CN110285553B - 空调功率计量方法、功率检测电路及空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空调功率计量方法、功率检测电路及空调器。所述的空调功率计量方法针对空调每部分元器件的功率分别进行计算，提高了计量精度。本发明通过对空调外机每部分元器件的功率分别进行计算，清楚的了解空调外机各部分损耗的功率，为空调机组朝着低成本、低功耗和高性能发展指明了方向。
Description
技术领域
本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种空调功率计量方法、功率检测电路及空调器。
背景技术
现有商用空调压缩机大多采用变频压缩机。变频压缩机在每次开始启动时，先以最大功率、最大风量运行，使制冷设备迅速接近所设定的温度后，压缩机便在低转速、低能耗状态下运转，仅以所需的功率维持设定的温度，这种运行模式不但温度稳定，还避免了压缩机频繁地开开停停造成对寿命的衰减，而且耗电量大大下降，实现了高效节能目的。因此，变频压缩机已经成为商用制冷设备发展的趋势。
目前变频压缩机正朝着高功率密度、低损耗、低成本、可靠性高的方向发展。其中空调功率是衡量空调性能的一个重要参数，特别是空调外机的功率占据商用空调机组总功率的90%以上。现有的变频空调没有计算自身消耗电功率的功能，如果采用外部的电力计量装置，如功率计、电量表等来检测空调的消耗电功率，又会增加空调的成本。而且，现有的功率计算装置是整机考虑功耗，无法对空调各个部分的功耗做精准的分析。因此，高精度的空调功率计量对机组电量计量，各个部件的耗能评估，以及降低功耗具有重要的实际意义。
发明内容
本发明提出一种空调功率计量方法、功率检测电路及使用该方法的空调器，以提高空调功率计量的准确度。
本发明提出一种空调功率计量方法，所述的功率计量方法针对空调每部分元器件的功率分别进行计算，提高计量精度。
本发明中，针对空调外机功率的计量包括压缩机驱动板功率和电源整流桥功率。
所述驱动板功率为直流母线电流和母线电压的乘积。
所述电源整流桥功率为直流母线电流的平方与整流桥输出正负极之间稳压电阻的乘积。
本发明还提出一种空调功率检测电路，包括串联的电源整流桥和压缩机驱动板，还包括一串接在直流母线正负极之间的电流传感器、并联在直流母线正负极之间的电压检测装置和功率计算模块。
所述压缩机驱动板包括相互并联在直流母线上的逆变器IPM、用于将风机驱动板连接在压缩机驱动板上的第一接口CN1、用于变频器开关电源连接的第二接口CN2，以及母线储能电容组和平衡支路。
所述母线储能电容组包括三组并联的电容支路，每条电容支路上串连两个电容，所述平衡支路包括四个串联的电阻，每条电容支路上两个电容之间引出一条导线与所述平衡支路的中部连接。
优选地，与电源整流桥直流输出端连接的负极母线中串联有电抗器和继电器，该继电器包括第一开关SW1、以及串联后与第一开关SW1并联的第二开关SW2和分压电阻R。
优选地，所述电源整流桥直流输出端并联有一稳压电阻。
本发明还提出一种空调器，所述空调器使用了上述的空调功率计量方法。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过对空调外机每部分元器件的功率分别进行计算，得出高精度空调外机功率，功率误差低至3%以内；清楚的了解空调外机各部分损耗的功率，为空调机组朝着低成本、低功耗和高性能发展指明了方向，对增加机组电量计量等功能具有重要的实际意义。由于本发明提出的方法能精准地评估空调各部件的功耗，提高了产品市场竞争力。
附图说明
图1为空调外机电源电路功率计算拓扑图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。应当理解，以下具体实施例仅用以解释本发明，并不对本发明构成限制。
如图1所示，空调外机电源电路包括电源整流桥部分和压缩机驱动板部分。
整流桥部分由三组并联的整流二极管支路和稳压电阻并联组成，每条整流二极管支路由两个整流二极管串联组成，每条整流二极管支路两个串联的整流二极管中间引出的导线L1、L2和L3为整流桥三相交流电的输入端，三组整流二极管支路的两端为直流母线输出，P为整流桥的输出端正极，N为整流桥的输出端负极，三相交流电经该整流桥整流为直流电。并联在整流桥输出端正负极上的稳压电阻对电源起到稳压作用。驱动板部分为图1中虚线框部分，包括相互并联在母线上的逆变器IPM、第一接口CN1、第二接口CN2，以及母线储能电容组和平衡电阻。IPM给压缩机提供电源，第一接口CN1为风机驱动板在压缩机驱动板上的连接接口，第二接口CN2为变频器开关电源连接接口。母线储能电容组包括三组并联的电容支路，每条支路上设有两个电容。平衡支路包括四个串联的电阻，这些电阻可以消耗部分空调停机时储能电容组存储的电能。每条电容支路上两个电容之间引出一条导线与平衡支路的中部连接。当空调开始工作时，驱动板上的储能电容组开始快速充电并放电，以便为压缩机和风机提供足够和稳定的电压。平衡支路上的电阻可以防止储能电容组在放电过程中产生过高的电压损坏空调设备。
电源整流桥直流输出端连接的负极母线中串联有电抗器和继电器。电抗器可以过滤电路中的高次谐波，起到滤波的作用。继电器包括第一开关SW1、以及串联后与第一开关SW1并联的第二开关SW2和分压电阻R，对电路进行过压保护。
本发明提出的空调功率计量方法针对空调每部分元器件的功率分别进行计算，以提高计量精度。
根据上述空调外机控制原理可知，空调外机功率包括压缩机驱动板功率和电源整流桥功率，由于电抗器L的电感特性所产生的功率为无功功率，不计入空调外机功率计算。为精确计算各部分的功率本发明在在母线正负极之间串接一电流传感器，在母线正负极之间并联一电压检测装置，另外还包括一功率计量模块。在图1所示的实施例中，在整流桥输出端负极N与电抗器L之间串联一个电流传感器，用于采集直流母线电流，在母线正负极上并联一个电压检测装置，用于采集直流母线电压。驱动板功率为直流母线电流和母线电压的乘积I母V母，即图1中虚线框的功率。该部分得出的功率不仅包含压缩机的功率，同时也包括风机和变频器及开关电源的功率。整流桥导通整流二极管和稳压电阻会有部分能量损耗，由于并联在整流桥输出端正负极上的稳压电阻的阻值是固定已知的，所以整流桥功率为直流母线电流的平方与整流桥输出正负极之间电阻的乘积I2R。功率计量模块根据采集的母线电流和电压可以精确地计算整流桥和驱动板的功率。
空调外机功率为驱动板功率和整流桥功率之和，由于空调外机的功率占据商用空调机组总功率的90%以上，本发明通过对空调外机每部分元器件的功率分别进行计算，得出高精度空调外机功率，功率误差低至3%以内。本发明提出的功率计算方法能清楚的了解空调外机各部分损耗的功率，为空调机组朝着低成本、低功耗和高性能发展指明了方向，对增加机组电量计量等功能具有重要的实际意义。
以上所述仅为本发明的具体实施方式。应当指出的是，凡在本发明构思的精神和框架内所做出的任何修改、等同替换和变化，都应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种空调外机功率计量方法，其特征在于，空调外机功率为压缩机驱动板功率和电源整流桥功率之和，其中：
压缩机驱动板功率，包含压缩机功率、风机和变频器及开关电源的功率，计算方法为直流母线电流和母线电压的乘积；
电源整流桥功率，为直流母线电流的平方与整流桥输出正负极之间稳压电阻的乘积。
2.一种空调外机功率检测电路，包括串联的电源整流桥和压缩机驱动板，其特征在于，所述外机功率检测电路包括一串接在直流母线正负极之间的电流传感器、并联在直流母线正负极之间的电压检测装置和功率计算模块。
3.如权利要求2所述的功率检测电路，其特征在于，所述压缩机驱动板包括相互并联在直流母线上的逆变器IPM、用于将风机驱动板连接在压缩机驱动板上的第一接口CN1、用于变频器开关电源连接的第二接口CN2，以及母线储能电容组和平衡支路。
4.如权利要求3所述的功率检测电路，其特征在于，所述母线储能电容组包括三组并联的电容支路，每条电容支路上串连两个电容，所述平衡支路包括四个串联的电阻，每条电容支路上两个电容之间引出一条导线与所述平衡支路的中部连接。
5.如权利要求2所述的功率检测电路，其特征在于，与电源整流桥直流输出端连接的负极母线中串联有电抗器和继电器，该继电器包括第一开关SW1、以及串联后与第一开关SW1并联的第二开关SW2和分压电阻R。
6.如权利要求2所述的功率检测电路，其特征在于，所述电源整流桥直流输出端并联有一稳压电阻。
7.一种空调器，其特征在于，所述空调器使用权利要求1所述的空调外机功率计量方法。
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