CN208172172U - Pfc电路故障检测装置及变频空调 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种PFC电路故障检测装置及变频空调；其中，所述PFC电路故障检测装置包括：电路信号检测单元，电性耦接于PFC电路，采样检测电路输出的信号，获取PFC电路的多个物理量；以及故障状态判定单元，电性耦接于电路信号检测单元，依据PFC电路故障判定规则判定所述PFC电路故障状态；其中，所述多个物理量包括：直流母线电压U_dc、输入交流电压峰值U_acpeak、PFC单元支路电流I和PFC电路总电流I_总。本实用新型提供的PFC电路故障检测装置及变频空调，实现了对并联的两路PFC电路故障状态的检测、处理，保证了空调的可靠运行。

Description

PFC电路故障检测装置及变频空调

技术领域

本实用新型涉及空调技术领域，特别涉及一种PFC电路故障检测装置及变频空调。

背景技术

在当今大力倡导节能的形势下，变频空调替代定频空调成为现在及未来空调行业的发展趋势。

现有的变频空调所采用的交错并联PFC电路，若在使用过程中，PFC电路中的元器件(如电感、二极管、开关管)出现损坏，均会使整个PFC电路处于异常状态而无法正常工作，影响空调的正常使用。

针对现有交错并联PFC电路通常是在特定的检修时人为地进行检测，耗费人力，成本较高，无法及时、有效、简单、方便的检测故障，也无法在故障出现后及时、有效的处理故障，而导致PFC工作于异常的问题，目前尚未提出有效地解决方案。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种PFC电路故障检测装置及变频空调，实现对并联的两路PFC电路故障状态的检测、处理，保证空调处于可靠运行状态。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种PFC电路故障检测装置，包括：电路信号检测单元，电性耦接于PFC电路，采样检测电路输出的信号，获取PFC电路的多个物理量；以及故障状态判定单元，电性耦接于电路信号检测单元，依据PFC电路故障判定规则判定所述PFC电路故障状态；其中，所述多个物理量包括：直流母线电压U_dc、输入交流电压峰值U_acpeak、PFC单元支路电流I和PFC电路总电流I_总。

进一步的，所述故障状态判定单元根据所述PFC电路的所述直流母线电压U_dc和输入交流电压峰值U_acpeak确定PFC电路是否有升压作用，以及根据所述PFC电路的所述PFC单元支路电流I、PFC电路总电流I_总确定并联支路电流与总电流关系，从而判定所述PFC电路故障状态。

进一步的，所述PFC电路包括PFC单元支路A和PFC单元支路B，所述PFC单元支路电流I为PFC单元支路A电流I_A和/或PFC单元支路B电流I_B。

进一步的，所述PFC电路故障判定规则如下：若持续一预定时间内检测到U_dc＜(U_acpeak+ΔU_{PFC故障判定电压值})，则判定为PFC单元支路A和PFC单元支路B均故障；若持续一预定时间内检测到I_总＞(2*I+ΔI_{PFC故障判定电流值})，则判定为PFC单元支路A故障；若持续一预定时间内检测到I_总＜(2*I-AI_{PFC故障判定电流值})，则判定为PFC单元支路B故障；若以上均不满足，则判定为PFC单元支路A和PFC单元支路B均正常；其中，ΔU_{PFC故障判定电压值}表示PFC电路升压异常的判定阈值；ΔI_{PFC故障判定电流值}表示PFC电路支路电流异常的判定阈值。

进一步的，所述PFC电路故障检测装置还包括：故障处理单元，电性耦接于故障状态判定单元，根据所述PFC电路故障状态，按照一预设处理方式执行故障处理。

进一步的，所述预设处理方式具体如下：若判定两个PFC单元支路PFC单元支路A和PFC单元支路B均正常，则允许运行的最大功率P_max＝P_额定；若判定两个PFC单元支路的至少其中之一故障，则允许运行的最大功率P_max＜P_额定。

一种变频空调，其包括所述的PFC电路故障检测装置。

相对于现有技术，本实用新型所述的PFC电路故障检测装置及变频空调具有以下优势：

(1)本实用新型检测装置结构组成及耦接简单，利用电路信号检测单元，电性耦接于PFC电路；以及电路信号检测单元，电性耦接故障状态判定单元，即可完成故障检测，易于实现。

(2)由直流母线电压U_dc、输入交流电压峰值U_acpeak、PFC单元支路电流I和PFC电路总电流I_总即可准确的判定故障，所需采样的电路物理量少，容易获取，无需增加额外的检测电路。通过PFC电路升压作用和并联支路电流关系，有效的判定出PFC各单元支路故障状态。

(3)本实用新型PFC电路故障检测装置还包括故障处理单元，电性耦接于故障状态判定单元，在检测故障的同时，能够根据PFC电路故障状态，执行相应的故障处理，在PFC电路出现故障时空调降额运行，保证了空调可靠的运行。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例变频空调采用的交错并联PFC电路拓扑图。

图2为本实用新型实施例PFC电路故障检测装置方块图。

图3为本实用新型实施例PFC电路故障检测方法流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为实现对交错并联PFC电路故障状态的检测、处理，保证变频空调处于可靠运行状态，本实用新型提出了一种交错并联PFC电路故障检测装置。如图1所示，变频空调采用的交错并联PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)电路利用两个基本Boost PFC单元组合而成，每个PFC单元开关运行在交错并联状态下。两个基本Boost PFC单元分别记为PFC单元支路A和PFC单元支路B。

在一具体实施例中，如图2所示，所述PFC电路故障检测装置包括：电路信号检测单元、故障状态判定单元以及故障处理单元。

进一步的，请参照附图1-2所示，所述电路信号检测单元，电性耦接于PFC电路，采样检测电路输出的信号，检测得到以下四个物理量，直流母线电压U_dc、输入交流电压峰值U_acpeak、PFC单元支路A电流I_A(和/或PFC单元支路B电流I_B)、PFC电路总电流I_总。其中，两个PFC单元支路采样其中任一支路电流即可，在此以采样电流I_A为例进行说明。

所述故障状态判定单元，电性耦接于电路信号检测单元，依据PFC电路故障判定规则，由上述物理量判定得出PFC电路故障状态。

具体的，在PFC开启状态10s后开始判定，所述PFC电路故障判定规则具体如下：

若持续5s检测到U_dc＜(U_acpeak+ΔU_{PFC故障判定电压值})，确定PFC电路无升压作用(升压异常)，则判定为两个PFC单元支路均故障；

若持续5s检测到I_总＞(2*I_A+ΔI_{PFC故障判定电流值})，确定并联支路电流异常，则判定为PFC单元支路A故障；

若持续5s检测到I_总＜(2*I_A-ΔI_{PFC故障判定电流值})，确定并联支路电流异常，则判定为PFC单元支路B故障；

若以上均不满足，则判定为两个PFC单元支路均正常。

本实用新型通过PFC电路升压作用和并联支路电流关系，有效的判定出PFC各单元支路故障状态。

上述判定规则中，ΔU_{PFC故障判定电压值}表示PFC电路是否有升压作用的判定阈值，根据PFC电路最小升压通常设为20V以上，ΔU_{PFC故障判定电压值}通常可取10V。ΔI_{PFC故障判定电流值}表示PFC电路支路电流异常的判定阈值，根据PFC支路电流通常设计的均流误差为0.5A以内，ΔI_{PFC故障判定电流值}通常可取2A。

由此，本实用新型由直流母线电压U_dc、输入交流电压峰值U_acpeak、PFC单元支路电流I和PFC电路总电流I_总即可准确的判定故障，所需采样的电路物理量少，容易获取，无需增加额外的检测电路。

所述故障处理单元，电性耦接于故障状态判定单元，根据PFC电路故障状态，按照一预设处理方式执行相应的故障处理，保证空调可靠的运行。

所述预设处理方式具体如下：

若判定两个PFC单元支路均正常，则允许运行的最大功率P_max＝P_额定；

若判定两个PFC单元支路的至少其中之一故障，则允许运行的最大功率P_max＜P_额定。具体而言，若判定两个PFC单元支路均故障，则允许运行的最大功率P_max＝1/4*P_额定；若判定PFC单元支路A故障，PFC单元支路B正常，则允许运行的最大功率；若判定PFC单元支路B故障，PFC单元支路A正常，则允许运行的最大功率P_max＝1/2*P_额定。

本实用新型提出的PFC电路故障检测装置，结构简单，便于检测故障，有利于空调的正常运转。

在另一具体实施例中，如图3所示，所述PFC电路故障检测方法，包括以下步骤：

步骤1：开启PFC，开始检测。

步骤2：实时信号采样以下四个物理量，直流母线电压U_dc、输入交流电压峰值U_acpeak、PFC单元支路A电流I_A、PFC电路总电流I_总。其中，两个PFC单元支路采样其中任一支路电流即可，在此以采样电流I_A为例进行说明。

步骤3：等待PFC开启状态10s后，开始按照PFC故障判定规则进行判定。

步骤4：判定PFC电路是否有升压作用，若持续5s检测到U_dc＜(U_acpeak+ΔU_{PFc故障判定电压值})，则认为PFC电路无升压作用，即判定为两个PFC单元支路均故障。

步骤5：判定PFC单元支路A电流是否正常，若持续5s检测到I_总＞(2*I_A+ΔI_{PFC故障判定电流值})，则认为PFC单元支路A电流不正常，即判定为PFC单元支路A故障。

步骤6：判定PFC单元支路B电流是否正常，若持续5s检测到I_总＜(2*I_A-ΔI_{PFC故障判定电流值})，则认为PFC单元支路B电流不正常，即判定为PFC单元支路B故障。

步骤7：若以上三个判定条件均不满足，则判定为两个PFC单元支路均正常。

上述判定规则中，ΔU_{PFC故障判定电压值}表示PFC电路是否有升压作用的判定阈值，根据PFC电路最小升压通常设为20V以上，ΔU_{PFC故障判定电压值}通常可取10V。ΔI_{PFC故障判定电流值}表示PFC电路支路电流异常的判定阈值，根据PFC支路电流通常设计的均流误差为0.5A以内，ΔI_{PFc故障判定电流值}通常可取2A。

步骤8：根据PFC电路故障状态，按照一预设处理方式执行相应的故障处理，保证空调可靠的运行。

所述预设处理方式具体如下：

若判定两个PFC单元支路均正常，则允许运行的最大功率P_max＝P_额定；

若判定两个PFC单元支路的至少其中之一故障，则允许运行的最大功率P_max＜P_额定。具体而言，若判定两个PFC单元支路均故障，则允许运行的最大功率P_max＝1/4*P_额定；若判定PFC单元支路A故障，PFC单元支路B正常，则允许运行的最大功率P_max＝1/2*P_额定；若判定PFC单元支路B故障，PFC单元支路A正常，则允许运行的最大功率P_max＝1/2*P_额定。

需要说明的是，在判定两个PFC单元支路均故障时，允许运行的最大功率可以不限制为P_max＝1/4*P_额定；在判定其中一PFC单元支路故障时，允许运行的最大功率可以不限制为P_max＝1/2*P_额定，满足P_max＜P_额定即可。

由此，本实用新型由直流母线电压U_dc、输入交流电压峰值U_acpeak、PFC单元支路电流I和PFC电路总电流I_总即可准确的判定故障，所需采样的电路物理量少，容易获取，无需增加额外的检测电路，检测简单。

另外，本实用新型还提供了一种变频空调，其包括上述的PFC电路故障检测装置。

上述实施例中，本领域技术人员可以对判定开始时间、判定过程中的检测持续时间等进行适当的调整，均不影响本实用新型的实现。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种PFC电路故障检测装置，其特征在于，包括：

电路信号检测单元，电性耦接于PFC电路，采样检测电路输出的信号，获取PFC电路的多个物理量；以及

故障状态判定单元，电性耦接于电路信号检测单元，依据PFC电路故障判定规则判定所述PFC电路故障状态；

其中，所述多个物理量包括：直流母线电压U_dc、输入交流电压峰值U_acpeak、PFC单元支路电流I和PFC电路总电流I_总。

2.根据权利要求1所述PFC电路故障检测装置，其特征在于，所述PFC电路包括PFC单元支路A和PFC单元支路B，所述PFC单元支路电流I为PFC单元支路A电流I_A和/或PFC单元支路B电流I_B。

3.根据权利要求1所述PFC电路故障检测装置，其特征在于，还包括：故障处理单元，电性耦接于故障状态判定单元，根据所述PFC电路故障状态，按照一预设处理方式执行故障处理。

4.一种变频空调，其特征在于，包括如权利要求1至3中任一项所述的PFC电路故障检测装置。