CN1222648A - 压缩机驱动装置 - Google Patents

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Abstract

一种压缩机驱动装置,包含一模块,该模块内包含电源电路,驱动压缩机的变频器,驱动变频器的变频器驱动电路,产生驱动变频器的信号并具有与外部通信功能的CPU,存储数据可从外部加以改变的存储器电路,和驱动外部继电器的继电器驱动电路。变频器与其它元件以热隔离的方式安装在模块内,使来自CPU的变频器驱动信号精确地传输给变频器,从而使电源输出失真小的电压,由此提高了压缩机的工作效率。由于存储器电路和电源电路安装在模块内,故能方便地实现标准化。

Description

压缩机驱动装置
本发明涉及用于空调及其他装置中的压缩机驱动控制技术。
近年来，带有变频器(inverter)的空调已获得极广泛的应用，人们强烈期盼其小型化，性能改善，成本降低和可靠性提高。
图1为常规的压缩机驱动装置的方框图。在图1中，模块3包括变频器1和变频器驱动电路2。低压直流电源电路5将来自高压直流电源4(“HV-DC电源”)的高压直流电变换为低压直流电，用于变频器驱动电路2。用于变频器1的驱动信号形成电路6通过隔离电路7连接到变频器驱动电路2。电路4至7全部配置在模块3的外部。压缩机8是变频器1的负载。
在先前的技术中，从安全性出发，在驱动信号形成电路6与模块3之间需要隔离，因此，需要有包含光电耦合器等的隔离电路7。然而，出现的问题是，驱动信号形成电路6输出的信号具有相当高的速度，会因隔离电路7的影响而产生延迟，从而导致变频器1输出电压的波形产生失真。
而且，还需为每一种规格的压缩机8预先准备驱动信号形成电路6的数据，因此，难以对包括驱动信号形成电路6、变频器驱动电路2和变频器1的压缩机驱动部件进行标准化。
按照上述先前的技术，在变频器型空调的控制系统中，压缩机驱动信号形成部分和驱动压缩机的压缩机驱动部分是分开安装，存在的缺点为由于压缩机驱动电源工作不精确，(因电源电压波形失真)导致工作效率低，无法标准化。
本发明的目的是为了解决上述先前的技术中存在的问题。提供一种可实现小型化、高性能和标准化的空调用压缩机驱动装置。
本发明的压缩机驱动装置包含一个模块，该模块具有：
将外部提供的高压直流电变换为低压直流电的电源电路；
将高压直流电变换为交流电的变频器，用于驱动压缩机；
驱动变频器的变频器驱动电路；
能产生驱动变频器的信号、并具有与外部装置通信功能的中央处理单元(CPU)；
存储数据可由外部改变的存储器电路；和
驱动外部继电器的继电器驱动电路，
且电源电路中的一部分输出可向外部供电。这提高了压缩机的工作效率，因为CPU产生的变频器驱动信号能精确地传输给变频器，使供给压缩机的电失真很小。此外，由于各类压缩机的数据存储在存储器电路中，并可使用外部装置随意改变设置，使标准化和小型化成为可能。
按照本发明，将变频器安装在金属件上后，再用聚合树脂加以封装，其他安装在印制电路板上的电路与变频器分开安装，然后再用聚合树脂将它们全部模块化为一体。由于发热元件与不发热元件相互分开安装，因此提高了可靠性。
当高压直流电源(HV-DC电源)的电压超过预定值后经过预定时间时，本发明还可用来提供继电器的驱动信号，而且可通过通信口改变预定时间，故能适用于任何HV-DC电源。
本发明还包含一电容器，用来将HV-DC电源的负端接地，从而能滤除过量的高频漏电流。
附图概述
图1为采用先前技术的压缩机驱动装置的方框图；
图2为本发明压缩机驱动装置较佳实施例的方框图；
图3为本发明压缩机驱动装置较佳实施例中模块单元的剖视图；
图4为本发明较佳实施例中继电器切换时间曲线图，用于抑制浪涌电流。
下面结合附图详细说明本发明的较佳实施例。
图2为本发明压缩机驱动装置的实施例的方框图。该压缩机驱动装置实施例包含：变频器11，变频器驱动电路12，中央处理单元(CPU)13，电源电路14，存储器电路15，继电器驱动电路16，电容器18，高压直流电源(HV-DC电源)19，工作控制电路20，抑制浪涌电流的电阻21，和继电器22。
模块单元17包含变频器11，变频器驱动电路12,CPU13，电源电路14，存储器电路15和继电器驱动电路16。其它电路安装在模块单元17的外部。图2还表示出压缩机24，它由商用电源23和变频器11驱动。电容器18连接于模块单元17的HV-DC电源19的负端与大地之间。
商用电源23通过抑制浪涌电流的电阻21加给HV-DC电源19。HV-DC电源19产生高压直流电驱动电源电路14和变频器11。
电源电路14将HV-DC电源19的高压直流电变换为低压直流电，其输出送给模块单元17中的变频器驱动电路12和CPU13，且部分输出还送给模块单元17外部的工作控制电路20。
继电器22用来抑制商用电源23接通时感应的浪涌电流。也即，商用电源23接通后，从HV-DC电源19达预定值开始，经过一预定时间后，CPU13通过继电器驱动电路16激活继电器22，将电阻21短路以抑制浪涌电流。
变频器11将HV-DC电源19的高压直流电变换为交流电，并将该交流电输给压缩机24。CPU13按照存储在存储器电路15中的数据及来自工作控制电路20的控制信号产生变频器驱动信号，并将该信号输出给变频器驱动电路12。CPU13还产生继电器驱动信号，并将该信号输出给继电器驱动电路16。如图2所示，由于在CPU13与变频器驱动电路12之间无需采用光电耦合器等构成的隔离电路，CPU13产生的变频器驱动信号无需通过隔离电路而直接输送给变频器驱动电路12，由此减小了输出电压的失真。
由工作控制电路20输出一个指示工作频率的信号执行了一个操作。位于模块单元17外的工作控制电路20和模块单元17内的CPU13两者之间具有相互交换数据的通信功能。由于CPU与工作控制电路20之间的传输速度相当低，即使因在工作控制电路20与CPU13之间设置隔离电路而产生某些延时，也不会妨碍运行，因此，增加了安全措施。
通过存储器电路15(即一种可电擦除并可编程的只读存储器“EEPROM”)多种类型的压缩机，从而推进了标准化，存储电路15具有可编程数据(载频、电压数据、频率变换速度等)，利用CPU13可从外部对存储电路15重新编程。
再者，可以方便地写入数据，这归功于将高压直流电变换为低压直流电的电源电路14，此外，由于部分电供给到外部装置，故整个装置的尺寸变得更小。将电源电源14的输出加到外部的方法可以采用隔离型的或非隔离型的。如果是选用隔离型的，通过将工作控制电路20隔离，能提高安全性。如果选用非隔离型的，则能减小电源电路14的尺寸。
图3表示本发明实施例所述的压缩机驱动装置模块单元的内部结构剖视图。包含变频器11及一组功率半导体32的半导体元件，如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，一般晶体管和二极管，紧贴着金属元件31的表面安装，该表面经绝缘层31i处理以便减小其间的热阻，该构件用第一层聚合树脂33封装。金属元件31起散热的作用。另一方面，其它对高温较敏感的电路元件35安装在印制电路板34上。相应地，其它电路元件35与变频器11和功率半导体32分开安装，再用第二层聚合树脂36将电路元件35、变频器11和功率半导体32封装，并且第三层聚合树脂37将上述元件整体化封装成一个模块。
图3所示的结构提高了可靠性，因为通过金属元件31对发热元件功率半导体32进行充分的散热，并对高温较为敏感的其它电路元件35进行了热隔离。
图4表示继电器22的控制，该继电器用于抑制商用电源23接通时感应的浪涌电流。商用电源23在时刻t0接通后，HV-DC电源19的电压上升，浪涌电流40开始流动。浪涌电流40在到达其峰值点后开始下降。当HV-DC电源19在时刻t1达到预定值V1时，从t1经过预定时间T(下文称为“继电器切换时间)后，CPU13通过继电器驱动电路16激活继电器22。继电器切换时间T是如此选定的，使得只在浪涌电流40刚近零时激活继电器22，由此，基本上能消除继电器22触点上的过电流。由于设计成能将继电器切换时间T的长短从外部经CPU13重新编程存入存储器电路15，因此能满足任何种类的HV-DC电源。
电容器18使得模块17用于HV-DC电源的负端处于高频等效地电位，故能抑制电路11工作产生的来自压缩机的过量的漏电流，尤其是其中的高频分量。
如上所述，本发明的装置，结构相当简单，能够将CPU输出的变频器驱动信号精确地传输给变频器，因输出电压失真小，故能提高压缩机的工作效率。
本发明的装置具有存储器电路，且有内装的电源电路，故很容易实现标准化。
本发明的装置，从热观点出发将发热元件和非发热元件分开安装，故提高了系统的可靠性。
本发明的装置，其内装有继电器驱动电路，且可从外部设定继电器切换时间T，故能适用于任何类型的HV-DC电源。
本发明的装置，由于模块相对于HV-DC电源的负端接有电容器，故能抑制压缩机和其它元件产生的过量的漏电流。

Claims (14)

1．一种压缩机驱动装置，使用外部电源，该装置包含：
产生高压直流信号的高压直流电源；和
模块单元，该单元内设有：
与所述高压电源相连将高压直流信号变换为低压直流信号的电源电路；
将所述高压直流信号变换为驱动所述压缩机的交流信号的变频器；
与所述电源电路相连驱动所述变频器的变频器驱动电路；
与所述电源电路和所述变频器驱动电路相连、产生驱动所述变频器的信号的CPU。
2．如权利要求1所述的压缩机驱动装置，其特征在于，所述电源电路的一部分设计成能输出到所述模块的外部。
3．如权利要求2所述的压缩机驱动装置，其特征在于，所述电源电路的输出与所述高压直流电源相隔离。
4．如权利要求2所述的压缩机驱动装置，其特征在于，所述电源电路的输出与所述高压直流电源不隔离。
5．如权利要求1所述的压缩机驱动装置，其特征在于，所述存储器电路包含EEPROM，且通过CPU控制其中数据的存储。
6．如权利要求1所述的压缩机驱动装置，其特征在于，所述CPU和所述变频器驱动电路相互直接相连。
7．如权利要求1所述的压缩机驱动装置，其特征在于，进一步包含一金属元件，所述金属元件用绝缘体加以处理，其中所述变频器安装在所述金属元件上后，用第一聚合树脂加以封装，除所述变频器外的其它所有电路安装在印制电路板上，所述印制电路板与所述变频器分开安装，再用第二聚合树脂将所述的电路和所述变频器全部封装成一整体模块结构。
8．如权利要求1所述的压缩机驱动装置，其特征在于，在所述外部电源和所述高压电源之间接有电阻，所述电阻抑制来自所述高压直流电源的浪涌电流，在所述高压直流电源的电压超过预定值后经过一预定时间的延迟控制一继电器驱动信号使所述的电阻短路。
9．如权利要求8所述的压缩机驱动装置，其特征在于，所述预定时间可改变。
10．如权利要求1所述的压缩机驱动装置，其特征在于，进一步包含连接在所述高压直流电源的负端与接地之间的电容器。
11．如权利要求1所述的压缩机驱动装置，其特征在于，其中所述CPU可与外部装置通信。
12．如权利要求11所述的压缩机驱动装置，其特征在于，其中所述数据可用外部装置进行配置。
13．如权利要求1所述的压缩机驱动装置，其特征在于，其中所述模块单元进一步包含连接于所述CPU用于存储数据的存储电路。
14．如权利要求1所述的压缩机驱动装置，其特征在于，进一步包含：与所述外部电源连接的继电器；和
包含在所述模块单元内、与所述CPU相连、用于驱动所述继电器的继电器驱动电路。
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