用于空調器的過電壓保護裝置、過電壓保護方法及空調器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于空調器的過電壓保護裝置，其包括：PTC熱敏電阻；可控開關，可控開關與PTC熱敏電阻并聯；采樣整流器輸出的直流電壓的電壓采樣器；電解電容；實時檢測環(huán)境溫度的溫度檢測器；控制模塊，控制模塊在直流電壓大于預設安全電壓時控制可控開關斷開以使PTC熱敏電阻串入供電回路，以及當壓縮機的運行頻率小于等于第一預設頻率時，控制模塊根據當前環(huán)境溫度獲取安全恢復電壓，并在直流電壓小于所述安全恢復電壓時，控制可控開關閉合以使PTC熱敏電阻短路。該過電壓保護裝置能夠在輸入的交流電的電壓過高時進行過電壓保護，避免空調器中的電子元件因過電壓而損壞。本發(fā)明還公開了一種空調器和一種空調器的過電壓保護方法。
【專利說明】用于空調器的過電壓保護裝置、過電壓保護方法及空調器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及空調【技術領域】，特別涉及一種用于空調器的過電壓保護裝置以及一種具有該過電壓保護裝置的空調器和一種空調器的過電壓保護方法。
【背景技術】
[0002]目前，在變頻空調器通過交流市電供電時，交流市電經過整流濾波電路轉換成直流電后供給IPM模塊。
[0003]然而，由于交流電網存在電壓波動，會導致輸入到整流電路的交流市電的電壓變高，從而整流電路輸出的直流電的電壓也會相應變高，由于高壓濾波電容、IPM模塊等器件其承受的耐壓安全值是一定的，當這些器件的工作電壓超過其最高承受的耐壓值時便會引起這些器件的工作性能降低甚至損壞。例如高壓濾波電容的參數為400UF/400V，在交流電網不穩(wěn)定的時候，如交流市電的電壓發(fā)生大的升高導致加載在此電容上的電壓超過400V后一段時間會引起其電容量下降甚至擊穿短路而損壞。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明的目的旨在至少解決上述的技術缺陷。
[0005]為此，本發(fā)明的第一個目的在于提出一種用于空調器的過電壓保護裝置，能夠在輸入的交流電的電壓過高時進行過電壓保護，避免空調器中的電子元件因過電壓而損壞。
[0006]本發(fā)明的第二個目的在于提出一種空調器。本發(fā)明的第三個目的在于提出一種空調器的過電壓保護方法。
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明一方面實施例提出的一種用于空調器的過電壓保護裝置，包括:正溫度系數PTC熱敏電阻，所述PTC熱敏電阻串聯在輸入的交流電的一端與所述空調器中的整流器的第一輸入端之間；可控開關，所述可控開關與所述PTC熱敏電阻并聯；采樣所述整流器輸出的直流電壓的電壓采樣器，所述電壓采樣器連接在所述整流器的第一輸出端與第二輸出端之間；電解電容，所述電解電容并聯在所述整流器的第一輸出端與第二輸出端之間；實時檢測環(huán)境溫度的溫度檢測器；以及控制模塊，所述控制模塊分別與所述可控開關的控制端、所述電壓采樣器和所述溫度檢測器相連，所述控制模塊在所述電壓采樣器采樣到的所述直流電壓大于預設安全電壓時控制所述可控開關斷開以使所述PTC熱敏電阻串聯到所述交流電的一端與所述整流器的第一輸入端之間，并且所述控制模塊通過控制所述空調器中的IPM模塊調節(jié)所述空調器中的壓縮機的運行頻率以調節(jié)所述直流電壓，以及當所述壓縮機的運行頻率小于等于第一預設頻率時，所述控制模塊根據當前環(huán)境溫度獲取安全恢復電壓，并在所述直流電壓小于所述安全恢復電壓時，所述控制模塊控制所述可控開關閉合以使所述PTC熱敏電阻短路。
[0008]根據本發(fā)明實施例提出的用于空調器的過電壓保護裝置，在電壓采樣器采樣到整流器輸出的直流電壓大于預設安全電壓時，控制模塊控制可控開關斷開，這樣PTC熱敏電阻接入交流電的供電回路，從而使得輸入的交流電過高的電壓被PTC熱敏電阻承擔，避免因輸入的交流電的電壓過高而導致空調器中電子元件的損壞。并且，控制模塊通過控制空調器中的IPM模塊以調節(jié)空調器中的壓縮機的運行頻率，從而調節(jié)直流電壓的大小，以及當壓縮機的運行頻率小于等于第一預設頻率時，控制模塊根據當前環(huán)境溫度獲取安全恢復電壓，并在直流電壓小于安全恢復電壓時，控制模塊控制可控開關閉合以使PTC熱敏電阻短路。因此，本發(fā)明實施例的用于空調器的過電壓保護裝置能夠大大提高整個空調器的變頻控制電路的可靠性，保證空調器正常、安全、穩(wěn)定、可靠運行。
[0009]根據本發(fā)明的一個實施例，所述控制模塊中預設有PTC熱敏電阻在居里溫度點的回落阻值與環(huán)境溫度對應表，所述控制模塊根據所述當前環(huán)境溫度查詢所述對應表以獲得對應所述當前環(huán)境溫度的所述PTC熱敏電阻在居里溫度點的回落阻值，并根據所述回落阻值計算所述安全恢復電壓。
[0010]根據本發(fā)明的一個實施例，所述電壓采樣器包括:串聯的第一電阻和第二電阻，所述第一電阻的一端與所述整流器的第一輸出端相連，所述第一電阻的另一端與所述第二電阻的一端相連，所述第二電阻的另一端與所述整流器的第二輸出端相連，所述第一電阻的另一端與所述第二電阻的一端之間具有第一節(jié)點，所述第一節(jié)點與所述控制模塊相連。
[0011]其中，所述可控開關可以為繼電器。
[0012]根據本發(fā)明的一個實施例，所述控制模塊包括:控制器，所述控制器與所述第一節(jié)點相連；第三電阻，所述第三電阻的一端與所述控制器相連；第一三極管，所述第一三極管的基極與所述第三電阻的另一端相連，所述第一三極管的集電極與所述繼電器中的線圈的一端相連，所述繼電器中的線圈的另一端與第一預設電壓的電源相連，所述繼電器中的開關的一端和另一端并聯在所述PTC熱敏電阻的兩端；第四電阻，所述第四電阻的一端與所述第一三極管的發(fā)射極相連，所述第四電阻的另一端接地；第一二極管，所述第一二極管的陽極與所述第一三極管的集電極相連，所述第一二極管的陰極與所述第一預設電壓的電源相連。
[0013]并且，所述的用于空調器的過電壓保護裝置，還包括:供電電路，所述供電電路并聯在所述第一電阻的一端與所述第二電阻的另一端，所述供電電路為所述繼電器提供所述第一預設電壓的電源，并為所述控制器提供第二預設電壓的電源，其中，所述第二預設電壓小于所述第一預設電壓。
[0014]在本發(fā)明的實施例中，在所述整流器的第一輸出端與所述第一電阻的一端之間還串聯有電抗器。
[0015]此外，本發(fā)明的實施例還提出了一種空調器，其包括上述的用于空調器的過電壓保護裝置。
[0016]根據本發(fā)明實施例的空調器，在輸入的交流電的電壓過高時，通過過電壓保護裝置使得輸入的交流電過高的電壓被PTC熱敏電阻承擔，避免因輸入的交流電的電壓過高而導致空調器中電子元件的損壞，可靠性得到了大大提高，并且能夠正常穩(wěn)定地運行。
[0017]為達到上述目的，本發(fā)明另一方面實施例還提出了一種空調器的過電壓保護方法，其中，該空調器包括上述的用于空調器的過電壓保護裝置，該空調器的過電壓保護方法包括以下步驟:采樣所述整流器輸出的直流電壓；在所述直流電壓大于預設安全電壓時控制所述可控開關斷開以使所述PTC熱敏電阻串聯到所述交流電的一端與所述整流器的第一輸入端之間，并且通過控制所述空調器中的IPM模塊調節(jié)所述空調器中的壓縮機的運行頻率以調節(jié)所述直流電壓；實時檢測環(huán)境溫度；當所述壓縮機的運行頻率小于等于第一預設頻率時，根據當前環(huán)境溫度獲取安全恢復電壓，并在所述直流電壓小于所述安全恢復電壓時，控制所述可控開關閉合以使所述PTC熱敏電阻短路。
[0018]根據本發(fā)明實施例的空調器的過電壓保護方法，實時采樣整流器輸出的直流電壓的大小，在采樣到的直流電壓大于預設安全電壓時，控制可控開關斷開，這樣PTC熱敏電阻接入交流電的供電回路，從而使得輸入的交流電過高的電壓被PTC熱敏電阻承擔，避免因輸入的交流電的電壓過高而導致空調器中電子元件的損壞，并且，通過控制空調器中的IPM模塊以調節(jié)空調器中的壓縮機的運行頻率，從而調節(jié)直流電壓的大小，以及當壓縮機的運行頻率小于等于第一預設頻率時，根據當前環(huán)境溫度獲取安全恢復電壓，并在直流電壓小于安全恢復電壓時，控制可控開關閉合以使PTC熱敏電阻短路。因此，本發(fā)明實施例的空調器的過電壓保護方法能夠大大提高整個空調器的變頻控制電路的可靠性，保證空調器正常、安全、穩(wěn)定、可靠運行。
[0019]根據本發(fā)明的一個實施例，根據當前環(huán)境溫度獲取安全恢復電壓，具體包括:根據所述當前環(huán)境溫度查詢預設的PTC熱敏電阻在居里溫度點的回落阻值與環(huán)境溫度對應表以獲得對應所述當前環(huán)境溫度的所述PTC熱敏電阻在居里溫度點的回落阻值；根據所述回落阻值計算所述安全恢復電壓。
[0020]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0022]圖1為根據本發(fā)明實施例的用于空調器的過電壓保護裝置的電路示意圖；以及
[0023]圖2為根據本發(fā)明一個具體實施例的用于空調器的過電壓保護裝置的電路示意圖；
[0024]圖3為根據本發(fā)明一個實施例的PTC熱敏電阻的阻值-溫度特性曲線示意圖；以及
[0025]圖4為根據本發(fā)明實施例的空調器的過電壓保護方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0026]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0027]下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本發(fā)明的不同結構。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復參考數字和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關系。此夕卜，本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其他工藝的可應用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結構可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。
[0028]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。
[0029]下面參照附圖來描述根據本發(fā)明實施例提出的用于空調器的過電壓保護裝置以及具有該過電壓保護裝置的空調器和該空調器的過電壓保護方法。
[0030]圖1為根據本發(fā)明實施例的用于空調器的過電壓保護裝置的電路示意圖。如圖1所示，該用于空調器的過電壓保護裝置包括:PTC (Positive Temperature Coefficient,正溫度系數)熱敏電阻R0、可控開關10、電壓采樣器20、電解電容EC1、溫度檢測器80和控制模塊30。
[0031]其中，PTC熱敏電阻RO串聯在輸入的交流電的一端與空調器中的整流器INl的第一輸入端INl之間,例如如圖1所不，PTC熱敏電阻RO的一端與輸入的交流電的一端相連，PTC熱敏電阻RO的另一端與空調器中的整流器40的第一輸入端INl相連，整流器40的第二輸入端IN2與交流電的另一端相連?？煽亻_關10與PTC熱敏電阻RO并聯連接，電壓采樣器20連接在整流器40的第一輸出端OUTl與第二輸出端0UT2之間，電壓采樣器20用于采樣整流器40通過其第一輸出端OUTl和第二輸出端0UT2輸出的直流電壓。電解電容ECl并聯在整流器的第一輸出端OUTl與第二輸出端0UT2之間，電解電容ECl起到濾波作用，以及在采樣到的直流電壓跌落時起到緩沖作用。溫度檢測器80用于實時檢測環(huán)境溫度，可以是空調器室外機的環(huán)境溫度傳感器，用于檢測空調室外機周圍的環(huán)境溫度。
[0032]如圖1所示，控制模塊30分別與可控開關10的控制端、電壓采樣器20和溫度檢測器80相連，控制模塊30在電壓采樣器20采樣到的直流電壓大于預設安全電壓時控制可控開關10斷開，這樣使得PTC熱敏電阻RO串聯接入到交流電的一端與整流器40的第一輸入端INl之間，并且控制模塊30通過控制所述空調器中的IPM模塊50調節(jié)所述空調器中的壓縮機M的運行頻率以調節(jié)所述直流電壓的大小，以及當壓縮機M的運行頻率小于等于第一預設頻率例如1HZ時，控制模塊30根據當前環(huán)境溫度獲取安全恢復電壓，并在所述直流電壓小于所述安全恢復電壓時，控制模塊30控制可控開關10閉合以使PTC熱敏電阻短路，其中，所述安全恢復電壓小于所述預設安全電壓。
[0033]其中，需要說明的是，由于輸入的交流電的電壓會出現波動，并且在交流電的電壓變大到超過一定值時，整流器40輸出的直流電壓也會隨之變大。因此，可以由電壓采樣器20來檢測整流器40輸出的直流電壓的大小，控制模塊30通過判斷直流電壓的大小從而可推算出輸入的交流電的電壓的高低。在電壓采樣器20采樣到直流電壓大于預設安全電壓時控制可控開關10斷開，這樣使得PTC熱敏電阻RO串入供電回路來承擔輸入的交流電高出的電壓，從而避免電路中的電子元件因過電壓而受到損壞。
[0034]并且，根據本發(fā)明的一個實施例，如圖2所示，電壓采樣器20包括:串聯的第一電阻Rl和第二電阻R2,第一電阻Rl的一端與整流器40的第一輸出端OUTl相連,第一電阻Rl的另一端與第二電阻R2的一端相連，第二電阻R2的另一端與整流器40的第二輸出端0UT2相連，第一電阻Rl的另一端與第二電阻R2的一端之間具有第一節(jié)點Jl，第一節(jié)點Jl與控制模塊30相連。
[0035]其中，如圖2所示，可控開關10可以為繼電器。并且，控制模塊30可包括:控制器301、第三電阻R3、第一三極管Q1、第四電阻R4和第一二極管D1。
[0036]如圖2所示，控制器301例如MCU的Pl端與第一節(jié)點Jl相連，第三電阻R3的一端與控制器301例如MCU的P2端相連，第一三極管Ql的基極與第三電阻R3的另一端相連，第一三極管Ql的集電極與所述繼電器中的線圈的一端I相連，所述繼電器中的線圈的另一端2與第一預設電壓例如12V的電源相連，繼電器中的開關的一端3和另一端4并聯在PTC熱敏電阻RO的兩端，第四電阻R4的一端與第一三極管Ql的發(fā)射極相連，第四電阻R4的另一端接地，第一二極管Dl的陽極與第一三極管Ql的集電極相連，第一二極管Dl的陰極與第一預設電壓例如12V的電源相連。
[0037]具體地，在本發(fā)明的實施例中，如圖2所示，上述的用于空調器的過電壓保護裝置還包括供電電路60例如開關電源，供電電路60并聯在第一電阻Rl的一端與第二電阻R2的另一端，供電電路60為繼電器提供第一預設電壓例如12V的電源，并為控制器301例如MCU提供第二預設電壓例如5V的電源，其中，所述第二預設電壓小于所述第一預設電壓。
[0038]并且，如圖2所示，在整流器40的第一輸出端OUTl與第一電阻Rl的一端之間還可串聯有電抗器LI。此外，如圖2所示，在交流電的輸入端還設有EMC濾波電路70和熔斷器FUSEl。
[0039]根據本發(fā)明的一個實施例，如圖2所不，圖中僅不出與壓縮機M驅動相關的電路部分，對空調器的其他負載如室內風機、室外風機、四通閥、步進電機等負載的驅動電路未示出，此部分電路為現有的公知技術，在此不再詳述。
[0040]在本實施例中，如圖2所示，可認為回路中電解電容ECl上的直流電壓即電壓采樣器采樣到的直流電壓為V，回路中的直流電流為I。當空調器上電開機工作時，控制模塊中的MCU通過P2端輸出一高電平信號至第一三極管Q1，第一三極管Ql導通，從而繼電器吸合，PTC熱敏電阻被短路不起限流作用。MCU通過電壓采樣器20檢測整流器40輸出的直流電壓處于正常例如處于小于等于預設安全電壓時，一直控制繼電器為吸合狀態(tài)。例如正常的交流電壓為220V，根據整流器40的工作原理，此時MCU通過電壓采樣器20檢測到整流器
40輸出的直流電壓為220* W =3 I IV，此直流電壓在直流后級器件如電解電容ECl、IPM模塊50的最高工作電壓內，此時MCU控制繼電器保持吸合狀態(tài)，IPM模塊50驅動壓縮機M按正常的運行頻率運行，空調器的整個變頻控制電路工作正常。
[0041]當輸入的交流電的電壓升高，例如交流電網的電壓升高了 20%即為264V，此時
MCU通過電壓采樣器20檢測到整流器40輸出的直流電壓為264* &=373V,此直流電壓接近或超過了電解電容ECl的最高工作耐壓值，例如電解電容ECl的參數為200UF/375V，此直流電壓已經很接近其耐壓值，如果電路繼續(xù)工作，電解電容ECl會由于工作電壓過高而引起電容性能下降，如果長期工作會有擊穿損壞的危險。為了保護電解電容EC1，此時MCU控制繼電器斷開，PTC熱敏電阻串聯接入，進行分壓。因此，在電壓采樣器20采樣到直流電壓大于預設安全電壓時控制模塊中的MCU控制繼電器斷開，這樣使得PTC熱敏電阻串入供電回路來承擔輸入的交流電高出的電壓，從而避免電路中的電子元件例如電解電容ECl因過電壓工作而受到損壞。在本發(fā)明的一個示例中，預設安全電壓可以為電解電容ECl最高耐壓值的80% -90%。
[0042]其中，由于PTC熱敏電阻的工作特性，具體如圖3所示，當PTC熱敏電阻接入供電回路時，其電阻值在常溫下不到100歐姆，如果此時壓縮機M工作在一個相對較高的頻率，其工作電流I會比較高。例如一個IP的空調器的壓縮機工作在40HZ頻率時其工作電流超過2A，于是PTC熱敏電阻的通過電流約為2A，大的工作電流使得PTC熱敏電阻的溫度迅速升高，其阻值也隨之變化，但在達到居里溫度點以前其阻值隨溫度變化緩慢，如圖3所示，在80°C時PTC熱敏電阻的阻值為45歐姆，仍在100歐姆以內，這段時間內PTC熱敏電阻上的分壓由于電阻阻值變化不大其承擔的電壓不高，如PTC熱敏電阻的阻值為45歐姆時可計算出其承擔的電壓約為90V，這時整流器40輸出的直流電壓已經可降到安全電壓范圍內。
[0043]但當PTC熱敏電阻的溫度達到居里溫度點(125±5°C )如圖3所示的125°C以后，PTC熱敏電阻的阻值隨溫度會發(fā)生躍升，其阻值迅速升高。通常情況下PTC熱敏電阻從開始工作至達到居里溫度點的時間一般為幾秒(不超過10秒)，如果工作電流I越大，達到居里溫度點的時間越短。例如工作電流為2A時，達到居里溫度點的時間一般在3秒以內。當PTC熱敏電阻的溫度達到居里溫度點以后，由于其阻值迅速增高，其承擔的電壓也迅速升高，使整流器40輸出的直流電壓迅速下降，這時如果MCU仍然控制IPM模塊50驅動壓縮機M保持運行頻率不變，就會由于整流器40輸出的直流電壓迅速降低使得壓縮機M和IPM模塊50的工作電壓降低到其允許的工作電壓以下，從而導致壓縮機M和IPM模塊50無法正常工作。
[0044]因此，MCU在控制繼電器斷開使得PTC熱敏電阻串聯接入供電回路后，如果MCU通過電壓采樣器20檢測到直流電壓V降低，具體為電壓采樣器20采樣到的直流電壓小于預設安全電壓，則MCU通過控制IPM模塊50使得壓縮機M的運行頻率迅速降低，甚至壓縮機的運行頻率降低到為零而停止工作，以使得工作電流I降低，從而使得PTC熱敏電阻上的分壓降低，這樣整流器40輸出的直流電壓就會升高，以防止PTC熱敏電阻上的分壓由于達到居里溫度點以后過大而引起IPM模塊、MCU、壓縮機等無法正常工作。并且，MCU同時還會關閉空調器的其他工作負載例如室內、室外風機等工作電流比較大的負載，以使得整個電路的工作電流I能得到降低，使得流過PTC熱敏電阻的電流不致過高而引起其阻值變高，從而使得PTC熱敏電阻的分壓不致過高。其中，需要說明的是，由于PTC熱敏電阻到達居里點溫度后引起直流電壓的降低，此時電解電容ECl進行放電，使得直流電壓的降低是呈曲線下降的，不會在極短時間內迅速跌落，此時MCU通過電壓采樣器在檢測到直流電壓小于預設安全電壓時，迅速控制空調器中的IPM模塊以降低空調器中的壓縮機的運行頻率，工作電流I降低，使得PTC熱敏電阻上的分壓減小，使得直流電壓能在下降到負載和器件如壓縮機和IPM模塊允許的工作電壓之前得到上升，直到等于預設安全電壓。
[0045]需要說明的是，如果在這段期間內，輸入的交流電的電壓進一步升高，使得整流器40輸出的直流電壓又大于預設安全電壓，此時MCU可通過控制IPM模塊50使得壓縮機的運行頻率升高，使得工作電流I升高，進而流過PTC熱敏電阻的電流跟著升高，PTC熱敏電阻的溫度升高，其阻值會由于溫度的升高而變大，PTC熱敏電阻的分壓變大而使整流器40輸出的直流電壓降低，降低到預設安全電壓以下。
[0046]在PTC熱敏電阻串聯接入供電回路時，如果此時壓縮機M的運行頻率很低甚至處于停機狀態(tài)，這時由于工作電流I很小例如在mA級，則PTC熱敏電阻上的分壓會很小，例如如果工作電流I為lmA，PTC熱敏電阻剛接入時電阻為50歐姆，則PTC熱敏電阻的分壓大概為50*0.001 = 0.05V，基本起不到分壓限流的作用，此時MCU需通過控制IPM模塊50來驅動壓縮機M的運行頻率升高，由于壓縮機的運行頻率升高，工作電流I會隨之升高，PTC熱敏電阻的溫度也會逐漸升高，當工作電流I達到某一個值例如幾安培時，PTC熱敏電阻由于溫度的升高達到居里溫度點后，其阻值迅速升高，PTC熱敏電阻的分壓也迅速增大，則直流電壓V會迅速降低，MCU在通過電壓采樣器20檢測到整流器40輸出的直流電壓小于預設安全電壓時，通過控制IPM模塊60來驅動壓縮機M的運行頻率再迅速降低，使得整流器40輸出的直流電壓等于預設安全電壓。
[0047]綜上所述，在可控開關例如繼電器斷開時，控制模塊30即控制模塊中的MCU通過控制空調器中的IPM模塊50以調節(jié)空調器中的壓縮機M的運行頻率，從而調節(jié)所述直流電壓的大小。因此說，在此期間壓縮機M的運行頻率可隨著直流電壓的變化而動態(tài)調整，保證電解電容ECl等器件的工作電壓在其承受的最大耐壓以下。
[0048]進一步地，在本發(fā)明的實施例中，在電壓采樣器20采樣到的直流電壓大于預設安全電壓時，MCU還可控制空調器的提示模塊輸出報警或者提示信息例如聲音和/或燈光提示，以提示當前輸入的交流電的電壓過高，提醒用戶注意此時的交流電源處于異常高的狀態(tài)。
[0049]根據本發(fā)明的一個實施例，控制模塊30例如控制模塊30中的MCU的存儲器中預設有PTC熱敏電阻在居里溫度點的回落阻值與環(huán)境溫度對應表，當壓縮機M的運行頻率小于等于第一預設頻率例如10HZ，控制模塊30例如控制模塊30中的MCU根據所述當前環(huán)境溫度查詢所述對應表以獲得對應所述當前環(huán)境溫度的所述PTC熱敏電阻在居里溫度點的回落阻值，并根據所述回落阻值計算所述安全恢復電壓，并在直流電壓小于安全恢復電壓時，控制模塊30例如控制模塊30中的MCU控制可控開關10例如繼電器閉合以使PTC熱敏電阻短路。其中，PTC熱敏電阻在居里溫度點的回落阻值與環(huán)境溫度對應表可以如下表I所
/Jn ο
[0050]表I
[0051]
環(huán)境溫度(V )~[?5 [20~[25~[30~|35 丨40 丨45~?δΟ
回落阻值(ΚΩ)~ 10 23 37~50~54 58 65 70
[0052]其中，在本發(fā)明的實施例中，從圖3的PTC熱敏電阻的阻值-溫度特性曲線示意圖可知，當PTC熱敏電阻在居里溫度點附近時，其阻值隨溫度的變化非常大。由于PTC熱敏電阻的阻值受溫度影響很大，當環(huán)境溫度不同時，PTC熱敏電阻上的溫度也會不同，則其阻值也會不同，特別是PTC熱敏電阻的溫度處于居里溫度點附近時，PTC熱敏電阻的阻值變化受溫度影響非常的大。此時PTC熱敏電阻的阻值由于變化很大，則其分壓不可忽視，從而整流器輸出的直流電壓不能直接地對應到輸入的交流電的電壓變化。
[0053]因此，需要溫度檢測器80檢測當前環(huán)境溫度，控制模塊30中的MCU根據當前環(huán)境溫度值來計算安全恢復電壓的大小。其中，根據本發(fā)明的一個實施例，MCU的存儲器中預存有PTC熱敏電阻在居里溫度點的回落阻值與環(huán)境溫度對應表例如上表1，此表可通過實驗數據測算不同環(huán)境溫度下PTC熱敏電阻在居里溫度點的回落阻值獲得，MCU根據當前環(huán)境溫度，調取表格，獲取當前PTC熱敏電阻在居里溫度點的回落阻值，根據該回落阻值計算此時安全恢復電壓的大小。在本發(fā)明的實施例中，MCU根據當前環(huán)境溫度獲取安全恢復電壓的方式并不限于此，還可以通過直接調取環(huán)境溫度與安全恢復電壓的對應關系表格獲得，或者通過公式代入環(huán)境溫度值計算得到安全恢復電壓。
[0054]其中，需要說明的是，通過大量實驗發(fā)現，在PTC熱敏電阻處于不同的環(huán)境溫度下，當PTC熱敏電阻由于通大電流而迅速達到居里溫度點附近，引起其阻值迅速升高后，此時使得通過PTC熱敏電阻的電流再回落到之前的弱電流值如mA級電流，經過一段時間此時PTC熱敏電阻的阻值會穩(wěn)定在某一個值即為PTC熱敏電阻在居里溫度點的回落阻值，而此時PTC熱敏電阻的阻值大小與周圍的環(huán)境溫度有關系，環(huán)境溫度越高，此阻值越大，具體如上表I所示。
[0055]由上表I可以看出，在不同的環(huán)境溫度下，PTC熱敏電阻在居里溫度點的回落阻值不同，雖然此時經過PTC熱敏電阻的電流很小如mA級，但PTC熱敏電阻的阻值如果依然很大如在幾十千歐姆，則依然會在其上產生明顯的壓降，所以必須根據PTC熱敏電阻在居里溫度點的回落阻值的大小來計算安全恢復電壓，才能保證本發(fā)明實施例的過電壓保護裝置動作的準確性。
[0056]因此說，在本發(fā)明的實施例中，當壓縮機的運行頻率降低到很小甚至為零時，此時電路中的工作電流I很低,一般維持在mA級例如1mA，此時如果電壓采樣器20采樣到直流電壓降低，MCU根據當前環(huán)境溫度調取內部的存儲器中的表格例如PTC熱敏電阻在居里溫度點的回落阻值與環(huán)境溫度對應表，獲得對應所述當前環(huán)境溫度的所述PTC熱敏電阻在居里溫度點的回落阻值，然后再計算PTC熱敏電阻當前的分壓值，根據此分壓值推算安全恢復電壓。
[0057]例如，當前環(huán)境溫度為30°C，MCU通過查表獲得PTC熱敏電阻在當前環(huán)境溫度的回落阻值為50K歐姆，以當前工作電流為ImA計算出PTC熱敏電阻的分壓值大概為50*1 =50V。如果電解電容ECl的耐壓值為375V，當檢測到整流器40輸出的直流電壓為370V時，
此時可推算輸入的交流電的電壓為370/VI+50=3 14V,如果此時MCU直接吸合繼電器，PTC
熱敏電阻短路，則到整流器40輸出的直流電壓馬上會回到314* ν?=44ον,遠遠超過電解電容ECl的耐壓值，這顯然是不能實現對電解電容等器件進行過電壓保護的目的。本發(fā)明實施例的用于空調器的過電壓保護裝置通過計算安全恢復電壓為:375-50*VI =305V,
當檢測到直流電壓低于此值時，MCU控制繼電器吸合，PTC熱敏電阻短路，此時空調器的整個電路恢復正常工作。
[0058]根據本發(fā)明實施例提出的用于空調器的過電壓保護裝置，在電壓采樣器采樣到整流器輸出的直流電壓大于預設安全電壓時，控制模塊控制可控開關斷開，這樣PTC熱敏電阻接入交流電的供電回路，從而使得輸入的交流電過高的電壓被PTC熱敏電阻承擔，避免因輸入的交流電的電壓過高而導致空調器中電子元件的損壞。并且，控制模塊通過控制空調器中的IPM模塊以調節(jié)空調器中的壓縮機的運行頻率，從而調節(jié)直流電壓的大小，以及當壓縮機的運行頻率小于等于第一預設頻率時，控制模塊根據當前環(huán)境溫度獲取安全恢復電壓，并在直流電壓小于安全恢復電壓時，控制模塊控制可控開關閉合以使PTC熱敏電阻短路。因此，本發(fā)明實施例的用于空調器的過電壓保護裝置能夠大大提高整個空調器的變頻控制電路的可靠性，保證空調器正常、安全、穩(wěn)定、可靠運行。
[0059]此外，本發(fā)明的實施例還提出了一種空調器，其包括上述的用于空調器的過電壓保護裝置。
[0060]根據本發(fā)明實施例的空調器，在輸入的交流電的電壓過高時，通過過電壓保護裝置使得輸入的交流電過高的電壓被PTC熱敏電阻承擔，避免因輸入的交流電的電壓過高而導致空調器中電子元件的損壞，可靠性得到了大大提高，并且能夠正常穩(wěn)定地運行。
[0061]圖4為根據本發(fā)明實施例的空調器的過電壓保護方法的流程圖。其中，該空調器包括上述的用于空調器的過電壓保護裝置。如圖4所示，該空調器的過電壓保護方法包括以下步驟:
[0062]SI，采樣整流器輸出的直流電壓。
[0063]S2，在直流電壓大于預設安全電壓時控制可控開關斷開以使PTC熱敏電阻串聯到交流電的一端與整流器的第一輸入端之間，并且通過控制空調器中的IPM模塊調節(jié)空調器中的壓縮機的運行頻率以調節(jié)直流電壓。這樣使得PTC熱敏電阻串入供電回路來承擔輸入的交流電高出的電壓，從而避免電路中的電子元件因過電壓而受到損壞。
[0064]S3，實時檢測環(huán)境溫度。
[0065]S4，當壓縮機的運行頻率小于等于第一預設頻率時，根據當前環(huán)境溫度獲取安全恢復電壓，并在直流電壓小于安全恢復電壓時，控制可控開關閉合以使PTC熱敏電阻短路。
[0066]根據本發(fā)明的一個實施例，根據當前環(huán)境溫度獲取安全恢復電壓，具體包括:根據所述當前環(huán)境溫度查詢預設的PTC熱敏電阻在居里溫度點的回落阻值與環(huán)境溫度對應表以獲得對應所述當前環(huán)境溫度的所述PTC熱敏電阻在居里溫度點的回落阻值；根據所述回落阻值計算所述安全恢復電壓。
[0067]根據本發(fā)明實施例的空調器的過電壓保護方法，實時采樣整流器輸出的直流電壓的大小，在采樣到的直流電壓大于預設安全電壓時，控制可控開關斷開，這樣PTC熱敏電阻接入交流電的供電回路，從而使得輸入的交流電過高的電壓被PTC熱敏電阻承擔，避免因輸入的交流電的電壓過高而導致空調器中電子元件的損壞，并且，通過控制空調器中的IPM模塊以調節(jié)空調器中的壓縮機的運行頻率，從而調節(jié)直流電壓的大小，以及當壓縮機的運行頻率小于等于第一預設頻率時，根據當前環(huán)境溫度獲取安全恢復電壓，并在直流電壓小于安全恢復電壓時，控制可控開關閉合以使PTC熱敏電阻短路。因此，本發(fā)明實施例的空調器的過電壓保護方法能夠大大提高整個空調器的變頻控制電路的可靠性，保證空調器正常、安全、穩(wěn)定、可靠運行。
[0068]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0069]盡管已經示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其等同限定。
【權利要求】
1.一種用于空調器的過電壓保護裝置，其特征在于，包括: 正溫度系數PTC熱敏電阻，所述PTC熱敏電阻串聯在輸入的交流電的一端與所述空調器中的整流器的第一輸入端之間； 可控開關，所述可控開關與所述PTC熱敏電阻并聯； 采樣所述整流器輸出的直流電壓的電壓采樣器，所述電壓采樣器連接在所述整流器的第一輸出端與第二輸出端之間； 電解電容，所述電解電容并聯在所述整流器的第一輸出端與第二輸出端之間； 實時檢測環(huán)境溫度的溫度檢測器；以及 控制模塊，所述控制模塊分別與所述可控開關的控制端、所述電壓采樣器和所述溫度檢測器相連，所述控制模塊在所述電壓采樣器采樣到的所述直流電壓大于預設安全電壓時控制所述可控開關斷開以使所述PTC熱敏電阻串聯到所述交流電的一端與所述整流器的第一輸入端之間，并且所述控制模塊通過控制所述空調器中的IPM模塊調節(jié)所述空調器中的壓縮機的運行頻率以調節(jié)所述直流電壓，以及當所述壓縮機的運行頻率小于等于第一預設頻率時，所述控制模塊根據當前環(huán)境溫度獲取安全恢復電壓，并在所述直流電壓小于所述安全恢復電壓時，所述控制模塊控制所述可控開關閉合以使所述PTC熱敏電阻短路。
2.如權利要求1所述的用于空調器的過電壓保護裝置，其特征在于，所述控制模塊中預設有PTC熱敏電阻在居里溫度點的回落阻值與環(huán)境溫度對應表，所述控制模塊根據所述當前環(huán)境溫度查詢所述對應表以獲得對應所述當前環(huán)境溫度的所述PTC熱敏電阻在居里溫度點的回落阻值，并根據所述回落阻值計算所述安全恢復電壓。
3.如權利要求1所述的用于空調器的過電壓保護裝置，其特征在于，所述電壓采樣器包括: 串聯的第一電阻和第二電阻，所述第一電阻的一端與所述整流器的第一輸出端相連，所述第一電阻的另一端與所述第二電阻的一端相連，所述第二電阻的另一端與所述整流器的第二輸出端相連，所述第一電阻的另一端與所述第二電阻的一端之間具有第一節(jié)點，所述第一節(jié)點與所述控制模塊相連。
4.如權利要求3所述的用于空調器的過電壓保護裝置，其特征在于，所述可控開關為繼電器。
5.如權利要求4所述的用于空調器的過電壓保護裝置，其特征在于，所述控制模塊包括: 控制器，所述控制器與所述第一節(jié)點相連； 第三電阻，所述第三電阻的一端與所述控制器相連； 第一三極管，所述第一三極管的基極與所述第三電阻的另一端相連，所述第一三極管的集電極與所述繼電器中的線圈的一端相連，所述繼電器中的線圈的另一端與第一預設電壓的電源相連，所述繼電器中的開關的一端和另一端并聯在所述PTC熱敏電阻的兩端； 第四電阻，所述第四電阻的一端與所述第一三極管的發(fā)射極相連，所述第四電阻的另一端接地； 第一二極管，所述第一二極管的陽極與所述第一三極管的集電極相連，所述第一二極管的陰極與所述第一預設電壓的電源相連。
6.如權利要求5所述的用于空調器的過電壓保護裝置，其特征在于，還包括: 供電電路，所述供電電路并聯在所述第一電阻的一端與所述第二電阻的另一端，所述供電電路為所述繼電器提供所述第一預設電壓的電源，并為所述控制器提供第二預設電壓的電源，其中，所述第二預設電壓小于所述第一預設電壓。
7.如權利要求3所述的用于空調器的過電壓保護裝置，其特征在于，在所述整流器的第一輸出端與所述第一電阻的一端之間還串聯有電抗器。
8.—種空調器，其特征在于，包括如權利要求1-7中任一項所述的用于空調器的過電壓保護裝置。
9.一種如權利要求8所述的空調器的過電壓保護方法，其特征在于，包括以下步驟: 采樣所述整流器輸出的直流電壓； 在所述直流電壓大于預設安全電壓時控制所述可控開關斷開以使所述PTC熱敏電阻串聯到所述交流電的一端與所述整流器的第一輸入端之間，并且通過控制所述空調器中的IPM模塊調節(jié)所述空調器中的壓縮機的運行頻率以調節(jié)所述直流電壓； 實時檢測環(huán)境溫度； 當所述壓縮機的運行頻率小于等于第一預設頻率時，根據當前環(huán)境溫度獲取安全恢復電壓，并在所述直流電壓小于所述安全恢復電壓時，控制所述可控開關閉合以使所述PTC熱敏電阻短路。
10.如權利要求9所述的空調器的過電壓保護方法，其特征在于，根據當前環(huán)境溫度獲取安全恢復電壓，具體包括: 根據所述當前環(huán)境溫度查詢預設的PTC熱敏電阻在居里溫度點的回落阻值與環(huán)境溫度對應表以獲得對應所述當前環(huán)境溫度的所述PTC熱敏電阻在居里溫度點的回落阻值； 根據所述回落阻值計算所述安全恢復電壓。
【文檔編號】H02H9/04GK104134981SQ201410312713
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權日:2014年7月2日
【發(fā)明者】李洪濤, 梁敏游, 陳建昌 申請人:邯鄲美的制冷設備有限公司, 美的集團武漢制冷設備有限公司