專利名稱：變頻空調(diào)用大功率電源諧波抑制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子技術(shù)和家用電器，更明確地說是一種用于變頻空調(diào)器的大功率電源諧波抑制裝置。
目前，國內(nèi)的變頻空調(diào)由于采用普通的全波整流電路以及變頻器本身產(chǎn)生的諧波，致使空調(diào)電源輸入端高次電流、電壓諧波嚴(yán)重超過國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。這一問題至今沒有解決。個(gè)別廠家采用串聯(lián)多個(gè)電抗器的無源方法，但由于體積、重量、成本等原因，沒有實(shí)際應(yīng)用意義。
國外少數(shù)空調(diào)公司采用了有源濾波方法，其特點(diǎn)是1)外加單片計(jì)算機(jī)控制。由單片計(jì)算機(jī)控制開關(guān)電路的動(dòng)作來完成對電源電流波形的修正。電路復(fù)雜，實(shí)時(shí)性差，修正效果不佳。2)輸出電壓高。對一般220V交流電網(wǎng)，輸出電壓在385～400V之間，這種高壓一般是不需要的。為此，反而帶來電路效率降低、器件耐壓要求較高等弊病。當(dāng)輸入電壓偏低時(shí)，電路效率下降很大，甚至只有80％左右，很難適應(yīng)大功率設(shè)備的要求。3)負(fù)載減輕或空載時(shí)，電壓上偏，電路穩(wěn)定性下降。
本實(shí)用新型是為解決變頻空調(diào)電源諧波的抑制問題而設(shè)計(jì)的。它將極大降低整流電路及變頻系統(tǒng)產(chǎn)生的各次諧波，從而使變頻空調(diào)滿足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，避免對電網(wǎng)的污染。另外，本裝置也應(yīng)該可用于其它AC-DC或AC-DC-AC電源系統(tǒng)中。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型由安裝在變頻空調(diào)的殼體中向其制冷制熱部件及電子控制部件供給電能的電源電路以及與大功率電源電路相連的有源濾波控制電路所構(gòu)成。有源濾波控制電路由與電源電路的全波整流電路相連的脈寬調(diào)制型開關(guān)變換電路，與上述電路互連的輸入電壓、電流、輸出電壓、環(huán)境溫度檢測電路，與輸入電壓、電流及輸出電壓檢測電路相連的脈寬調(diào)制器，與輸入、輸出電壓檢測電路相連的自動(dòng)跟蹤反饋電路，與上述電路互連的過壓保護(hù)電路和過溫保護(hù)電路以及輸出平滑電容等構(gòu)成。脈寬調(diào)制型開關(guān)變換電路的開關(guān)管采用IGBT管組成。脈寬調(diào)制器采用UC3854型集成電路組成。自動(dòng)跟蹤反饋電路是使本裝置的輸出電壓自動(dòng)跟隨輸入電壓峰值變化的，由以運(yùn)算放大器構(gòu)成的跟隨器、加法器和積分器組成。輸入電壓檢測電路其檢測取樣點(diǎn)選擇在輸入交流回路。過壓保護(hù)電路和過溫保護(hù)電路采用雙比較器構(gòu)成。
本裝置包括無源差模、共模濾波電路，全波整流電路，脈寬調(diào)制型開關(guān)變換電路，輸入電壓、電流、輸出電壓、環(huán)境溫度等檢測電路，脈寬控制器，輸出平滑電容等組成。
無源濾波電路由電容、電感等無源元件組成，用于濾除高頻差模、共模干擾。而由脈寬調(diào)制型開關(guān)變換電路，各種檢測、控制電路等組成的有源濾波電路則用于消除高次電流諧波。本電路的關(guān)鍵技術(shù)主要在有源濾波部分。通過檢測、比較交流輸入電壓波形和電路的電流波形以及輸出電壓并將其送入脈寬控制器，以確定開關(guān)管IGBT的導(dǎo)通時(shí)間。通過IGBT開關(guān)管的電流抵消負(fù)載中的電流諧波，以改變輸入電流波形，降低高次諧波，使電路實(shí)時(shí)保持呈現(xiàn)純阻性狀態(tài)，并達(dá)到在保持輸出電壓穩(wěn)定的情況下，使電路總電流波形跟隨輸入電壓波形的變化，從而消除整流電路、逆變電路、非阻性負(fù)載等引起的電流電壓諧波。但考慮到變頻空調(diào)的特點(diǎn)，要求本電路必須適應(yīng)負(fù)載在大范圍內(nèi)隨機(jī)變化(0～3000W)的特點(diǎn)，并保持輸出電壓穩(wěn)定以及高的電路工作效率。因此，設(shè)計(jì)了輸入、輸出電壓的檢測電路以及它們的運(yùn)算、比較電路，使輸出電壓跟隨輸入電壓峰值的變化，從而降低了輸出電壓，減小了IGBT開關(guān)管的平均導(dǎo)通時(shí)間，即降低了電路功耗，提高了效率。另外，為了避免升壓電路常見的輸出電壓隨負(fù)載變化而變化的現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了輸入電壓的檢測電路及檢測取樣點(diǎn)(在輸入交流回路)，并使輸出電壓只與輸入電壓峰值有關(guān)而與負(fù)載無關(guān)，避免了整流電路及相關(guān)電容對電壓取樣的影響，使電路在變負(fù)載情況下始終保持最佳響應(yīng)并保持恒定電壓輸出。本裝置設(shè)計(jì)的過壓保護(hù)電路、過溫保護(hù)電路是為了適應(yīng)變頻空調(diào)的工作環(huán)境，提高電路的工作可靠性。設(shè)計(jì)的輸出電壓外控電路是為了提高通用性，使本裝置適應(yīng)各種不同情況的要求。
本實(shí)用新型的任務(wù)就是這樣完成的。
本實(shí)用新型具有電路參數(shù)的自動(dòng)跟蹤與調(diào)整能力，可獨(dú)立、高效地工作，不需要外接計(jì)算機(jī)的控制。輕載時(shí)的功率因數(shù)和輸出電壓穩(wěn)定性高?？煽啃?、通用性大大增強(qiáng)。當(dāng)輸入電壓范圍為AC150～260V，輸入功率為0～3000W，電路最大損耗只有60W左右，即本裝置的效率在98％左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的升壓型電源調(diào)整電路。啟動(dòng)時(shí)電源輸入側(cè)功率因數(shù)大于99％。輸出電壓波動(dòng)低于10V，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于現(xiàn)有升壓型電源調(diào)整電路。它可廣泛應(yīng)用于變頻空調(diào)器中，可以簡單地嵌入現(xiàn)有空調(diào)器中而不影響空調(diào)器的其它性能。
以下結(jié)合實(shí)施例及其附圖對本實(shí)用新型作更進(jìn)一部的描述。


圖1為實(shí)施例1的電路原理示意圖。
圖2為實(shí)施例1的有源濾波控制電路的電路原理圖。
圖1所示，實(shí)施例1由安裝在變頻空調(diào)殼體中的大功率電源電路及其有源濾波控制電路3組成。大功率電源電路由無源差模、共模濾波電路1，全波整流電路2和輸出平滑電容4構(gòu)成。
圖2所示，實(shí)施例1的有源濾波控制電路3由脈寬調(diào)制型開關(guān)變換電路5、輸入電壓檢測電路6、輸入電流檢測電路7、輸出電壓檢測電路8、環(huán)境溫度檢測電路9、脈寬控制器10、自動(dòng)跟蹤反饋電路11以及過壓保護(hù)電路和過溫保護(hù)電路12構(gòu)成。脈寬調(diào)制型開關(guān)變換電路5的開關(guān)管采用IGBT管。脈寬控制器采用集成電路UC3854。自動(dòng)跟蹤反饋電路11由以運(yùn)算放大器13構(gòu)成的跟隨器、加法器 和積分器15組成。輸入電壓檢測電路6檢測取樣點(diǎn)選擇在輸入交流回路。過壓保護(hù)電路和過溫保護(hù)電路12采用雙比較器16構(gòu)成。施例1電路最大損耗只有60W左右 ，效率達(dá)98％，電源輸入側(cè)功率因數(shù)大于99％。它可廣泛應(yīng)用于變頻空調(diào)器中。
權(quán)利要求1.一種變頻空調(diào)用大功率電源諧波抑制裝置，它由安裝在變頻空調(diào)的殼體中向其制冷制熱部件及電子控制部件供給電能的大功率電源電路以及與大功率電源電路連接的有源濾波控制電路所構(gòu)成，其特征在于所說的有源濾波控制電路由與電源電路的全波整流電路相連的脈寬調(diào)制型開關(guān)變換電路，與上述電路互連的輸入電壓、電流、輸出電壓、環(huán)境溫度檢測電路，與輸入電壓、電流及輸出電壓檢測電路相連的脈寬控制器，與輸入、輸出電壓檢測電路相連的自動(dòng)跟蹤反饋電路，與上述電路互連的過壓保護(hù)電路和過溫保護(hù)電路所構(gòu)成。
2.按照權(quán)利要求1所述的變頻空調(diào)用大功率電源諧波抑制裝置，其特征在于所說的使本裝置的輸出電壓自動(dòng)跟隨輸入電壓峰值變化的自動(dòng)跟蹤反饋電路由運(yùn)算放大器構(gòu)成的跟隨器、加法器和積分器所組成。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的變頻空調(diào)用大功率電源諧波抑制裝置，其特征在于所說的輸入電壓檢測電路其檢測取樣點(diǎn)選擇在輸入交流回路。
4.按照權(quán)利要求1～3中每一個(gè)權(quán)利要求所述的變頻空調(diào)用大功率諧波抑制裝置，其特征在于所說的過壓保護(hù)電路和過溫保護(hù)電路采用雙比較器構(gòu)成。
專利摘要一種變頻空調(diào)用大功率電源諧波抑制裝置,涉及電子技術(shù)和家用電器。它由安裝在空調(diào)殼體中的大功率電源及有源濾波控制電路所組成。有源濾波控制電路由脈寬調(diào)制型開關(guān)變換電路,輸入電流、電壓、輸出電壓、環(huán)境溫度檢測電路,UC3854型脈寬控制器,電壓自動(dòng)跟蹤反饋電路和采用雙比較器構(gòu)成的過壓保護(hù)電路及過溫保護(hù)電路等組成。它效率高達(dá)98%,輸出電壓波動(dòng)小,可靠性、通用性大大增強(qiáng)。可廣泛應(yīng)用于變頻空調(diào)器中。
文檔編號(hào)H02M1/12GK2487151SQ0123708
公開日2002年4月17日 申請日期2001年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月18日
發(fā)明者姜瑜斐 申請人:海信集團(tuán)有限公司