CN104181385A - 空调器的电能检测方法及电能检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调器的电能检测装置，其包括：电压采样模块，用于对空调器的输入交流电进行采样以获取输入交流电的电压瞬时值；电流采样模块，用于对空调器的输入交流电进行采样以获取输入交流电的电流瞬时值；控制器模块，控制器模块与电压采样模块和电流采样模块相连，根据输入交流电的电压瞬时值和输入交流电的电流瞬时值计算空调器在预设时间段内的电能信息；电源模块，用于将输入交流电转换为预设电压值的输出直流电以为电压采样模块、电流采样模块和控制器模块供电。该电能检测装置只需在原空调电路上增加电压采样模块和电流采样模块就可以实现空调器的电能检测，大大降低了成本。本发明还公开了一种空调器的电能检测方法。

Description

空调器的电能检测方法及电能检测装置

技术领域

本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种空调器的电能检测装置以及空调器的电能检测方法。

背景技术

随着能源价格的不断提高，空调的能耗越来越受到人们的关注，各空调厂家都在加强空调用电管理方面的研究。目前，市场上已有个别的空调产品带电能测量功能，主要是通过增加电表功能模块的方式来实现的。

现有技术中，有一种空调电能控制装置1000，如图1所示，其在空调上安装使用带表计量IC的模块即外置式电能模块，采样整机的电流、电压等信息，输出整机的实时功率等信息，并将信息发送给空调主控MCU，空调主控MCU通过接收、分析、响应这些信息，调整空调的运行参数，达到节能的目的。

但是，该技术存在以下缺点：

1、采用外置式电能模块需要专门的电表计量芯片和电源电路，成本较高；

2、外置式电能模块上一般有独立的RC阻容降压电源电路，该RC阻容降压电源电路的可靠性低；

3、外置式电能模块体积较大，设计时要保证足够的电气间隙，结构安装设计复杂，不利于装到空调器内，尤其是体积较小的分体机内。

并且，由于空调室内主控MCU一般都是采用隔离的开关电源，难以采集整机的电压和电流信号，而且室内主控MCU采用8位MCU控制，芯片的运算能力不够，无法有效地检测整机电量信息。

此外，目前电流检测的方法是：在采样电路中采用电流互感器，电流互感器的作用把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，二次电流接入电阻负载，把电流信号转换为电压信号。单片机AD采样引脚实时对该电压进行AD采样。由于电流互感器要承受空调最大运行时可达20A以上的电流，空调正常运行的电流也为A级。在通过一次电流较大的情况下，输出的二次电流电流较大，单片机AD采样引脚上的电压精度较高；但在通过一次电流较小的情况下(例如空调处于送风模式运行等)，输出的二次电流较小，单片机AD采样引脚上的电压变化较小，如果单片机在空调小电流运行时，通过此方式采样电流进行电量运算，结果往往误差较大。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种空调器的电能检测装置，只需在原空调电路上增加电压采样模块和电流采样模块就可以实现空调器的电能检测，大大降低了成本。

本发明的另一个目的在于提出一种空调器的电能检测方法。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的一种空调器的电能检测装置，包括：电压采样模块，用于对空调器的输入交流电进行采样以获取所述输入交流电的电压瞬时值；电流采样模块，用于对所述空调器的输入交流电进行采样以获取所述输入交流电的电流瞬时值；控制器模块，所述控制器模块与所述电压采样模块和电流采样模块相连，所述控制器模块根据所述输入交流电的电压瞬时值和所述输入交流电的电流瞬时值计算所述空调器在预设时间段内的电能信息；以及电源模块，用于将所述输入交流电转换为预设电压值的输出直流电，并通过所述输出直流电为所述电压采样模块、所述电流采样模块和所述控制器模块供电。

根据本发明实施例的空调器的电能检测装置，只需在原有空调电路上增加电压采样模块和电流采样模块，不需要额外的电源和控制芯片，利用控制器模块较强的性能和硬件特性就可以实现对空调器的电能检测，通过检测的电能信息实现对空调器的节能控制，因此减小了电控板的面积，大大降低了***的成本，并且还提高了***的可靠性。

在本发明的一个实施例中，所述电流采样模块包括：电流互感器，所述电流互感器的初级线圈与所述空调器的输入交流电相连；第一电阻，所述第一电阻并联在所述电流互感器的次级线圈的两端；第一放大器，所述第一放大器的同相输入端与所述电流互感器的次级线圈的正极端相连，所述第一放大器的反相输入端与所述第一放大器的输出端相连，所述第一放大器的输出端与所述控制器模块的第一电流检测端相连；第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一放大器的反相输入端和所述第一放大器的输出端分别相连，所述第二电阻的另一端接地；第二放大器，所述第二放大器的同相输入端与所述预设电压值的输出直流电相连，所述第二放大器的反相输入端与所述第二放大器的输出端相连后与所述电流互感器的次级线圈的负极端相连；第三放大器，所述第三放大器的同相输入端与所述第一放大器的输出端相连，所述第三放大器的反相输入端与所述第二放大器的输出端相连，所述第三放大器的输出端与所述控制器模块的第二电流检测端相连；第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第三放大器的反相输入端相连，所述第三电阻的另一端与所述第三放大器的输出端相连。

并且，所述电流采样模块还包括第一阻容滤波单元，所述第一阻容滤波单元连接在所述电流互感器的次级线圈的正极端与所述第一放大器的同相输入端之间。

在本发明的一个实施例中，所述控制器模块根据所述第一电流检测端和所述第二电流检测端分别获取所述电流采样模块采样的电流瞬时值，并在通过所述第二电流检测端获取的电流瞬时值小于预设值时根据所述电压瞬时值和通过所述第二电流检测端获取的电流瞬时值计算所述空调器在预设时间段内的电能信息。

在本发明的一个实施例中，所述电压采样模块包括：整流桥，所述整流桥的输入端与所述空调器的输入交流电相连；第四电阻，所述第四电阻的一端与所述整流桥的正输出端相连；第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第四电阻的另一端相连，所述第五电阻的另一端与所述整流桥的负输出端和地分别相连；双向二极管，所述双向二极管的第一端和第二端相连后与所述第五电阻的另一端相连，所述双向二极管的第三端接地，所述双向二极管的第四端与所述预设电压值的输出直流电相连；构成第二阻容滤波单元的第六电阻和第一电容，所述第六电阻的一端与所述第五电阻的另一端相连，所述第六电阻的另一端与所述第一电容的一端相连，所述第一电容的另一端接地，所述第六电阻和第一电容之间的节点与所述控制器模块的电压检测端相连。

具体地，在本发明的一个示例中，所述电源模块为非隔离型开关电源。

在本发明的一个实施例中，所述电能信息包括电压有效值、电流有效值、有功功率、视在功率和功率因数。

其中，所述控制器模块根据以下公式计算所述预设时间段内的所述电压有效值：

$V=\sqrt{\frac{1}{n}\underset{k=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left[v\left(k\right)\right]}^2}$

其中，V为所述电压有效值，n为在所述预设时间段内采样的个数，n为大于等于1的整数，v（k）为所述电压瞬时值。

所述控制器模块根据以下公式计算所述预设时间段内的所述电流有效值：

$I=\sqrt{\frac{1}{n}\underset{k=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left[i\left(k\right)\right]}^2}$

其中，I为所述电压有效值，i（k）为所述电流瞬时值。

所述控制器模块根据以下公式计算所述预设时间段内的所述有功功率：

$P_j=\frac{1}{n}\underset{k=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}v\left(k\right)i\left(k\right)$

其中，P_j为所述有功功率。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出的一种空调器的电能检测方法，包括如下步骤：电压采样模块对空调器的输入交流电进行采样以获取所述输入交流电的电压瞬时值；电流采样模块对所述空调器的输入交流电进行采样以获取所述输入交流电的电流瞬时值；以及控制器模块根据所述输入交流电的电压瞬时值和所述输入交流电的电流瞬时值计算所述空调器在预设时间段内的电能信息。

根据本发明实施例的空调器的电能检测方法，利用控制器模块较强的性能和硬件特性就可以实现对空调器的电能检测，通过检测的电能信息实现对空调器的节能控制，从而实现低成本实现电能检测，并且检测精度高，可靠性高。

在本发明的一个实施例中，所述的空调器的电能检测方法还包括：所述电流采样模块对所述空调器的输入交流电进行采样分别获取第一电流瞬时值和第二电流瞬时值；所述控制器模块判断所述第二电流瞬时值是否小于预设值；如果是，所述控制器模块根据所述第二电流瞬时值和所述电压瞬时值计算所述空调器在预设时间段内的电能信息。

在检测到的第二电流瞬时值小于预设值时，根据第二电流瞬时值和电压瞬时值计算电能信息，大大提高了电能检测的准确度。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为现有技术的一种空调电能控制装置的示意图；

图2为根据本发明实施例的空调器的电能检测装置的方框示意图；

图3A-图3D为根据本发明一个实施例的空调器的电能检测装置的分解电路示意图；

图4和图5为两种电压采样的波形图；以及

图6为根据本发明实施例的空调器的电能检测方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/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”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

下面参照附图来描述本发明实施例提出的空调器的电能检测装置以及空调器的电能检测方法。

图2为根据本发明实施例的空调器的电能检测装置的方框示意图。如图2所示，该空调器的电能检测装置包括电压采样模块10、电流采样模块20、控制器模块30和电源模块40。

其中，电压采样模块10用于对空调器的输入交流电（L、N）进行采样以获取输入交流电的电压瞬时值，电流采样模块20用于对空调器的输入交流电（L、N）进行采样以获取所述输入交流电的电流瞬时值。控制器模块30与电压采样模块10和电流采样模块20相连，控制器模块30根据所述输入交流电的电压瞬时值和所述输入交流电的电流瞬时值计算所述空调器在预设时间段内的电能信息。电源模块40用于将输入交流电（L、N）转换为预设电压值例如+5V/+3.3V的输出直流电，并通过该输出直流电为电压采样模块10、电流采样模块20和控制器模块30供电。

此外，如图2所示，控制器模块30还与保护模块50、通信控制模块60、压缩机控制模块70、导风控制模块80、风机控制模块90和温度采样模块100分别相连。

在本发明的一个实施例中，如图2或图3A所示，电源模块40为非隔离型开关电源，非隔离型开关电源的具体电路如图3A所示。该非隔离型开关电源用于给控制器模块30即空调主控MCU提供非隔离的+5V/+3.3V工作电压。

其中，控制器模块30集成嵌入式Flash和SRAM存储器的ARMCortex-M3内核。与8/16位设备相比，ARM Cortex-M332位RISC处理器提供了更高的代码效率。控制器模块30的最高工作频率为72MHz，1.25DMIPS/MHz，具有单周期乘法和硬件除法的计算功能。并且控制器模块30拥有2个12位的us级的A/D转换器（16通道），其A/D测量范围为0-3.6V，具有双采样和保持能力。

因此，本发明实施例的控制器模块30具有较强的性能和硬件特性，尤其是具有高速的计算处理能力，其具体电路如图3B所示。

在本发明的一个实施例中，如图3C所示，电流采样模块20包括电流互感器T1、第一电阻R1、第一放大器U1A、第二电阻R2、第二放大器U1B、第三放大器U1C和第三电阻R3。其中，电流互感器T1的初级线圈与空调器的输入交流电相连，第一电阻R1并联在电流互感器T1的次级线圈的两端。第一放大器U1A的同相输入端与电流互感器T1的次级线圈的正极端相连，第一放大器U1A的反相输入端与第一放大器U1A的输出端相连，第一放大器U1A的输出端与控制器模块30的第一电流检测端AC_Current相连。第二电阻R2的一端与第一放大器U1A的反相输入端和第一放大器U1A的输出端分别相连，第二电阻R2的另一端接地。第二放大器U1B的同相输入端经过电阻与预设电压值例如5V的输出直流电相连，第二放大器U1B的反相输入端与第二放大器U1B的输出端相连后与电流互感器T1的次级线圈的负极端相连。第三放大器U1C的同相输入端与第一放大器U1A的输出端相连，第三放大器U1C的反相输入端经过电阻与第二放大器U1B的输出端相连，第三放大器U1C的输出端与控制器模块30的第二电流检测端Sandby相连。第三电阻R3的一端与第三放大器U1C的反相输入端相连，第三电阻R3的另一端与第三放大器U1C的输出端相连。

并且，电流采样模块20还包括第一阻容滤波单元201，第一阻容滤波单元201连接在电流互感器T1的次级线圈的正极端与第一放大器U1A的同相输入端之间。其中，电流互感器T1可以为隔离型高精度电流互感器。

也就是说，电流采样模块20为使用电流互感器T1把输入的大电流转化为小电流信号，电流互感器T1的输出接一个额定电阻即第一电阻R1作为负载，将小电流信号转换为电压信号，提高电流互感器T1输出的负极端的基准电压，保证电流互感器T1输出的正极端信号。T1输出的正极端接第一放大器U1A的同相输入端，第一放大器U1A作为电压跟随器，第一放大器U1A的输出端输出第一电流检测信号即常规电流检测信号，输出到控制器模块30的第一电流检测端AC_Current（AD检测口）。第一放大器U1A的输出端还输出到第三放大器U1C的同相输入端，第三放大器U1C的输出端输出第二电流检测信号即小电流检测信号，输出到控制器模块30的第二电流检测端Sandby（AD检测口）。

由于空调器运行的功率变化范围较大，传统电量模块采用常规的电阻分压采样电流信号的方法，对于小电流运行状态下，采样数据存在较大偏差，导致小电流运行状态下检测的电量数据不准确。因此本发明实施例的电流检测采样通过多级运算放大电路实现，大大提高电流检测的准确度。

如图3D所示，电压采样模块10包括整流桥101、第四电阻R4、第五电阻R5、双向二极管D1、第六电阻R6和第一电容C1。其中，整流桥101的输入端（2、3）与空调器的输入交流电（L、N）相连，第四电阻R4的一端与整流桥101的正输出端1相连，第五电阻R5的一端与第四电阻R4的另一端相连，第五电阻R5的另一端与整流桥101的负输出端4和地分别相连。双向二极管D1的第一端和第二端相连后与第五电阻R5的另一端相连，双向二极管D1的第三端接地，双向二极管D1的第四端与预设电压值例如5V的输出直流电相连。

第六电阻R6和第一电容C1构成第二阻容滤波单元102，第六电阻R6的一端与第五电阻R5的另一端相连，第六电阻R6的另一端与第一电容C1的一端相连，第一电容C1的另一端接地，第六电阻R6和第一电容C1之间的节点与控制器模块30的电压检测端Udc_Input相连。

也就是说，电压采样模块10通过整流桥101把输入的交流电压整流后输出直流电压，整流后的直流电压的负极与控制器模块20的电源共地，通过电阻分压、阻容电路滤波后输出到控制器模块的电压检测端Udc_Input（AD检测口），用于给控制器模块30提供实时的电压信号。其中，整流桥101可以为半波整流电路或桥式整流电路。

在本发明的实施例中，控制器模块30根据所述第一电流检测端和所述第二电流检测端分别获取电流采样模块20采样的电流瞬时值，并在通过所述第二电流检测端获取的电流瞬时值小于预设值时根据所述电压瞬时值和通过所述第二电流检测端获取的电流瞬时值计算所述空调器在预设时间段内的电能信息。在本发明的一些实施例中，电能信息可以包括电压有效值、电流有效值、有功功率、视在功率和功率因数。

具体而言，控制器模块30每一时刻同时采样电压信号、常规电流信号与小电流检测信号。控制器模块30根据空调器的运行状态与两个电流检测数据进行电量计算。例如，空调器的运行状态为制冷压缩机开启时，因为当前空调器的运行电流大，则控制器模块30计算电量选用常规电流检测采样数据。制冷模式下当压缩机关闭时，空调器的运行电流小，则控制器模块30计算电量时选用小电流采样数据，例如空调运行状态为送风模式，此模式下压缩机为关闭状态，则控制器模块30计算电量选用小电流检测采样数据。其中，如果小电流检测数据小于预设值，控制器模块30判断空调器处于低功耗运行状态，控制器模块30计算电量选用小电流检测采样数据。

控制器模块30采样时，为了得到高精度的电压、电流和功率信号，控制器模块30需要通过AD检测口高速采集电压和电流的瞬时值，采样频率一般要高于5K/秒。

在采样到电压瞬时值和电流瞬时值后，控制器模块30根据以下公式计算电压有效值：

$V=\sqrt{\frac{1}{T}{\∫}_0^T{\left[v\left(t\right)\right]}^2\mathrm{dt}}---\left(1\right)$

其中，V为电压有效值，T为采样周期，v（t）为电压瞬时值。

在本发明的一个实施例中，电压采样的波形如图4或图5所示，通过离散采样，计算所述预设时间段内即采样周期信号内的电压有效值，公式为：

$V=\sqrt{\frac{1}{n}\underset{k=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left[v\left(k\right)\right]}^2}---\left(2\right)$

其中，V为所述电压有效值，n为在所述预设时间段内采样的个数，n为大于等于1的整数，v（k）为所述电压瞬时值。

在本发明的一个具体示例中，采样周期T=T2-T1，周期内采样点的个数n=100，则采样的数据如下表1所示。

表1

采样点	1	2	……	100
					电压瞬时值（V）	330	325	……	330

将采样数据代入公式（2）计算得到：

$V=\sqrt{({330}^2+{325}^2+......+{330}^2)/100}=225V.$

并且，控制器模块30根据以下公式计算电流有效值：

$I=\sqrt{\frac{1}{T}{\∫}_0^T{\left[i\left(t\right)\right]}^2\mathrm{dt}}---\left(3\right)$

其中，I为电流有效值，T为采样周期，i（t）为电流瞬时值。

同样地，通过离散采样，计算所述预设时间段内即采样周期信号内的电流有效值，公式为：

$I=\sqrt{\frac{1}{n}\underset{k=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left[i\left(k\right)\right]}^2}---\left(4\right)$

其中，I为所述电流有效值，n为在所述预设时间段内采样的个数，n为大于等于1的整数，i（k）为所述电流瞬时值。

在本发明的一个具体示例中，采样周期T=T2-T1，周期内采样点的个数n=100，则采样的数据如下表2所示。

表2

采样点	1	2	……	100
					电流瞬时值（A）	5.5	5.4	……	5.5

将采样数据代入公式（4）计算得到：

$I=\sqrt{({5.5}^2+{5.4}^2+......+{5.5}^2)/100}=3.89A.$

此外，控制器模块30还根据以下公式计算有功功率：

$P=\frac{1}{T}{\∫}_0^{T}v\left(t\right)i\left(t\right)\mathrm{dt}---\left(5\right)$

同样地，通过离散采样，计算所述预设时间段内即采样周期信号内的有功功率，公式为：

$P_j=\frac{1}{n}\underset{k=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}v\left(k\right)i\left(k\right)---\left(6\right)$

其中，P_j为所述有功功率。

将上述表格中的采样数据代入公式（6）计算得到：

P=（330*5.5+325*5.4……+330*5.5）/100=790W。

视在功率的计算公式为：

S=V*I    （7）

功率因数的计算公式为：

那么，将上述计算得到的数据代入公式（8），可以计算得到：

因此，由上可知，控制器模块30可以计算得到电压有效值、电流有效值、有功功率、视在功率、功率因数等电能信息。

根据本发明实施例的空调器的电能检测装置，只需在原有空调电路上增加电压采样模块和电流采样模块，不需要额外的电源和控制芯片，利用控制器模块较强的性能和硬件特性就可以实现对空调器的电能检测，通过检测的电能信息实现对空调器的节能控制，因此减小了电控板的面积，大大降低了***的成本，并且还提高了***的可靠性。

图6为根据本发明实施例的空调器的电能检测方法的流程图。如图6所示，该空调器的电能检测方法包括如下步骤：

S1，电压采样模块对空调器的输入交流电进行采样以获取输入交流电的电压瞬时值。

S2，电流采样模块对空调器的输入交流电进行采样以获取输入交流电的电流瞬时值。

S3，控制器模块根据输入交流电的电压瞬时值和输入交流电的电流瞬时值计算空调器在预设时间段内的电能信息。

具体而言，控制器模块根据上述描述的公式（1）至（8）可以计算电压有效值、电流有效值、有功功率、视在功率和功率因数等电能信息。

本发明的空调器的电能检测方法，是针对空调现有电能检测装置的不足而提出的一种全新的检测方法，能够减小电控板面积，提高可靠性并降低***成本。

在本发明的一个实施例中，所述的空调器的电能检测方法还包括：所述电流采样模块对所述空调器的输入交流电进行采样分别获取第一电流瞬时值和第二电流瞬时值；所述控制器模块判断所述第二电流瞬时值是否小于预设值；如果是，所述控制器模块根据所述第二电流瞬时值和所述电压瞬时值计算所述空调器在预设时间段内的电能信息。

在检测到的第二电流瞬时值小于预设值时，根据第二电流瞬时值和电压瞬时值计算电能信息，大大提高了电能检测的准确度。

根据本发明实施例的空调器的电能检测方法，利用控制器模块较强的性能和硬件特性就可以实现对空调器的电能检测，通过检测的电能信息实现对空调器的节能控制，从而实现低成本实现电能检测，并且检测精度高，可靠性高。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行***、装置或设备（如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***）使用，或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者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示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (12)

1.一种空调器的电能检测装置，其特征在于，包括：

电压采样模块，用于对空调器的输入交流电进行采样以获取所述输入交流电的电压瞬时值；

电流采样模块，用于对所述空调器的输入交流电进行采样以获取所述输入交流电的电流瞬时值；

控制器模块，所述控制器模块与所述电压采样模块和电流采样模块相连，所述控制器模块根据所述输入交流电的电压瞬时值和所述输入交流电的电流瞬时值计算所述空调器在预设时间段内的电能信息；以及

电源模块，用于将所述输入交流电转换为预设电压值的输出直流电，并通过所述输出直流电为所述电压采样模块、所述电流采样模块和所述控制器模块供电。

2.如权利要求1所述的空调器的电能检测装置，其特征在于，所述电流采样模块包括：

电流互感器，所述电流互感器的初级线圈与所述空调器的输入交流电相连；

第一电阻，所述第一电阻并联在所述电流互感器的次级线圈的两端；

第一放大器，所述第一放大器的同相输入端与所述电流互感器的次级线圈的正极端相连，所述第一放大器的反相输入端与所述第一放大器的输出端相连，所述第一放大器的输出端与所述控制器模块的第一电流检测端相连；

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一放大器的反相输入端和所述第一放大器的输出端分别相连，所述第二电阻的另一端接地；

第二放大器，所述第二放大器的同相输入端与所述预设电压值的输出直流电相连，所述第二放大器的反相输入端与所述第二放大器的输出端相连后与所述电流互感器的次级线圈的负极端相连；

第三放大器，所述第三放大器的同相输入端与所述第一放大器的输出端相连，所述第三放大器的反相输入端与所述第二放大器的输出端相连，所述第三放大器的输出端与所述控制器模块的第二电流检测端相连；

第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第三放大器的反相输入端相连，所述第三电阻的另一端与所述第三放大器的输出端相连。

3.如权利要求2所述的空调器的电能检测装置，其特征在于，所述电流采样模块还包括第一阻容滤波单元，所述第一阻容滤波单元连接在所述电流互感器的次级线圈的正极端与所述第一放大器的同相输入端之间。

4.如权利要求1所述的空调器的电能检测装置，其特征在于，所述电压采样模块包括：

整流桥，所述整流桥的输入端与所述空调器的输入交流电相连；

第四电阻，所述第四电阻的一端与所述整流桥的正输出端相连；

第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第四电阻的另一端相连，所述第五电阻的另一端与所述整流桥的负输出端和地分别相连；

双向二极管，所述双向二极管的第一端和第二端相连后与所述第五电阻的另一端相连，所述双向二极管的第三端接地，所述双向二极管的第四端与所述预设电压值的输出直流电相连；

构成第二阻容滤波单元的第六电阻和第一电容，所述第六电阻的一端与所述第五电阻的另一端相连，所述第六电阻的另一端与所述第一电容的一端相连，所述第一电容的另一端接地，所述第六电阻和第一电容之间的节点与所述控制器模块的电压检测端相连。

5.如权利要求3所述的空调器的电能检测装置，其特征在于，所述控制器模块根据所述第一电流检测端和所述第二电流检测端分别获取所述电流采样模块采样的电流瞬时值，并在通过所述第二电流检测端获取的电流瞬时值小于预设值时根据所述电压瞬时值和通过所述第二电流检测端获取的电流瞬时值计算所述空调器在预设时间段内的电能信息。

6.如权利要求1所述的空调器的电能检测装置，其特征在于，所述电源模块为非隔离型开关电源。

7.如权利要求1所述的空调器的电能检测装置，其特征在于，所述电能信息包括电压有效值、电流有效值、有功功率、视在功率和功率因数。

8.如权利要求7所述的空调器的电能检测装置，其特征在于，所述控制器模块根据以下公式计算所述预设时间段内的所述电压有效值：

$V=\sqrt{\frac{1}{n}\underset{k=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left[v\left(k\right)\right]}^2}$

其中，V为所述电压有效值，n为在所述预设时间段内采样的个数，n为大于等于1的整数，v（k）为所述电压瞬时值。

9.如权利要求8所述的空调器的电能检测装置，其特征在于，所述控制器模块根据以下公式计算所述预设时间段内的所述电流有效值：

$I=\sqrt{\frac{1}{n}\underset{k=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left[i\left(k\right)\right]}^2}$

其中，I为所述电压有效值，i（k）为所述电流瞬时值。

10.如权利要求9所述的空调器的电能检测装置，其特征在于，所述控制器模块根据以下公式计算所述预设时间段内的所述有功功率：

$P_j=\frac{1}{n}\underset{k=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}v\left(k\right)i\left(k\right)$

其中，P_j为所述有功功率。

11.一种空调器的电能检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

电压采样模块对空调器的输入交流电进行采样以获取所述输入交流电的电压瞬时值；

电流采样模块对所述空调器的输入交流电进行采样以获取所述输入交流电的电流瞬时值；以及

控制器模块根据所述输入交流电的电压瞬时值和所述输入交流电的电流瞬时值计算所述空调器在预设时间段内的电能信息。

12.如权利要求11所述的空调器的电能检测方法，其特征在于，还包括：

所述电流采样模块对所述空调器的输入交流电进行采样分别获取第一电流瞬时值和第二电流瞬时值；

所述控制器模块判断所述第二电流瞬时值是否小于预设值；

如果是，所述控制器模块根据所述第二电流瞬时值和所述电压瞬时值计算所述空调器在预设时间段内的电能信息。