CN2487151Y - 变频空调用大功率电源谐波抑制装置 - Google Patents

Abstract

一种变频空调用大功率电源谐波抑制装置,涉及电子技术和家用电器。它由安装在空调壳体中的大功率电源及有源滤波控制电路所组成。有源滤波控制电路由脉宽调制型开关变换电路,输入电流、电压、输出电压、环境温度检测电路,UC3854型脉宽控制器,电压自动跟踪反馈电路和采用双比较器构成的过压保护电路及过温保护电路等组成。它效率高达98%,输出电压波动小,可靠性、通用性大大增强。可广泛应用于变频空调器中。

Description

变频空调用大功率电源谐波抑制装置

本实用新型涉及电子技术和家用电器，更明确地说是一种用于变频空调器的大功率电源谐波抑制装置。

目前，国内的变频空调由于采用普通的全波整流电路以及变频器本身产生的谐波，致使空调电源输入端高次电流、电压谐波严重超过国家标准的规定。这一问题至今没有解决。个别厂家采用串联多个电抗器的无源方法，但由于体积、重量、成本等原因，没有实际应用意义。

国外少数空调公司采用了有源滤波方法，其特点是：1)外加单片计算机控制。由单片计算机控制开关电路的动作来完成对电源电流波形的修正。电路复杂，实时性差，修正效果不佳。2)输出电压高。对一般220V交流电网，输出电压在385～400V之间，这种高压一般是不需要的。为此，反而带来电路效率降低、器件耐压要求较高等弊病。当输入电压偏低时，电路效率下降很大，甚至只有80％左右，很难适应大功率设备的要求。3)负载减轻或空载时，电压上偏，电路稳定性下降。

本实用新型是为解决变频空调电源谐波的抑制问题而设计的。它将极大降低整流电路及变频***产生的各次谐波，从而使变频空调满足电磁兼容标准，避免对电网的污染。另外，本装置也应该可用于其它AC-DC或AC-DC-AC电源***中。

为了达到上述目的，本实用新型由安装在变频空调的壳体中向其制冷制热部件及电子控制部件供给电能的电源电路以及与大功率电源电路相连的有源滤波控制电路所构成。有源滤波控制电路由与电源电路的全波整流电路相连的脉宽调制型开关变换电路，与上述电路互连的输入电压、电流、输出电压、环境温度检测电路，与输入电压、电流及输出电压检测电路相连的脉宽调制器，与输入、输出电压检测电路相连的自动跟踪反馈电路，与上述电路互连的过压保护电路和过温保护电路以及输出平滑电容等构成。脉宽调制型开关变换电路的开关管采用IGBT管组成。脉宽调制器采用UC3854型集成电路组成。自动跟踪反馈电路是使本装置的输出电压自动跟随输入电压峰值变化的，由以运算放大器构成的跟随器、加法器和积分器组成。输入电压检测电路其检测取样点选择在输入交流回路。过压保护电路和过温保护电路采用双比较器构成。

本装置包括无源差模、共模滤波电路，全波整流电路，脉宽调制型开关变换电路，输入电压、电流、输出电压、环境温度等检测电路，脉宽控制器，输出平滑电容等组成。

无源滤波电路由电容、电感等无源元件组成，用于滤除高频差模、共模干扰。而由脉宽调制型开关变换电路，各种检测、控制电路等组成的有源滤波电路则用于消除高次电流谐波。本电路的关键技术主要在有源滤波部分。通过检测、比较交流输入电压波形和电路的电流波形以及输出电压并将其送入脉宽控制器，以确定开关管IGBT的导通时间。通过IGBT开关管的电流抵消负载中的电流谐波，以改变输入电流波形，降低高次谐波，使电路实时保持呈现纯阻性状态，并达到在保持输出电压稳定的情况下，使电路总电流波形跟随输入电压波形的变化，从而消除整流电路、逆变电路、非阻性负载等引起的电流电压谐波。但考虑到变频空调的特点，要求本电路必须适应负载在大范围内随机变化(0～3000W)的特点，并保持输出电压稳定以及高的电路工作效率。因此，设计了输入、输出电压的检测电路以及它们的运算、比较电路，使输出电压跟随输入电压峰值的变化，从而降低了输出电压，减小了IGBT开关管的平均导通时间，即降低了电路功耗，提高了效率。另外，为了避免升压电路常见的输出电压随负载变化而变化的现象，设计了输入电压的检测电路及检测取样点(在输入交流回路)，并使输出电压只与输入电压峰值有关而与负载无关，避免了整流电路及相关电容对电压取样的影响，使电路在变负载情况下始终保持最佳响应并保持恒定电压输出。本装置设计的过压保护电路、过温保护电路是为了适应变频空调的工作环境，提高电路的工作可靠性。设计的输出电压外控电路是为了提高通用性，使本装置适应各种不同情况的要求。

本实用新型的任务就是这样完成的。

本实用新型具有电路参数的自动跟踪与调整能力，可独立、高效地工作，不需要外接计算机的控制。轻载时的功率因数和输出电压稳定性高。可靠性、通用性大大增强。当输入电压范围为AC150～260V，输入功率为0～3000W，电路最大损耗只有60W左右，即本装置的效率在98％左右，远远高于现有的升压型电源调整电路。启动时电源输入侧功率因数大于99％。输出电压波动低于10V，也远远小于现有升压型电源调整电路。它可广泛应用于变频空调器中，可以简单地嵌入现有空调器中而不影响空调器的其它性能。

以下结合实施例及其附图对本实用新型作更进一部的描述。

图1为实施例1的电路原理示意图。

图2为实施例1的有源滤波控制电路的电路原理图。

图1所示，实施例1由安装在变频空调壳体中的大功率电源电路及其有源滤波控制电路3组成。大功率电源电路由无源差模、共模滤波电路1，全波整流电路2和输出平滑电容4构成。

图2所示，实施例1的有源滤波控制电路3由脉宽调制型开关变换电路5、输入电压检测电路6、输入电流检测电路7、输出电压检测电路8、环境温度检测电路9、脉宽控制器10、自动跟踪反馈电路11以及过压保护电路和过温保护电路12构成。脉宽调制型开关变换电路5的开关管采用IGBT管。脉宽控制器采用集成电路UC3854。自动跟踪反馈电路11由以运算放大器13构成的跟随器、加法器  和积分器15组成。输入电压检测电路6检测取样点选择在输入交流回路。过压保护电路和过温保护电路12采用双比较器16构成。施例1电路最大损耗只有60W左右  ，效率达98％，电源输入侧功率因数大于99％。它可广泛应用于变频空调器中。

Claims (4)

1.一种变频空调用大功率电源谐波抑制装置，它由安装在变频空调的壳体中向其制冷制热部件及电子控制部件供给电能的大功率电源电路以及与大功率电源电路连接的有源滤波控制电路所构成，其特征在于所说的有源滤波控制电路由与电源电路的全波整流电路相连的脉宽调制型开关变换电路，与上述电路互连的输入电压、电流、输出电压、环境温度检测电路，与输入电压、电流及输出电压检测电路相连的脉宽控制器，与输入、输出电压检测电路相连的自动跟踪反馈电路，与上述电路互连的过压保护电路和过温保护电路所构成。

2.按照权利要求1所述的变频空调用大功率电源谐波抑制装置，其特征在于所说的使本装置的输出电压自动跟随输入电压峰值变化的自动跟踪反馈电路由运算放大器构成的跟随器、加法器和积分器所组成。

3.按照权利要求1或2所述的变频空调用大功率电源谐波抑制装置，其特征在于所说的输入电压检测电路其检测取样点选择在输入交流回路。

4.按照权利要求1～3中每一个权利要求所述的变频空调用大功率谐波抑制装置，其特征在于所说的过压保护电路和过温保护电路采用双比较器构成。

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