CN103822334A - 一种空调变频驱动控制系统及其应用的空调 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调变频驱动控制系统及其应用的空调，包括压缩机电机、风机电机，其中，还包括单一变频驱动器；所述变频驱动器的输出端同时连接压缩机电机和风机电机，实现对压缩机电机和风机电机的同时控制；本发明在有效确保具有与双变频空调驱动系统相当运行效率和能效比的前提下，大大降低了控制成本，同时有效减小了空调变频系统的安装尺寸。

Description

一种空调变频驱动控制系统及其应用的空调

技术领域

本发明涉及了一种控制系统，具体涉及了一种空调变频驱动控制系统及其应用的空调。

背景技术

空调系统具有两个电机分别是用于压缩机工作运行的压缩机电机和用于风机工作运行的风机电机。

其中，压缩机是制冷(制热)系统的心脏，它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过压缩机电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力，从而实现压缩→冷凝→膨胀→蒸发(吸热)的制冷循环。压缩机一般由壳体、压缩机电机、缸体、活塞、控制设备(启动器和热保护器)及冷却系统组成。早期的家用空调用压缩机电机是以单相交流电作为电源，基本上实现恒速运行，但其运行效率低下。为了提高压缩机的运行效率，现在多数压缩机电机均采用变频驱动系统进行控制，从而大大提高了压缩机的工作效率，尤其是空调的能效比。

其中，由于作为空调核心部件之一的蒸发器吸热制冷，它把蒸发器周围空气中的热量带走，使蒸发器周围的空气温度降低，而室内风机就是通过把蒸发器周围的冷空气吹向室内，实行强制对流，使室内温度降低，达到调节空气温度的目的。早期的风机电机基本上是采用单相交流电作为电源，实现恒速定风量控制。而非变频风机电机同样存在运行效率低的不足，为了提高其运行效率，现在越来越多的风机电机采用变频驱动技术实现对其的变速控制，最终实现风机的运行效率。

正如上文所述，由于变频压缩机和变频风机存在较多优点，因此，请参见图1所示，现有主流技术一般均采用变频技术来分别实现对压缩机电机110和风机电机120的驱动控制。然而，现有空调的压缩机电机变频驱动器1 30和风机电机变频驱动器140是完全独立的，布线不仅复杂，变频驱动成本高，且导致空调变频系统的安装尺寸过大。

目前已有一些改进技术公开，如授权公告号为CN202709306U的中国实用新型专利提供一种变频空调器的供电电路装置，用于为驱动变频空调器风机的风机变频驱动器和驱动变频空调器压缩机的压缩机变频驱动器供电，包括开关电源和整流储能电路；本实用新型还提供一种包括上述供电电路装置的变频空调器，采用压缩机变频驱动器与风机变频驱动控制器共用开关电源及直流母线电源的控制方式，虽然一定程度上简化了控制方式以及减少了变频控制系统占用体积，但是该专利实质上仍然单独采用压缩机变频驱动器与风机变频驱动控制器，因此其改进的程度是有限的。

如公开号为CN1 02611 286A的中国发明专利公开了一种高集成智能功率模块，在高集成智能功率模块IPM3内设有逻辑控制电路及驱动电路，该高集成智能功率模块IPM3产生两路输出，第一路输出为U3、V3和W3，第二路输出为U4、V4和W4，其中，第一路输出驱动变频空调的变频压缩机M3，第二路输出驱动变频空调的变频风机M4。高集成智能功率模块IPM3包括控制芯片MCU2、高压集成电路HVIC3、第一模拟开关K1、第二模拟开关K2和第三模拟开关K3，控制芯片MCU2通过第一控制信号PRO3控制高压集成电路HVIC3，并通过第二控制信号PRO4控制第一模拟开关K1。然而，该专利中功率模块的控制技术过于复杂，成本过高，不适合进行大规模推广应用。

因此，十分有必要提出一种技术方案来解决上述技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种空调变频驱动控制系统及其应用的空调，具体采用单一变频驱动器实现对压缩机电机和风机电机的同时控制，在有效确保具有与双变频空调驱动系统相当运行效率和能效比的前提下，大大降低了控制成本，同时有效减小了空调变频系统的安装尺寸。

在提出本发明的技术方案之前，在背景技术内容基础上，申请人具体介绍本发明申请的研究过程。

本申请人结合公开技术、本领域的公知常识内容和惯用手段，尝试设计并实施了多种技术方案，主要如下：

第一种技术方案：采用授权公告号为CN202709306U的中国实用新型专利公开的技术方案，虽然一定程度上简化了控制方式以及减少了变频控制系统占用体积，但是该专利实质上仍然单独采用压缩机变频驱动器与风机变频驱动控制器，因此其改进的程度是有限的。

第二种技术方案：采用公开号为CN1 02611 286A的中国发明专利公开的技术方案，然而，该专利中功率模块的控制技术过于复杂，成本过高，不适合进行大规模推广应用。

在上述内容基础上，申请人希望寻求一种技术方案简单、适合产业化推广应用，且不影响压缩机电机和风机电机变频控制效果的基础上，同时能有效改变压缩机电机和风机电机单独采用变频驱动器的技术现状，且有效减小空调变频系统的安装尺寸，经过不断研究后，最终得以提出本发明，下面将介绍本发明的技术方案。

一种空调变频驱动控制系统，包括压缩机电机、风机电机，其中，还包括单一变频驱动器；所述变频驱动器的输出端同时连接压缩机电机和风机电机，实现对压缩机电机和风机电机的同时控制。

优选地，所述风机电机的电压／频率曲线和所述压缩机电机的电压／频率曲线相同。

优选地，所述风机电机的电压／频率曲线和所述压缩机电机的电压／频率曲线之间的差异率等于或小于1 0％。

优选地，所述风机的最高转速与极对数的乘积与压缩机的最高转速与极对数的乘积相等。

优选地，所述变频驱动器与所述压缩机电机之间连接有电子切换开关。

优选地，所述压缩机电机可以是交流感应电机、永磁同步电机或无刷直流电机中的任意一种。

优选地，所述风机电机可以是交流感应电机、永磁同步电机或无刷直流电机中的任意一种。

优选地，所述变频驱动器采用无传感器直接转矩控制算法或无传感器矢量控制算法。

优选地，一种空调，包括空调变频驱动控制系统，其中，所述空调变频驱动控制系统采用如上所述的任意一种空调变频驱动控制系统。

本发明的工作原理和优点：本发明通过将风机电机的电压／频率曲线与压缩机电机的电压／频率曲线设置成相同或相近，即风机电机和压缩机能够实现同步运行，进一步优选地，本发明将风机电机的最高转速与极对数的乘积与压缩机的最高转速与极对数的乘积设置成相等，即可以实现风机电机和压缩机电机均能分别达到所述的最高运行速度，如此，采用单一变频驱动器即可实现对压缩机电机和风机电机的同时控制，在有效确保具有与双变频空调驱动系统相当运行效率和能效比的前提下，大大降低了控制成本，同时有效减小了空调变频系统的安装尺寸，非常适合在空调领域进行大规模推广应用，这属于空调领域中一个了不起的进步。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1是现有空调变频驱动器的控制框图；

附图2是本发明一种具体实施方式下变频驱动器的控制框图；

附图3是本发明附图2所示变频驱动器的电路连接框图；

附图4是本发明另一种具体实施方式下变频驱动器的控制框图。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种空调变频驱动控制系统，包括压缩机电机、风机电机，其中，还包括单一变频驱动器；变频驱动器的输出端同时连接压缩机电机和风机电机，实现对压缩机电机和风机电机的同时控制；优选地，风机电机的电压／频率曲线和压缩机电机的电压／频率曲线相同。

本发明实施例通过将风机电机的电压／频率曲线与压缩机电机的电压／频率曲线设置成相同或相近，即风机电机和压缩机能够实现同步运行，进一步优选地，本发明实施例将风机电机的最高转速与极对数的乘积与压缩机的最高转速与极对数的乘积设置成相等，即可以实现风机电机和压缩机电机均能分别达到的最高运行速度，如此，采用单一变频驱动器即可实现对压缩机电机和风机电机的同时控制，在有效确保具有与双变频空调驱动系统相当运行效率和能效比的前提下，大大降低了控制成本，同时有效减小了空调变频系统的安装尺寸，非常适合在空调领域进行大规模推广应用，这属于空调领域中一个了不起的进步。

在本发明一种具体实施方式中，请参见图2所示，一种空调变频驱动控制系统，包括压缩机电机2 1 0、风机电机220，在本实施方式中，压缩机电机2 10和风机电机220均是永磁同步电机；当然地，在其它具体实施方式中，压缩机电机210和风机电机220也可以是交流感应电机或无刷直流电机或其他类型电机，本实施例不做具体限制。

其中，还包括单一变频驱动器230；变频驱动器230的输出端同时连接压缩机电机210和风机电机220，即压缩机电机210与风机电机220并联后接入变频驱动器230的输出端，实现对压缩机电机21 0和风机电机220的同时控制；具体地，变频驱动器230可以直接采用现有任意一种商业化或公知技术的压缩机变频驱动器，请进一步参见图3所示，电压为220V、频率50HZ的交流电源23 1，交流电源23 1经过预充电路232、EMI滤波电路233、整流滤波电路234与功率模块235连接，功率模块235与CPU及其控制电路237之间连接有电路和温度检测电路236，整流滤波电路234与CPU及其控制电路237之间连接有母线电压检测电路238，其中，上位机向CPU及其控制电路237输入电机控制信号239，同时CPU及其控制电路237向预充电路232和功率模块235分别输入控制信号用于控制两者的工作运行，最终通过功率模块235分别与压缩机电机2 1 0(图3未示出)和风机电机220(图3未示出)连接，同时实现对压缩机电机2 1 0和风机电机220的控制，具体地，在本具体实施方式中，功率模块235可以为IPM模块或IGBT；进一步具体地，变频驱动器230采用无传感器直接转矩控制算法或无传感器矢量控制算法，具体控制步骤可以采用现有任意一种公知技术，因此本发明不做具体文字展开赘述。

其中，风机电机220的电压／频率曲线和压缩机电机2 1 0的电压／频率曲线相同，有效确保风机电机220和压缩机电机2 1 0能够保持同步运行。当然地，由于考虑电机定子电阻计算误差以及对风机电机220的效率优化等原因，因此优选地，在其它具体实施方式中，风机电机220的电压／频率曲线和压缩机电机210的电压／频率曲线之间的差异率等于或小于10％，毫无疑义地，这些均属于本发明的权利要求范围内。

进一步优选地，在本发明具体实施方式中，风机电机220的最高转速与极对数的乘积与压缩机的最高转速与极对数的乘积相等。

在本发明一种具体实施方式中，请参见图4所示，一种空调变频驱动控制系统，包括压缩机电机3 1 0、风机电机320，还包括单一变频驱动器330；变频驱动器330的输出端同时连接压缩机电机3 10和风机电机320，即压缩机电机3 1 0与风机电机320并联后接入变频驱动器330的输出端，实现对压缩机电机3 1 0和风机电机320的同时控制；其中，变频驱动器330与压缩机电机3 1 0之间连接有电子切换开关340，实现风机电机320的单独运行控制，可以满足特定情况下空调的空气更新，其余技术内容同上述具体实施方式。

一种空调，包括空调变频驱动控制系统，其中，空调变频驱动控制系统采用如上所述的空调变频驱动控制系统。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种空调变频驱动控制系统，包括压缩机电机、风机电机，其特征在于，还包括单一变频驱动器；所述变频驱动器的输出端同时连接压缩机电机和风机电机，实现对压缩机电机和风机电机的同时控制。

2.如权利要求1所述的空调变频驱动控制系统，其特征在于，所述风机电机的电压／频率曲线和所述压缩机电机的电压／频率曲线相同。

3.如权利要求1所述的空调变频驱动控制系统，其特征在于，所述风机电机的电压／频率曲线和所述压缩机电机的电压／频率曲线之间的差异率等于或小于1 0％。

4.如权利要求1所述的空调变频驱动控制系统，其特征在于，所述风机的最高转速与极对数的乘积与压缩机的最高转速与极对数的乘积相等。

5.如权利要求1所述的空调变频驱动控制系统，其特征在于，所述变频驱动器与所述压缩机电机之间连接有电子切换开关。

6.如权利要求1所述的空调变频驱动控制系统，其特征在于，所述压缩机电机可以是交流感应电机、永磁同步电机或无刷直流电机中的任意一种。

7.如权利要求1所述的空调变频驱动控制系统，其特征在于，所述风机电机可以是交流感应电机、永磁同步电机或无刷直流电机中的任意一种。

8.如权利要求1所述的空调变频驱动控制系统，其特征在于，所述变频驱动器采用无传感器直接转矩控制算法或无传感器矢量控制算法。

9.一种空调，包括空调变频驱动控制系统，其特征在于，所述空调变频驱动控制系统采用如权利要求1-8中的任意一种空调变频驱动控制系统。

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