相连接，单向导通元件d1的阴极经由第一容性元件c2与低压母线相连接，其中，单向导通元件d1可以是具有单向导通特性的元件，诸如二极管等，电压阈值与高压母线的电压相关。

具体地，如图2所示，第一阻性元件r1和第一开关元件104在驱动控制电路中包含温敏电阻ptc11、温敏电阻ptc12和温敏电阻ptc13时的电路示意图，其中每一个温敏电阻并联设置一个继电器开关。

在本发明的一个实施例中，如图3和图4所示，驱动控制电路还包括：第二阻性元件r2，第二阻性元件r2用于释放第一容性元件c2中的浪涌信号，第二阻性元件r2与第一容性元件c2并联。

在该实施例中，在第一容性元件c2吸收高压母线上的浪涌信号后，利用设置的第二阻性元件r2来释放第一容性元件c2中的浪涌信号，第二阻性元件r2的设置提高了驱动控制电路的可靠性。

在本发明的一个实施例中，如图3和图4所示，还包括：第二容性元件c3，用于吸收高压母线上的浪涌信号，第二容性元件c3与第一容性元件c2串联。

在该实施例中，在高压母线的压力较大时，在第一容性元件c2的基础上串联第二容性元件c3，以提高高压母线的浪涌信号的吸收能力。

在本发明的一个实施例中，如图3和图4所示，还包括：第三阻性元件r3，第三阻性元件r3用于释放第二容性元件c3中的浪涌信号，第三阻性元件r3与第二容性元件c3并联。

在该实施例中，在设置第二容性元件c3的情况下，通过设置第三阻性元件r3与第二阻性元件r2配合使用，来平衡第一容性元件c2和第二容性元件c3两端的电压，同时第三阻性元件r3还用于对第二容性元件c3上的浪涌信号进行释放，以提高了驱动控制电路的可靠性。

在本发明的一个实施例中，如图3和图4所示，还包括：第四阻性元件r4，用于限制流向第一容性元件c2和/或第二容性元件c3的电流，第四阻性元件r4、第一开关元件104以及第一容性元件c2相串联；或第四阻性元件r4、第一开关元件104、第一容性元件c2以及第二容性元件c3相串联。

在该实施例中，通过设置与第一容性元件c2和/或第二容性元件c3串联的第四阻性元件r4，利用第四阻性元件r4的对流向第一容性元件c2和/或第二容性元件c3的电流进行限制，防止第一容性元件和/或第二容性元件及并联的阻性元件由于过流而损坏，提高了驱动控制电路的可靠性。

在本发明的一个实施例中，如图3和图4所示，还包括：放电元件106，用于释放第一阻性元件r1中的尖峰电压信号，放电元件106与第一阻性元件r1并联。

在该实施例中，通过设置放电元件106，在第一阻性元件r1吸收高压母线上的浪涌信号后，利用设置与第一阻性元件r1并联的放电元件106来释放第一阻性元件r1上产生的尖峰电压信号，放电元件106的设置提高了驱动控制电路的可靠性。

进一步地，如图5所示，放电元件106为二极管。

在本发明一个实施例中，如图6所示，第二开关元件与控制芯片相连接，控制芯片用于检测母线信号，并根据母线信号控制第二开关元件导通或截止。

在该技术方案中，设置的第二开关元件实现第一吸收路径的可控性，控制芯片根据母线信号与电压阈值的大小关系控制第二开关元件，进而实现第一容性元件c2吸收浪涌信号的控制。通过设置第二开关元件，提高了驱动控制电路的可控性，在提高浪涌吸收能力的前提下，提高了驱动控制电路的可靠性。

如图6至图8所示，其中，图6是图4中浪涌吸收电路的设置位置的一个实施例，图7和图8是图6可以实施的连接关系。根据测流元件检测到有无过流电流信号控制第一开关元件104导通或者截止。

在本发明一个实施中，如图4和图10所示，预设电压包括第一电压阈值v2和第二电压阈值v1；控制芯片具体用于：在高压母线的电压信号大于或等于第一电压阈值v2小于第二电压阈值v1的情况下，控制第一开关元件104截止，第二开关元件导通；在高压母线的电压信号大于或等于第二电压阈值v1的情况下，控制第一开关元件104和第二开关元件导通；在高压母线的电压信号小于第一电压阈值v2的情况下，控制第一开关元件104和第二开关元件截止。

在该技术方案中，通过将高压母线的电压信号与第一电压阈值v2和第二电压阈值v1进行比较，并根据比较结果分别控制第一容性元件c2和第一阻性元件r1来吸收浪涌信号，具体地，在高压母线的电压信号大于或等于第一电压阈值v2小于第二电压阈值v1的情况下，控制第一开关元件104截止，第二开关元件导通，利用第一容性元件c2来进行浪涌信号的吸收，在高压母线的电压信号大于或等于第二电压阈值v1的情况下，控制第一开关元件104和第二开关元件导通，进而实现快速吸收浪涌，避免因为高压母线上的电压过高致使驱动控制电路的元器件损坏；在高压母线的电压信号小于第一电压阈值v2的情况下，控制第一开关元件104和第二开关元件截止，进而通过母线电容来进行浪涌信号的吸收，同时提高了第一吸收路径和第二吸收路径中元器件的寿命，其中，第一电压阈值v2和第二电压阈值v1根据母线电容c1以及驱动控制电路浪涌吸收能力相关。

在本发明的一个实施例中，驱动控制电路还包括：整流电路108，整流电路108对交流信号进行整流后输出为母线信号，母线信号经高压母线和低压母线输出至母线电容、逆变桥102和负载，其中，控制芯片根据交流信号控制第一开关元件104的导通状态和第二开关元件的导通状态。

具体地，控制芯片根据交流信号与电压阈值的对应关系控制第一开关元件104的导通状态和第二开关元件的导通状态，其中，电压阈值与母线信号的电压阈值对应设置。

如图4和图10所示，在驱动控制电路首次上电时，开关元件断开，输入电源经电抗器lac、滤波电路、整流电路108、电抗器ldc给母线电容c1充电，同时通过单向导通元件d1往第一容性元件c2和第二容性元件c3充电，第一阻性元件r1，阻值与设定的母线电压保护阈值、第一开关元件104的过电流能力相关，值得指出的是，第四阻性元件r4及第一容性元件c2的选择与第一阻性元件r1的电感量相关，如果第一阻性元件r1是无感电阻，则可以不使用第四阻性元件r4、第一容性元件c2以及放电元件106。放电元件106可以选择二极管，即通过反向并联二极管的方式进行放电，反向并联二极管的选择与第一阻性元件r1的电感量及阻值相关。

在导通元件d1为二极管的情况下，样机正常运行时，第一容性元件c2和第二容性元件c3上的电压维持在直流母线电压最大值点，第一阻性元件r1上的第一开关元件104断开，浪涌能量主要来源于电源输入、样机故障停机时压缩机绕组、交直流侧电感续流以及压缩机动能；当存在浪涌信号时，由于小容量的母线电容c1无法吸收过多的能量，母线电压高于浪涌第一容性元件c2和第二容性元件c3端电压时，第一容性元件c2和第二容性元件c3起作用，剩余的能量流入母线电容c1和第一容性元件c2和第二容性元件c3，随着浪涌能量被吸收，高压母线电压缓慢升高(第一容性元件c2和第二容性元件c3的容值越大，高压母线的电压抬升越慢)；当高压母线电压高于某个设定值时(如图10的v1，可设为720v)，第一阻性元件r1介入，开关元件开始以脉冲宽度调制的形式或固定形式导通；以此保证母线电压在高压母线上的电压出现时尽可能平稳。随着浪涌能力被吸收，母线电压开始降低，当低于某个设定值(如图10的v2，可设为700v)，开关元件断开。

在导通元件d1为开关元件的情况下，样机上电时，两个开关元件均断开，正常运行时母线电容c1工作，(第一容性元件c2和第二容性元件c3)浪涌能量主要来源于电源输入、样机故障停机时压缩机绕组、交直流侧电感续流以及压缩机动能；当存在浪涌电压时，由于小容量的母线电容c1(薄膜电容)无法吸收过多的能量，当高压母线的电压高于某个固定值(如680v)时，第一容性元件c2和第二容性元件c3的开关元件闭合，此时浪涌能量几乎全部进入第一容性元件c2和第二容性元件c3吸收，此时母线电压可能会先减少，后缓慢上升；当高压母线的电压上升到高于某个设定值时(如图10的v1，可设为720v)，第一阻性元件r1介入，开关元件开始以脉冲宽度调制形式或固定形式导通；以此保证母线电压在浪涌电压出现时尽可能平稳。随着浪涌能力被吸收，母线电压开始降低，当低于某个设定值(如图10的v2，可设为700v)，开关元件断开。

其中，lac指实际交流侧电感模型与输入电源线电感，其包含电感量及电阻量。在本发明的一个实施例中，如图9所示，电抗器ldc并联第五阻性元件r5，作为系统阻尼电阻，提升系统稳定性。

值得指出的是，lac和ldc是为了emc(electromagneticcompatibility，电磁兼容性，是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力)谐波要求而存在，如果是有谐波要求区域，样机上可能存在lac也可能存在ldc，甚至可能lac和ldc共存。而对于无谐波要求区域，lac和ldc都是不存在的，但为了高频谐波问题(如果忽略该问题，可以不使用ldc电感)，会在电路拓扑的ldc位置处使用一个较小的ldc2，此较小的ldc2上并联一个小的阻尼电阻是为了提高系统稳定性。

ptc是positivetemperaturecoefficient的缩写，意思是正的温度系数，泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。通常我们提到的ptc是指正温度系数热敏电阻。

通过导通元件d1和第一开关元件104的配合使用，实现保证母线电压低于设计的最高电压(如720v)，近而提高了驱动控制电路的稳定性，同时可以减小导通元件d1和第一开关元件104所在路径中的器件容值和阻值，进而降低成本。

在上述任一实施例中，进一步地，母线电容c1为薄膜电容。

在本发明的一个具体实施例中，薄膜电容的容值低于预设容值，其中，预设容值按照如下计算公式进行计算：

其中，cdc为预设容量，ls是等效驱动控制电路直流侧的总电感值，pl是驱动控制电路的负载功率，rs为等效驱动控制电路直流侧的总电阻，vdc0为母线电压平均值，譬如，以7p样机为例，根据该计算公式可以确定cdc必须大于840uf，预设容量为840uf以上，在具体实施时用的是1230uf。

本发明第二方面的实施例，提出一种空调控制器，包括如上述任一项驱动控制电路，因此该空调控制器具有上述任一实施例的驱动控制电路的全部有益效果，在此不再赘述。

本发明第三方面的实施例，提出一种空调器，包括：电机；以及如上述任一技术方案的驱动控制电路，电机的信号输入端连接至驱动控制电路，驱动控制电路输出的驱动信号用于驱动电机运行。因此该空调器具有上述任一实施例的驱动控制电路的全部有益效果，在此不再赘述。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上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。