CN106196425A - 一种功率元器件防凝露方法、装置及*** - Google Patents

一种功率元器件防凝露方法、装置及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开一种功率元器件防凝露方法、装置及***。其中，该方法包括：检测功率元器件是否出现凝露现象；在检测到所述功率元器件出现所述凝露现象时，调整冷媒冷却量，以消除所述凝露现象。应用本发明的技术方案，通过检测功率元器件是否出现凝露现象，从而控制冷媒冷却量，可以同步实现为功率元器件散热，防止功率元器件的应力应变过大，冷热交替导致主板提前老化等问题；又能实现其不发生凝露，保证机组的可靠性；又能满足机组的能力需求，无需通过降频和限频等形式进行防凝露。

Description

一种功率元器件防凝露方法、装置及***
技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种功率元器件防凝露方法、装置及***。
背景技术
在相关技术中，功率元器件的防凝露方案主要是以下几种：
第一种方案：冷却部件的吸热部与变频器的功率元器件的表面形成热传导连接，通过判断功率元器件的表面温度与预定的冷却动作温度的大小，来决定是否开启热传导，从而防止变频器的功率元器件的表面生成冷凝水，但是其开启间断性，使得主板的热应力严重，从而产生变形老化等问题，对于功率元器件主板无法很好的保护。
第二种方案：通过判断空调器的工作模式是否是制冷模式或除湿模式，以及判断空调器的室外环境温度、室内环境温度、压缩机的运行时间是否符合要求，来控制空调器进入防凝露工作模式，避免形成凝露，避免生成凝露后造成空调器可靠性下降等情况的发生。解决了出风口凝露问题，但是无法很好解决对于功率元器件的散热和凝露的问题，影响机组运行的可靠性，同时该方案通过进入默认的工作频率解决凝露，会影响内机对于能力的需求。
第三种方案：根据当前环境温度和湿度，计算当前的凝露点温度，以判断是否有凝露风险，从而进行防凝露处理。解决了现有技术存在的空调出风口容易产生凝露的问题。但是对于变频机组的功率元器件的凝露无法很好解决，影响机组运行的可靠性。
针对现有技术中无法同步实现功率元器件防凝露和散热的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例中提供一种功率元器件防凝露方法、装置及***，以解决现有技术中无法同步实现功率元器件防凝露和散热的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种功率元器件防凝露方法，其中，该方法包括：检测功率元器件是否出现凝露现象；在检测到所述功率元器件出现所述凝露现象时，调整冷媒冷却量，以消除所述凝露现象。
进一步地，检测功率元器件是否出现凝露现象，包括：检测所述功率元器件的温度是否超过保护阈值；如果是，则获取所述功率元器件的露点温度；获取所述功率元器件的散热管路的管路温度；对比所述露点温度和所述管路温度的大小，根据对比结果判定所述功率元器件是否出现凝露现象。
进一步地，获取所述功率元器件的露点温度，包括：采集所述功率元器件的环境温度和相对湿度；基于所述环境温度和所述相对湿度，确定所述功率元器件的露点温度。
进一步地，对比所述露点温度和所述管路温度的大小，根据对比结果判定所述功率元器件是否出现凝露现象，包括：对比所述露点温度和所述管路温度的大小；如果对比结果是：所述管路温度≥所述露点温度，则判定所述功率元器件未出现凝露现象；如果对比结果是：所述管路温度＜所述露点温度，则判定所述功率元器件出现凝露现象。
进一步地，调整冷媒冷却量，包括：通过控制变流量截止阀的开度，调整冷媒冷却量。
进一步地，通过控制变流量截止阀的开度，调整冷媒冷却量，包括：将所述功率元器件的冷媒流出端的变流量截止阀关小，将所述功率元器件的冷媒流入端的变流量截止阀全开。
本发明还提供了一种功率元器件防凝露装置，其中，该装置包括：检测模块，用于检测功率元器件是否出现凝露现象；调整模块，用于在检测到所述功率元器件出现所述凝露现象时，调整冷媒冷却量，以消除所述凝露现象。
进一步地，所述检测模块包括：温度检测单元，用于检测所述功率元器件的温度是否超过保护阈值；露点温度获取单元，用于在所述温度检测单元的检测结果为是的情况下，获取所述功率元器件的露点温度；管路温度获取单元，用于在所述温度检测单元的检测结果为是的情况下，获取所述功率元器件的散热管路的管路温度；对比单元，用于对比所述露点温度和所述管路温度的大小，根据对比结果判定所述功率元器件是否出现凝露现象。
进一步地，所述露点温度获取单元包括：采集子单元，用于采集所述功率元器件的环境温度和相对湿度；温度确定子单元，用于基于所述环境温度和所述相对湿度，确定所述功率元器件的露点温度。
进一步地，所述对比单元，还用于对比所述露点温度和所述管路温度的大小；如果对比结果是：所述管路温度≥所述露点温度，则判定所述功率元器件未出现凝露现象；如果对比结果是：所述管路温度＜所述露点温度，则判定所述功率元器件出现凝露现象。
进一步地，所述调整模块，还用于通过控制变流量截止阀的开度，调整冷媒冷却量。
本发明还提供了一种功率元器件防凝露***，其中，该***包括：上述的功率元器件防凝露装置，以及变流量截止阀；所述变流量截止阀，用于在所述功率元器件防凝露装置的控制下调整开度，以调整冷媒冷却量。
进一步地，所述功率元器件防凝露装置，用于在检测到功率元器件未出现凝露现象时，控制所述功率元器件的冷媒流出端的变流量截止阀和冷媒流入端的变流量截止阀均全开；在检测到所述功率元器件出现凝露现象时，控制所述功率元器件的冷媒流入端的变流量截止阀关小，控制所述功率元器件的冷媒流出端的变流量截止阀全开。
应用本发明的技术方案，通过检测功率元器件是否出现凝露现象，从而控制冷媒冷却量，可以同步实现为功率元器件散热，防止功率元器件的应力应变过大，冷热交替导致主板提前老化等问题；又能实现其不发生凝露，保证机组的可靠性；又能满足机组的能力需求，无需通过降频和限频等形式进行防凝露。
附图说明
图1是根据本发明实施例的功率元器件防凝露方法流程图；
图2是根据本发明实施例的防凝露方法流程图；
图3是根据本发明实施例的功率元器件防凝露装置的结构框图；
图4是根据本发明实施例的功率元器件防凝露***的结构框图；
图5是根据本发明实施例的功率元器件的运行***结构示意图；
图6是根据本发明实施例的功率元器件防凝露***的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
实施例一
图1是根据本发明实施例的功率元器件防凝露方法流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤(步骤S101-步骤S102)：
步骤S101，检测功率元器件是否出现凝露现象；
步骤S102，在检测到功率元器件出现凝露现象时，调整冷媒冷却量，以消除凝露现象。
本实施例通过检测功率元器件是否出现凝露现象，从而控制冷媒冷却量，可以同步实现为功率元器件散热，防止功率元器件的应力应变过大，冷热交替导致主板提前老化等问题；又能实现其不发生凝露，保证机组的可靠性；又能满足机组的能力需求，无需通过降频和限频等形式进行防凝露。
本实施例中，对于如何检测功率元器件是否出现凝露现象，可以通过以下优选实施方式实现：检测功率元器件的温度是否超过保护阈值；如果是，则获取功率元器件的露点温度；获取功率元器件的散热管路的管路温度；对比露点温度和管路温度的大小，根据对比结果判定功率元器件是否出现凝露现象。基于此，可准确判断功率元器件是否出现凝露现象，为后续对冷媒冷却量的调整提供参考基础。
本实施例中，对于如何获取功率元器件的露点温度，可以通过以下优选实施方式实现：采集功率元器件的环境温度和相对湿度；基于环境温度和相对湿度，确定功率元器件的露点温度。
之后，对比露点温度和管路温度的大小；如果对比结果是：管路温度≥露点温度，则判定功率元器件未出现凝露现象；如果对比结果是：管路温度＜露点温度，则判定功率元器件出现凝露现象。基于此，根据温度数值的大小对比来确定是否出现凝露现象，较为准确直观。
在判定功率元器件出现凝露现象之后，可以通过控制变流量截止阀的开度，调整冷媒冷却量。具体地，在检测到功率元器件未出现凝露现象时，控制功率元器件的冷媒流入端的变流量截止阀和冷媒流出端的变流量截止阀均全开；在检测到功率元器件出现凝露现象时，控制功率元器件的冷媒流入端的变流量截止阀关小，控制功率元器件的冷媒流出端的变流量截止阀全开。通过降低冷媒冷却量，提高管路温度，以达到管路温度≥露点温度为止。
实施例二
本实施例以空调的功率元器件为例介绍防凝露方法，当然并不限于空调，也可以应用于其他电气设备上。图2是根据本发明实施例的防凝露方法流程图，如图2所示，该方法包括以下步骤(步骤S201-步骤S208)：
步骤S201，空调开机。
步骤S202，通过热敏电阻检测功率元器件的温度达到保护阈值，该保护阈值可基于需求进行设定。
步骤S203，通过温度传感器和湿度传感器检测功率元器件所处环境的环境温度和相对湿度，其中，环境温度又称为干球温度。
步骤S204，通过主板程序确定功率元器件所处环境的露点温度：T露。
步骤S205，通过管路感温包获取功率元器件的散热管路的管路温度：T管。
步骤S206，对比T露和T管的大小，判定功率元器件是否存在凝露现象。如果T管＜T露，则说明功率元器件存在凝露现象，执行步骤S207；如果T管≥T露，则说明功率元器件不存在凝露现象，执行步骤S208。
步骤S207，控制变流量截止阀的开度，从而控制冷却主板的冷媒量，确保功率元器件的温度在适合的范围内，使得T管≥T露。这样，主板就会脱离凝露风险。
步骤S208，不进行处理。
实施例三
对应于图1介绍的功率元器件防凝露方法，本实施例提供了一种功率元器件防凝露装置，如图3所示的功率元器件防凝露装置的结构框图，该装置包括：
检测模块10，用于检测功率元器件是否出现凝露现象；
调整模块20，用于在检测到功率元器件出现凝露现象时，调整冷媒冷却量，以消除凝露现象。
本实施例通过检测功率元器件是否出现凝露现象，从而控制冷媒冷却量，可以同步实现为功率元器件散热，防止功率元器件的应力应变过大，冷热交替导致主板提前老化等问题；又能实现其不发生凝露，保证机组的可靠性；又能满足机组的能力需求，无需通过降频和限频等形式进行防凝露。
本实施例中，对于如何检测功率元器件是否出现凝露现象，可以通过以下优选实施方式实现，即检测模块10包括：温度检测单元，用于检测功率元器件的温度是否超过保护阈值；露点温度获取单元，用于在温度检测单元的检测结果为是的情况下，获取功率元器件的露点温度；管路温度获取单元，用于在温度检测单元的检测结果为是的情况下，获取功率元器件的散热管路的管路温度；对比单元，用于对比露点温度和管路温度的大小，根据对比结果判定功率元器件是否出现凝露现象。基于此，可准确判断功率元器件是否出现凝露现象，为后续对冷媒冷却量的调整提供参考基础。
本实施例中，对于如何获取功率元器件的露点温度，可以通过以下优选实施方式实现，即露点温度获取单元包括：采集子单元，用于采集功率元器件的环境温度和相对湿度；温度确定子单元，用于基于环境温度和相对湿度，确定功率元器件的露点温度。
对比单元，还用于对比露点温度和管路温度的大小；如果对比结果是：管路温度≥露点温度，则判定功率元器件未出现凝露现象；如果对比结果是：管路温度＜露点温度，则判定功率元器件出现凝露现象。基于此，根据温度数值的大小对比来确定是否出现凝露现象，较为准确直观。
本实施例中，调整模块20，还用于通过控制变流量截止阀的开度，调整冷媒冷却量。具体地，在检测到功率元器件未出现凝露现象时，控制功率元器件的冷媒流入端的变流量截止阀和冷媒流出端的变流量截止阀均全开；在检测到功率元器件出现凝露现象时，控制功率元器件的冷媒流入端的变流量截止阀关小，控制功率元器件的冷媒流出端的变流量截止阀全开。通过降低冷媒冷却量，提高管路温度，以达到管路温度≥露点温度为止。
实施例四
对应于图3介绍的功率元器件防凝露装置，本实施例提供了一种功率元器件防凝露***，如图4所示的功率元器件防凝露***的结构框图，该***包括：上述实施例介绍的功率元器件防凝露装置，以及变流量截止阀；其中，变流量截止阀，用于在功率元器件防凝露装置的控制下调整开度，以调整冷媒冷却量。
具体地，功率元器件防凝露装置，用于在检测到功率元器件未出现凝露现象时，控制功率元器件的冷媒流出端的变流量截止阀和冷媒流入端的变流量截止阀均全开；在检测到功率元器件出现凝露现象时，控制功率元器件的冷媒流入端的变流量截止阀关小，控制功率元器件的冷媒流出端的变流量截止阀全开。
本实施例通过检测功率元器件是否出现凝露现象，从而控制冷媒冷却量，可以同步实现为功率元器件散热，防止功率元器件的应力应变过大，冷热交替导致主板提前老化等问题；又能实现其不发生凝露，保证机组的可靠性；又能满足机组的能力需求，无需通过降频和限频等形式进行防凝露。
实施例五
图5是根据本发明实施例的功率元器件的运行***结构示意图，如图5所示，201为压缩机、202为四通阀、203为冷凝器、2032为外风机、204为过滤器、205为外机电子膨胀阀、206为过滤器、207为管路感温包、302为带发热功率元器件模块的主板、3022为固定及传热铝板、208为变流量截止阀1、209为变流量截止阀2、2010为管路感温包、2011为过滤器、2012为内机电子膨胀阀、2013为过滤器、2014为蒸发器、20142为内风机、2015为气液分离器、2015为电磁阀。
下面结合图5所示的各个部件，分别对空调的制冷模式和制热模式下的防凝露方案进行介绍。
制冷模式：
压缩机201排出高温高压的气态冷媒，通过四通阀202进入冷凝器203进行散热，其中冷凝器外面有外风机2032，通过外风机2032的旋转，带动室外侧空气通过冷凝器203，与管路内的高温高压气态冷凝进行换热，从而变成了中温高压的液体冷媒。
中温高压的液体冷媒经过过滤器204，进入外机电子膨胀阀205，此时，外机电子膨胀阀205保持最大开度(避免节流后的温度过低，通过带发热功率元器件模块的主板302时，形成凝露)。再经过过滤器206，此时中温冷媒分成两路，一路流向电磁阀2016的管路，一路通过变流量截止阀1，流经带发热功率元器件模块的主板302的散热管路，流经变流量截止阀2。这两路中温冷媒经过过滤器2011，进入内机电子膨胀阀2012节流成低温低压冷媒，流经过滤器2013，进入蒸发器2014进行吸热蒸发，通过内风机20142的旋转，带动室内侧空气通过蒸发器2014，与管路内的低温低压冷媒进行换热，从而变成了低温低压的汽体冷媒，再流经四通阀202，回到气液分离器2015，进入回到压缩机，形成制冷循环。
其中，温度传感器和湿度传感器检测功率元器件所处的环境温度和相对湿度，通过主板程序确定功率元器件所处环境的露点温度T露，同时管路感温包207对功率元器件的散热管路的管路温度T管进行检测，通过对比T露和T管大小，判定其是否存在凝露的风险。其中管路感温包2010在制冷模式下不做检测。如果T管≥T露，则说明功率元器件不存在凝露问题，此时电磁阀2016关闭，变流量截止阀1和2都全开；如果T管＜T露，则说明功率元器件存在凝露问题，此时电磁阀2016打开，变流量截止阀1全开，变流量截止阀2需要通过主板进行控制阀的开度，逐步关小变流量截止阀2，控制冷却主板的冷媒量，直至确保功率元器件的温度在适合的范围内，使得T管≥T露，这样主板就会脱离凝露风险。
制热模式：
压缩机201排出高温高压的气态冷媒，通过四通阀202，进入蒸发器2014进行散热，通过内风机20142的旋转，带动室内侧空气通过蒸发器2014，与管路内的高温高压气态冷媒进行换热，从而变成了中温高压的液体冷媒。
中温高压的液体冷媒经过过滤器2013，进入内机电子膨胀阀2012，此时，内机电子膨胀阀2012保持最大开度，避免节流后的温度过低，通过带发热功率元器件模块的主板302时，形成凝露，再经过过滤器2011，此时中温冷媒分成两路，一路流向电磁阀2016的管路，一路通过变流量截止阀2，流经带发热功率元器件模块的主板302的散热管路，流经变流量截止阀1。这两路中温冷媒经过过滤器206，进入外机电子膨胀阀2012节流成低温低压冷媒，流经过滤器204，进入冷凝器203进行吸热蒸发，通过外风机2032的旋转，带动室外侧空气通过冷凝器203，与管路内的低温低压冷媒进行换热，从而变成了低温低压的汽体冷媒，再流经四通阀202，回到气液分离器2015，进入回到压缩机，形成制热循环。
其中，温度传感器和湿度传感器检测功率元器件所处的环境温度和相对湿度，通过主板程序确定功率元器件所处环境的露点温度T露，同时管路感温包2010对功率元器件的散热管路的温度T管进行检测，通过对比T露和T管大小，判定其是否存在凝露的风险，其中管路感温包207在制热模式下不做检测。如果T管≥T露，则说明功率元器件不存在凝露问题，此时电磁阀2016关闭，变流量截止阀1和2都全开；如果T管＜T露，则说明功率元器件存在凝露问题，此时电磁阀2016打开，变流量截止阀2全开，变流量截止阀1需要通过主板进行控制阀的开度，逐步关小变流量截止阀1，控制流经冷却主板的冷媒量，直至确保元器件的温度在适合的范围内，使得T管≥T露，这样主板就会脱离凝露风险。
在本实施例中，带发热功率元器件模块的主板的散热方式可以通过使用带散热翅片的模块进行替代，带散热翅片的模块可以起到散热作用，但是面积较大，容易受到机组结构上的限制。
图6是根据本发明实施例的功率元器件防凝露***的结构示意图，如图6所示，防凝露***的主板带有温度传感器和相对湿度传感器，用于感受和反馈带发热功率元器件所处的环境。
从以上的描述中可知：
1)本发明通过检测功率元器件所处环境的凝露点，控制冷媒冷却量，控制冷媒冷却的温度在合适的范围内，实现功率元器件表面不发生凝露，保证主板的功率元器件会烧毁导致异常停机，保证了机组的可靠性。
2)由于管路中的冷媒温度相对比功率元器件的低，使得管路中的冷媒温度和功率元器件表面形成温差，所以通过管路中流动的冷媒，可以带走功率元器件产生的热量，从而不会导致热聚集，导致过热，烧毁功率元器件，保证机组的可靠运行。
3)本发明通过可变流量的截止阀进行控制冷媒冷却量，不会像其他方案通过限频和降频或者开停散热等方式进行散热，使其始终保持在一个与功率元器件所处环境相适应的温度，防止功率元器件冷热交替，导致应力应变过大和提前老化等问题。
4)本发明不用通过限频和降频来进行防凝露，外机可以随着内机的能力需求进行调节，无需通过降频和限频，给用户带来稳定舒适的环境。
综上，本发明主要解决了如下技术问题：防止变频空调器功率元器件表面形成凝露，保证机组的可靠性；实现为功率元器件散热；防止功率元器件的应力应变过大，冷热交替导致主板提前老化等问题；能满足机组的能力需求，无需通过降频和限频等形式进行防凝露。
当然，以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种功率元器件防凝露方法，其特征在于，所述方法包括：
检测功率元器件是否出现凝露现象；
在检测到所述功率元器件出现所述凝露现象时，调整冷媒冷却量，以消除所述凝露现象。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测功率元器件是否出现凝露现象，包括：
检测所述功率元器件的温度是否超过保护阈值；
如果是，则获取所述功率元器件的露点温度；获取所述功率元器件的散热管路的管路温度；
对比所述露点温度和所述管路温度的大小，根据对比结果判定所述功率元器件是否出现凝露现象。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取所述功率元器件的露点温度，包括：
采集所述功率元器件的环境温度和相对湿度；
基于所述环境温度和所述相对湿度，确定所述功率元器件的露点温度。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对比所述露点温度和所述管路温度的大小，根据对比结果判定所述功率元器件是否出现凝露现象，包括：
对比所述露点温度和所述管路温度的大小；
如果对比结果是：所述管路温度≥所述露点温度，则判定所述功率元器件未出现凝露现象；
如果对比结果是：所述管路温度＜所述露点温度，则判定所述功率元器件出现凝露现象。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调整冷媒冷却量，包括：
通过控制变流量截止阀的开度，调整冷媒冷却量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过控制变流量截止阀的开度，调整冷媒冷却量，包括：
将所述功率元器件的冷媒流出端的变流量截止阀关小，将所述功率元器件的冷媒流入端的变流量截止阀全开。
7.一种功率元器件防凝露装置，其特征在于，所述装置包括：
检测模块，用于检测功率元器件是否出现凝露现象；
调整模块，用于在检测到所述功率元器件出现所述凝露现象时，调整冷媒冷却量，以消除所述凝露现象。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述检测模块包括：
温度检测单元，用于检测所述功率元器件的温度是否超过保护阈值；
露点温度获取单元，用于在所述温度检测单元的检测结果为是的情况下，获取所述功率元器件的露点温度；
管路温度获取单元，用于在所述温度检测单元的检测结果为是的情况下，获取所述功率元器件的散热管路的管路温度；
对比单元，用于对比所述露点温度和所述管路温度的大小，根据对比结果判定所述功率元器件是否出现凝露现象。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述露点温度获取单元包括：
采集子单元，用于采集所述功率元器件的环境温度和相对湿度；
温度确定子单元，用于基于所述环境温度和所述相对湿度，确定所述功率元器件的露点温度。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，
所述对比单元，还用于对比所述露点温度和所述管路温度的大小；如果对比结果是：所述管路温度≥所述露点温度，则判定所述功率元器件未出现凝露现象；如果对比结果是：所述管路温度＜所述露点温度，则判定所述功率元器件出现凝露现象。
11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述调整模块，还用于通过控制变流量截止阀的开度，调整冷媒冷却量。
12.一种功率元器件防凝露***，其特征在于，所述***包括：权利要求7至11中任一项所述的功率元器件防凝露装置，以及变流量截止阀；
所述变流量截止阀，用于在所述功率元器件防凝露装置的控制下调整开度，以调整冷媒冷却量。
13.根据权利要求12所述的***，其特征在于，
所述功率元器件防凝露装置，用于在检测到功率元器件未出现凝露现象时，控制所述功率元器件的冷媒流出端的变流量截止阀和冷媒流入端的变流量截止阀均全开；
在检测到所述功率元器件出现凝露现象时，控制所述功率元器件的冷媒流出端的变流量截止阀关小，控制所述功率元器件的冷媒流入端的变流量截止阀全开。
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