專利名稱：空氣調(diào)節(jié)器及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空氣調(diào)節(jié)器及其控制方法。更加具體地，本發(fā)明涉及這樣 的空氣調(diào)節(jié)器及其控制方法，該空氣調(diào)節(jié)器包括功率因數(shù)補(bǔ)償器，該功率 因數(shù)補(bǔ)償器處在向轉(zhuǎn)換器施加的三相功率源的每一端，并且通過向壓縮機(jī) 輸入正弦波電流來補(bǔ)償功率因數(shù)和改進(jìn)諧波。
背景技術(shù)：
一般地，空氣調(diào)節(jié)器被提供用于制冷、加熱或空氣調(diào)節(jié)，并且被安裝 以向室內(nèi)排放制冷/加熱的空氣，并且凈化室內(nèi)空氣以向人們提供舒適的 室內(nèi)環(huán)境。
這樣的空氣調(diào)節(jié)器被分成由室內(nèi)熱交換器組成的室內(nèi)單元以及由壓 縮機(jī)和室外熱交換器組成的室外單元?？諝庹{(diào)節(jié)器通過控制向壓縮機(jī)等供
應(yīng)的功率源iM^行。
另一方面，傳統(tǒng)的空氣調(diào)節(jié)器包括電源、電磁開關(guān)、整流器、電抗器、 DC傳輸部件(link section)和逆變器。電源供應(yīng)預(yù)定振幅的功率源。逆變 器將直流電壓轉(zhuǎn)換成恒定電壓或頻率的交流電壓，并且將交流電壓供應(yīng)給 壓縮機(jī)。
當(dāng)從電源輸入和轉(zhuǎn)換的功率源大于DC傳輸部件的電壓時(shí)，向?qū)⒁\(yùn) 行的壓縮機(jī)的馬iiife加電流。
然而，如較早描述的那樣，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的空氣調(diào)節(jié)器施加僅與等于或大 于向DC傳輸部件施加的電壓的直流功率源相對(duì)應(yīng)的電流，所以通過逆變 器向壓縮機(jī)供應(yīng)的輸入功率源增加了電壓和電流之間的相位差。
亦即，當(dāng)逆變器向壓縮機(jī)馬達(dá)施加交流功率源時(shí)，具有如圖l所示的 電壓和電流波的交流功率源被輸入到壓縮機(jī)馬達(dá)。
此時(shí)，當(dāng)將向馬達(dá)輸入的電壓的波與向其輸入的電流的波相比較時(shí)， 輸入的電壓ifc拖加，然后電流才流動(dòng)。因此，向空氣調(diào)節(jié)器的壓縮M入 的功率源的真實(shí)有效的功率被減少得與電壓和電流之間的相位差一樣多，從而造成空氣調(diào)節(jié)器的功率因數(shù)顯著惡化
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
因此，已開發(fā)了本發(fā)明以便解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問題，并且本 發(fā)明的目的是提供一種空氣調(diào)節(jié)器及其控制方法，其通過減少向壓縮機(jī)輸 入的功率源的電壓和電流之間的相位差來改進(jìn)空氣調(diào)節(jié)器的功率因數(shù)。
本發(fā)明的第二目的是提供一種空氣調(diào)節(jié)器及其控制方法，其通過向壓 縮機(jī)輸入正弦波的電流來增強(qiáng)諧波分量。
技術(shù)方案
為了達(dá)到這個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種空氣調(diào)節(jié)器，
包括電源部件(section)，用于接收三相功率源；電壓波傳感器，用于感 測(cè)所述電源部件所接收的三相功率源的電壓波；功率因數(shù)補(bǔ)償器，其連接 到所述電源部件，用于補(bǔ)償所述三相功率源的功率因數(shù)；以及控制器，用 于控制所述功率因數(shù)補(bǔ)償器的運(yùn)行，以便根據(jù)來自所述電壓波傳感器的電 壓波來補(bǔ)償所述功率因數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種空氣調(diào)節(jié)器，包括電源部件； 電壓波傳感器，用于感測(cè)所述電源部件所接收的三相功率源的電壓波；整 流器，用于對(duì)所述電源部件所接收的三相功率源進(jìn)行整流；直流傳輸部件， 用于基于所述整流器所整流的三相功率源，生成預(yù)定振幅的直流功率源； 逆變器，用于將所述直流功率源轉(zhuǎn)換成交流功率源，并且將所述交流功率 源供應(yīng)給壓縮機(jī)馬達(dá)；功率因數(shù)補(bǔ)償器，其連接到所述電源部件，用于補(bǔ) 償所述三相功率源的功率因數(shù)；以及控制器，用于根據(jù)來自所述電壓波傳 感器的電壓波來控制所述功率因數(shù)補(bǔ)償器的運(yùn)行，以便向所述壓縮機(jī)馬達(dá) 施加具有改進(jìn)的功率因數(shù)的功率源。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種用于控制空氣調(diào)節(jié)器的方法，包 括以下步驟通過電壓波傳感器感測(cè)向三相電源部件輸入的電壓波；以及 根據(jù)從所述電壓波傳感器輸入的電壓波來補(bǔ)償輸入功率的功率因數(shù)。
有益效果
才艮據(jù)如上面所提議的本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)器，三相功率源的功率因數(shù)被 相位補(bǔ)償并被輸入到整流器，從而使得向壓縮機(jī)施加的功率源的電壓和電流變成相同相位。進(jìn)一步，以正弦波的形式輸入電流，以便改進(jìn)空氣調(diào)節(jié) 器的功率因數(shù)，并且去除出現(xiàn)的功率源的諧波分量。
此外，如上所述，空氣調(diào)節(jié)器的功率因數(shù)的改進(jìn)和出現(xiàn)的功率源中諧 波分量的去除增強(qiáng)了產(chǎn)品的性能和可靠性。


結(jié)合附圖，從以下詳細(xì)描述中，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和
優(yōu)點(diǎn)將會(huì)更加明顯，其中
圖1是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的空氣調(diào)節(jié)器中的壓縮機(jī)輸入功率源的波 的曲線圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)器的控制布置的視圖3是示出關(guān)于控制信號(hào)的切換模式的曲線圖，所述控制信號(hào)從根據(jù) 本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)器的控制器被施加到其功率因數(shù)補(bǔ)償器；以及
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)器中的壓縮機(jī)輸入功率源的波的 曲線圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。貫穿附圖和說 明書，相同的附圖標(biāo)記指示相同的要素。在本發(fā)明的以下描述中，結(jié)合于 此的已知功能和配置的詳細(xì)描述將會(huì)被省略，以避免4吏本發(fā)明的主題不清 楚。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)器的控制布置的視圖。
參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)器包括電源部件IO、電壓波傳感器 20、整流器40、電抗器50、 DC傳輸部件60、逆變器70和壓縮機(jī)馬達(dá) 80。電源部件10接收三相功率源。電壓波傳感器20感測(cè)電源部件所接收 的三相功率源的電壓波。整流器40整流三相電源部件10所接收的功率源。 DC傳輸部件60基于整流器40所整流的三相功率源生成預(yù)定振幅的直流 功率源。逆變器70將直流功率源轉(zhuǎn)換成交流功率源，并且將交流功率源 供應(yīng)給壓縮機(jī)。
空氣調(diào)節(jié)器進(jìn)一步包括功率因數(shù)補(bǔ)償器30和控制器卯。功率因數(shù)補(bǔ)償器30連接到整流器40的前端，并且補(bǔ)償來自電源部件10的三相功率 源的功率因數(shù)。控制器卯根據(jù)電壓波傳感器20的感測(cè)結(jié)果來控制功率因 數(shù)補(bǔ)償器30和逆變器70。
更加具體地，電壓波傳感器20連接到電源部件10中的三相端中的一 個(gè)和中性線N，并且感測(cè)輸入的功率源的電壓波。
這里，電壓波傳感器20可以連接到電源部件10的三相端中的一個(gè)。 盡管電壓波傳感器20連接到R相位端，但是它可以連接到S相位端或T 相位端。
此外，電壓波傳感器20感測(cè)輸入的交流功率源的電壓波，并且將其 提供給控制器卯。
另一方面，功率因數(shù)補(bǔ)償器30連接到電源部件10和整流器40，并 且根據(jù)控制器卯的控制命令補(bǔ)償從電源部件10輸入的功率源的功率因 數(shù)，并且將其功率因數(shù)被補(bǔ)償?shù)墓β试垂?yīng)給整流器40。
進(jìn)一步，功率因數(shù)補(bǔ)償器30包括至少一個(gè)電抗器Ll至L3和至少一 個(gè)開關(guān)元件Ql至Q3。
更加具體地，在功率因數(shù)補(bǔ)償器30中，電抗器L1、 L2和L3中的每 一個(gè)以及開關(guān)元件Ql、 Q2和Q3中的每一個(gè)連接到電源部件10的每一 相，并且才艮據(jù)來自控制器卯的控制信號(hào)運(yùn)行。這里，電抗器L1、 L2和 L3相對(duì)于整流器40串聯(lián)連接到電源部件IO。與此形成對(duì)照，開關(guān)元件 Ql、 Q2和Q3并聯(lián)連接到整流器40。
亦即，第一電抗器Ll連接到電源部件10的三相端當(dāng)中的第一相位 端R，并且第一開關(guān)元件Q1連接到第一電抗器L1。
進(jìn)一步，第二電抗器L2和第二開關(guān)元件Q2連接到第二相位端S, 并且第三電抗器L3和第三開關(guān)元件Q3連接到第三相位端T。
第一至第三開關(guān)元件Ql至Q3的漏極連接到各個(gè)電抗器Ll、 L2和 L3,而其源極則連接到電源部件10的中性線N。
這里，第一至第三開關(guān)元件Q1至Q3的柵極連接到控制器卯。根據(jù) 來自控制器卯的控制信號(hào)，第一至第三開關(guān)元件Ql至Q3 ^L接通/斷開 并執(zhí)行切換操作，以便補(bǔ)償電源部件10的三相的功率因數(shù)。
另一方面，整流器40由多個(gè)橋接二極管組成，接收并整流來自功率 因數(shù)補(bǔ)償器30的功率源，并且使得電抗器50所整流的功率源被輸入到DC傳輸部件60。
DC傳輸部件60接收整流器40的功率源并使之平滑，并且輸出直流 功率源。這里，DC傳輸部件60包括用于4吏輸入的功率源平滑的至少一 個(gè)電容器。
逆變器70纟艮據(jù)來自控制器卯的控制信號(hào)而被驅(qū)動(dòng)，并且將經(jīng)整流和 平滑過的直流功率源轉(zhuǎn)換成交流功率源，并且將交流功率源供應(yīng)給壓縮機(jī) 馬達(dá)80。
通過前述布置，當(dāng)電源部件向電壓波傳感器20施加交流功率源時(shí)， 電壓波傳感器20感測(cè)交流功率源的電壓波并將其提供給控制器卯。因此， 控制器卯才艮據(jù)來自電壓波傳感器20的交流功率源的電壓波生成控制信號(hào) 以控制功率因數(shù)補(bǔ)償器30，并且將控制信號(hào)施加到功率因數(shù)補(bǔ)償器30。
詳細(xì)地，控制器卯基于來自電壓波傳感器20的感測(cè)的電壓波判斷來 自電源部件10的功率源的電壓電平，并從而控制連接到電源部件10的各 個(gè)相位端的功率因數(shù)補(bǔ)償器30運(yùn)行。
亦即，控制器卯分析電壓波傳感器20所感測(cè)的電源部件10的一個(gè) 相位端的功率源的輸入電壓波，以判斷其電壓電平?？刂破髅畬⒖刂菩?號(hào)施加到要被驅(qū)動(dòng)的功率因數(shù)補(bǔ)償器30的各個(gè)開關(guān)元件Ql、 Q2和Q3。
因此，開關(guān)元件Q1、 Q2和Q3在控制器卯的控制下運(yùn)行，以<更對(duì) 電源部件10的三相進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償。
下一步，整流器40對(duì)功率因數(shù)被改進(jìn)的功率源進(jìn)行整流，并且將整 流的功率源供應(yīng)給DC傳輸部件60。因此，DC傳輸部件60生成具有預(yù) 定振幅的直流功率源以驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，并且通過逆變器70將直流功率源供 應(yīng)^^壓縮機(jī)馬達(dá)80。
圖3是示出關(guān)于控制信號(hào)的切換模式的曲線圖，所述控制信號(hào)vM4艮據(jù) 本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)器的控制器被施加到其功率因數(shù)補(bǔ)償器。
在圖3中，LD表示用于顯示用于切換控制的基準(zhǔn)電壓的曲線，SI為 電壓波傳感器20所感測(cè)的電壓波，而SO則是從控制器90到功率因數(shù)補(bǔ) 償器30的切換控制信號(hào)。
參考圖3,控制器90將電壓波傳感器20所感測(cè)的電壓波SI的電壓 電平與基準(zhǔn)電壓LD相比較。當(dāng)電壓波SI的電壓電平大于基準(zhǔn)電壓LD 時(shí)，控制器卯向功率因數(shù)補(bǔ)償器30施加控制信號(hào)SO，以l更驅(qū)動(dòng)功率因數(shù)補(bǔ)償器30的開關(guān)元件。
此時(shí)，控制器90將如上所述的切換模式的控制信號(hào)SO施加到與電 壓波傳感器20相連接的電源部件10的三相端中的一個(gè)，以便驅(qū)動(dòng)功率因 數(shù)補(bǔ)償器30的開關(guān)元件。
進(jìn)而，由于電源部件10的三相功率源具有120度的相位差，所以控 制器卯將具有120度相位差的切換模式的控制信號(hào)施加到與除了連接到 電壓波傳感器20的相位端之外的電源部件10的相位端相連接的功率因數(shù) 補(bǔ)償器30的各個(gè)開關(guān)元件。
亦即，控制器卯將從電源部件10的第一相位端R感測(cè)并輸入的電 壓波SI的電壓電平與基準(zhǔn)電壓LD相比較，并且將如較早說明的具有切 換模式的控制信號(hào)SO施加到第一開關(guān)元件Ql。
此外，控制器卯將與控制信號(hào)SO具有120度相位差的切換模式的 控制信號(hào)施加到與電源部件10的第二相位端S相連接的第二開關(guān)元件 Q2。
另外，控制器卯向第三開關(guān)元件Q3施加控制信號(hào)，以^更它能夠執(zhí) 行切換^Mt，其中，所施加的控制信號(hào)與施加到第一開關(guān)元件Q1的控制 信號(hào)具有240度的相位差，并且與施加到第二開關(guān)元件Q2的控制信號(hào)具 有120度的相位差。
如從前述描述中看到的那樣，根據(jù)輸入的功率源的電壓電平和相位， 連接到電源部件10的三相端的功率因數(shù)補(bǔ)償器30的各個(gè)開關(guān)元件Ql至 Q3被接通/斷開，可以對(duì)功率源的三個(gè)輸A^目進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償。這使得 具有增強(qiáng)的功率因數(shù)的功率源被供應(yīng)給壓縮機(jī)。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)器中的壓縮機(jī)輸入功率源的波的 曲線圖。
參考圖4，空氣調(diào)節(jié)器感測(cè)電源部件中的三相中的一個(gè)的電壓波，并 且基于感測(cè)的結(jié)果控制功率因數(shù)補(bǔ)償器30的切換，以便電流根據(jù)感測(cè)的 電壓波而流動(dòng)。這樣一來，功率源的電壓和電流之間的相位差就顯著減少， 并從而具有相同相位的電壓LV1和電流LIl被施加到壓縮機(jī)馬達(dá)80。
另外，空氣調(diào)節(jié)器感測(cè)電源部件中的三相中的一個(gè)的電壓波，并且向 功率因數(shù)補(bǔ)償器30的各個(gè)開關(guān)元件施加控制信號(hào)，以彼此具有120度的 相位差，以使，供應(yīng)給壓縮機(jī)的功率源的電流波具有正弦波的形式。因此，施加到壓縮機(jī)的功率源的功率因數(shù)被增強(qiáng)，并且通過流動(dòng)正弦 波的電流而改進(jìn)了生成的諧波分量。
工業(yè)實(shí)用性
根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)器，向壓縮機(jī)拖加的功率源的電壓和電流被均 衡，并且以正弦波的形式輸入電流。因此，空氣調(diào)節(jié)器的功率因數(shù)被改進(jìn), 并且功率源的生成的諧波分量被去除，從而具有極好的工業(yè)實(shí)用性。
權(quán)利要求
1.一種空氣調(diào)節(jié)器，包括電源部件，用于接收三相功率源；電壓波傳感器，用于感測(cè)所述電源部件所接收的三相功率源的電壓波；功率因數(shù)補(bǔ)償器，其連接到所述電源部件，用于補(bǔ)償所述三相功率源的功率因數(shù)；以及控制器，用于控制所述功率因數(shù)補(bǔ)償器的運(yùn)行，以便根據(jù)來自所述電壓波傳感器的電壓波來補(bǔ)償所述功率因數(shù)。
2. 如權(quán)利要求l所述的空氣調(diào)節(jié)器，其中，所述電壓波傳感器連接 到所述電源部件的三相端中的 一個(gè)和中性線。
3. 如權(quán)利要求l所述的空氣調(diào)節(jié)器，其中，通過所述電源部件的相 位補(bǔ)償所述功率因數(shù)。
4. 如權(quán)利要求l所述的空氣調(diào)節(jié)器，其中，所述功率因數(shù)補(bǔ)償器包 括至少一個(gè)電抗器和至少一個(gè)開關(guān)元件。
5. 如權(quán)利要求4所述的空氣調(diào)節(jié)器，其中，所述電抗器和所述開關(guān) 元件連接到所述三相功率源的各個(gè)相位。
6. 如權(quán)利要求3所述的空氣調(diào)節(jié)器，進(jìn)一步包括整流器，用于對(duì)所 述電源部件所接收的交流功率源進(jìn)行整流，其中，所述電抗器連接到所述整流器，所述開關(guān)元件串聯(lián)連接到所述 電抗器并且并聯(lián)連接到所述整流器。
7. 如權(quán)利要求3所述的空氣調(diào)節(jié)器，其中，所述開關(guān)元件的柵極、 漏極和源極分別連接到所述控制器、所述電抗器和所述中性線。
8. 如權(quán)利要求3所述的空氣調(diào)節(jié)器，其中，所述控制器將來自所述 電壓波傳感器的電壓波的電壓電平與基準(zhǔn)電壓相比較，并且對(duì)等于或大于 所述基準(zhǔn)電壓的電平補(bǔ)償功率因數(shù)。
9. 如權(quán)利要求8所述的空氣調(diào)節(jié)器，其中，具有120度相位差的預(yù) 定切換模式的控制信號(hào)被施加到連接到功率源的三相的各個(gè)開關(guān)元件。
10. —種空氣調(diào)節(jié)器，包括電源部件；電壓波傳感器，用于感測(cè)所述電源部件所接收的三相功率源的電壓波；整流器，用于對(duì)所述三相電源部件所接收的功率源進(jìn)行整流；直流傳輸部件，用于基于所述整流器所整流的三相功率源生成預(yù)定振 幅的直流功率源；逆變器，用于將所述直流功率源轉(zhuǎn)換成交流功率源，并且將所述交流 功率源供應(yīng)給壓縮機(jī)馬達(dá)；功率因數(shù)補(bǔ)償器，其連接到所述電源部件，用于補(bǔ)償所述三相功率源 的功率因數(shù)；以及控制器，用于根據(jù)來自所述電壓波傳感器的電壓波來控制所述功率因 數(shù)補(bǔ)償器的運(yùn)行，以便向所述壓縮機(jī)馬達(dá)施加具有改進(jìn)的功率因數(shù)的功率 源。
11. 如權(quán)利要求10所述的空氣調(diào)節(jié)器，其中，所述電源部件接收三 相功率源，并且所述功率因數(shù)補(bǔ)償器連接到各個(gè)相。
12. 如權(quán)利要求10所述的空氣調(diào)節(jié)器，其中，所述功率因數(shù)補(bǔ)償器 包括電抗器和開關(guān)元件，所述電抗器連接到所述整流器，所述開關(guān)元件串 聯(lián)連接到所述電抗器并且并聯(lián)連接到所述整流器。
13. —種用于控制空氣調(diào)節(jié)器的方法，包括以下步驟 通過電壓波傳感器感測(cè)向三相電源部件輸入的電壓波；以及 根據(jù)從所述電壓波傳感器輸入的電壓波來補(bǔ)償輸入功率的功率因數(shù)。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，當(dāng)感測(cè)的電壓波的電壓電平 等于或大于基準(zhǔn)電壓時(shí)，補(bǔ)償所述功率因數(shù)。
15. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，通過所述三相電源部件的相 位補(bǔ)償所述功率因數(shù)。
16. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，連接到功率源的三相的功率 因數(shù)補(bǔ)償器運(yùn)行以具有120度的相位差。
全文摘要
公開了一種空氣調(diào)節(jié)器及其控制方法，其通過減少向壓縮機(jī)輸入的功率源的電壓和電流之間的相位差來改進(jìn)空氣調(diào)節(jié)器的功率因數(shù)；以及一種空氣調(diào)節(jié)器及其控制方法，其通過向壓縮機(jī)輸入正弦波的電流來增強(qiáng)諧波分量。在空氣調(diào)節(jié)器及其控制方法中，三相功率源的功率因數(shù)被相位補(bǔ)償并被輸入到整流器，從而使得向壓縮機(jī)施加的功率源的電壓和電流變成相同相位。進(jìn)一步，以正弦波的形式輸入電流，以便改進(jìn)空氣調(diào)節(jié)器的功率因數(shù)，并且去除出現(xiàn)的功率源的諧波分量。此外，空氣調(diào)節(jié)器的功率因數(shù)的改進(jìn)和出現(xiàn)的功率源中諧波分量的去除增強(qiáng)了產(chǎn)品的性能和可靠性。
文檔編號(hào)H02M5/00GK101595618SQ200680049249
公開日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2006年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月24日
發(fā)明者金昌范 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社