一种宽电压空调器

摘要

本发明公开了一种宽电压空调器，包括室内机、室外机与控制室内机启动及运行的控制器；室外机包括冷凝器、风扇电机、节流部件、压缩机与控制阀门；所述室内机包括室内蒸发器；各元件通过管路连接组成完整回路；控制器为开关电源。本发明宽电压空调器通过优化压缩机及风扇电机的结构，使得电机本身具有宽电压130V——280V运行范围的适应能力；在极限高低电压运行时，温升均能满足电机的设计要求；并且空调器性能衰减率低，低电压也可以正常制冷；另外，极限低电压运行时，制冷能力还能保持在额定电压的75%以上。

权利要求

1.一种宽电压空调器，包括室内机（101）、室外机（102）与控制室内机启动及运行的控制器；所述室外机（102）包括冷凝器（2）、节流部件（4）、压缩机（1）、风扇电机与控制阀门；

所述室内机（101）包括室内蒸发器（3）；冷凝器（2）、节流部件（4）、压缩机（1）、风扇电机、控制阀门、室内蒸发器（3）通过管路连接成回路；其特征在于：所述控制器为开关电源，所述开关电源包括整流滤波电路（23）、开关管（21）、滤波电路（22）、采样电路（24）、比较放大电路（25）与脉冲调宽电路（26）；所述整流滤波电路（23）与开关管（21）的输入端电连接，所述开关管（21）的输出端与滤波电路（22）的输入端电连接，所述滤波电路（22）的输出端与采样电路（24）的输入端电连接，所述采样电路（24）的输出端与比较放大电路（25）的输入端电连接，所述比较放大电路（25）的输出端与脉冲调宽电路（26）电连接。

2.根据权利要求1所述的宽电压空调器，其特征在于:所述压缩机（1）包括电机，所述2

电机的绕组线圈采用铜芯线绕制而成，所述铜芯线的截面面积为0.5~0.6mm，所述绕组线圈的高度为140~160mm；所述室外机包括风扇电机，所述风扇电机的绕组线圈采用铜芯线2

绕制而成，所述铜芯线的截面面积为0.2~0.3mm，所述绕组线圈的高度为80~90mm。

3.根据权利要求1所述的宽电压空调器，其特征在于:所述压缩机（1）包括电机，所述2

电机的绕组线圈采用铜芯线绕制而成，所述铜芯线的截面面积为0.55~0.65mm，所述绕组线圈的高度为150~170 mm；所述室外机包括风扇电机，所述风扇电机的绕组线圈采用铜芯2

线绕制而成，所述铜芯线的截面面积为0.3~0.4mm，所述绕组线圈的高度为90~100 mm。

4.根据权利要求2或3所述的宽电压空调器，其特征在于:所述风扇电机的定子采用异形槽硅钢片。

5.根据权利要求4所述的宽电压空调器，其特征在于：所述冷凝器（2）还包括换热器，所述换热器为平行流换热器。

6.根据权利要求5所述的宽电压空调器，其特征在于：所述压缩机（1）的出口通过第一管道（7）与冷凝器（2）的入口连接，所述冷凝器（2）的出口通过第二管道（13）与室内蒸发器（3）的入口连接，所述室内蒸发器（3）的出口通过第三管道（14）与压缩机（1）的入口相连接，所述节流部件（4）设在第二管道（13）上；所述控制阀门包括第一阀门（9）和第二阀门（10），所述第二管道（13）上设有第一阀门，所述第三管道（14）上设有第二阀门。

7.根据权利要求6所述的宽电压空调器，其特征在于：所述第一阀门（9）为二通截止阀。

8.根据权利要求6所述的宽电压空调器，其特征在于：所述第二阀门（10）为三通截止阀。

说明书

一种宽电压空调器

技术领域

[0001] 本发明涉及制冷空调技术领域，特别涉及一种宽运行电压范围的空调器。

背景技术

[0002] 目前，普通家用定频空调器设计时能够保证的正常工作电压范围在国内一般只在187V到242V之间，在国外一般在187V到253V之间，如果电压过低或者过高的话（超出了以上电压范围情况下），空调器将不能正常工作，影响制冷制热效果。在国外一些国家或地区（如印度、巴基斯坦）及我国的一些偏远农村地区，由于电力紧张和乡镇电网不稳定的客观问题的存在，用户电网供应电压变化范围大，电压往往低于170V或者高于260V，对于此种电源电压供电且不带稳压器的情况下，普通空调器是无法正常启动或运行的。为了拓宽定速空调器工作的电压范围，目前市场上有部分空调采用调节制冷剂流量的方法，就是节流装置采用并联连接的结构，但此种方法只能小范围改善空调的运行电压，并不能根本解决空调器低电压运行的问题。

发明内容

[0003] 本发明专利所要解决的技术问题是提供一种宽运行电压范围的空调器及控制方法。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种宽电压空调器，包括室内机、室外机与控制室内机启动及运行的控制器；所述室外机包括冷凝器、节流部件、压缩机与控制阀门；所述室内机包括室内蒸发器；冷凝器、节流部件、压缩机、控制阀门与室内蒸发器通过管路连接成回路；；所述控制器为开关电源，所述开关电源包括整流滤波电路、开关管、滤波电路、采样电路、比较放大电路与脉冲调宽电路；所述整流滤波电路与开关管的输入端电连接，所述开关管的输出端与滤波电路的输入端电连接，所述滤波电路的输出端与采样电路的输入端电连接，所述采样电路的输出端与比较放大电路的输入端电连接，所述比较放大电路的输出端与脉冲调宽电路电连接。

[0005] 优选地，所述压缩机包括电机，所述电机的绕组线圈采用铜芯线绕制而成，所述铜2
芯线的截面面积为0.5~0.6mm，所述绕组线圈的高度为140~160；所述冷凝器包括风扇电
2
机，所述风扇电机的绕组线圈采用铜芯线绕制而成，所述铜芯线的截面面积为0.2~0.3mm，所述绕组线圈的高度为80~90。

[0006] 优选地，所述压缩机为18K压缩机；所述压缩机包括电机，所述电机的绕组线圈2
采用铜芯线绕制而成，所述铜芯线的截面面积为0.55~0.65mm，所述绕组线圈的高度为
150~170；所述冷凝器包括风扇电机，所述风扇电机的绕组线圈采用铜芯线绕制而成，所述
2
铜芯线的截面面积为0.3~0.4mm，所述绕组线圈的高度为90~100。

[0007] 优选地，所述风扇电机的定子采用异形槽硅钢片。

[0008] 优选地，所述冷凝器还包括换热器，所述换热器为平行流换热器。

[0009] 优选地，所述压缩机的出口通过第一管道与冷凝器的入口连接，所述冷凝器的出口通过第二管道与室内蒸发器的入口连接，所述室内蒸发器的出口通过第三管道与压缩机的入口相连接，所述节流部件设在第二管道上；所述控制阀门包括第一阀门和第二阀门，所述第二管道上设有第一阀门，所述第三管道上设有第二阀门。

[0010] 优选地，所述第一阀门为二通截止阀。

[0011] 优选地，所述第二阀门为三通截止阀。

[0012] 优选地，所述控制器为开关电源，所述开关电源包括开关管、变压器、采样模块与放大器；所述开关管、变压器、采样模块与放大器依次相连。

[0013] 本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

[0014] 1、本发明宽电压空调器的空调室内机采用开关电源控制，电源效率高，待机功耗低；与传统的工频变压器相比，大大降低在变压器上的损耗，并且具有过压、欠压、过载、短路、高温以及反馈开环保护，可节省安装工频变压器的空间；另外，在此开关电源控制下，空调器室内机的PC(脉冲)电机的转速随电压变化的稳定性提高，即由普通的200V改善到170V，其在这个范围内都可以保持转速稳定。

[0015] 2、本发明宽电压空调器通过优化压缩机及风扇电机的结构，使得风扇电机本身具有宽电压130V——280V运行范围的适应能力；在极限高低电压运行时，温升均能满足风扇电机的设计要求；并且空调器性能衰减率低，低电压也可以正常制冷；另外，极限低电压运行时，制冷能力还能保持在额定电压的75%以上。

[0016] 3、本发明宽电压空调器的换热器采用平行流换热器，其既可以减少冷媒充注量、降低成本，同时也可以提高整机的换热效率，从而使整机的性价比相应提高。

[0017] 4、本发明宽电压空调器的适应电压范围宽、适应电网波动能力强、工作稳定可靠，从而有利于产品市场的拓宽。

附图说明

[0018] 图 1是本发明宽电压空调器的制冷系统循环示意图；

[0019] 图 2是本发明宽电压空调器的空调器开关电源控制原理图。

具体实施方式

[0020] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但发明的实施方式不限于此。

[0021] 如图1所示，为本发明宽电压空调器的制冷系统原理图。图中，空调器由室内机101与室外机102通过第二管道13和第三管道14连接。整机的制冷循环流程如下：制冷剂由压缩机1上的第一管道7排出，由冷凝器2的进气管5流入，再从冷凝器2的出液管6流出；此时，制冷剂在冷凝器2中经过换热形成的高温高压液体经过节流部件4降压降温后，经二通截止阀9、第二管道13从室内蒸发器3的进液管12流入室内蒸发器3，再从室内蒸发器3的出气管11流出，此时制冷剂经过换热形成低温低压气体后，经第三管道14、三通截止阀10从压缩机的吸气管8流入压缩机后又重新进入下一个制冷循环。

[0022] 而控制室内机启动的控制器为开关电源。开关电源包括整流滤波电路23、开关管21、滤波电路22、采样电路24、比较放大电路25与脉冲调宽电路26。整流滤波电路23与开关管21的输入端电连接，开关管21的输出端与滤波电路22的输入端电连接，滤波电路22的输出端与采样电路24的输入端电连接，采样电路24的输出端与比较放大电路25的输入端电连接，比较放大电路25的输出端与脉冲调宽电路26电连接。

[0023] 开关电源的开关管21控制变压器的开关占空比；在不同输入电压，但负载一定的情况下，采样电路24检测采样电压，进而通过控制回路实现对电压的调整，保证输出稳定可靠的电压。

[0024] 具体地，当输入电压U0升高时，变压器次级输出电压U1增大，光耦导通电流增大，开关电源中的采样电路24检测到采样电压降低，经放大器比较输出后，将减少开关管21的导通时间，使输出电压U1降低；反之，如果输入电压U0降低时，变压器的次级输出电压U1降低，采样电路24中的光耦导通电流减少，开关电源中的采样电路24检测到采样电压升高，超过内部检测电压值后，开关电源将增大开关管21的导通时间，使输出电压U1升高，进而输出稳定的电压。

[0025] 在本实施中，通过以下措施达到优化空调器性能的目标：

[0026] 1、优化压缩机的性能：宽电压空调器的压缩机绕组采用大截面积的铜芯线绕制，同时提高绕组线圈的高度；这样既可以减少阻抗，也可以提高绕组的温升限制点；且该绕组线圈的许可极限温度由普通压缩机绕组线圈的125℃提高到现在的135℃；同时通过优化压缩机电机的特性曲线，进一步降低压缩机的启动电压及运转停止电压的最低值，将改进后的压缩机的堵转电流提高到普通压缩机的1.5倍左右。通过压缩机内部电机的优化设计，可以大大提高压缩机本身对电压工作范围的适应能力。

[0027] 改进后的压缩机的绕组线圈与电机的设计有别于普通的压缩机设计手段，主要表现在定子绕组设计与满足压缩机运转所做的必要调整方面，具体是：

[0028] 1) 绕组线圈的截面积是同匹数普通压缩机绕组线圈的1.5倍以上，绕组线圈的高度比同匹数普通压机绕组线圈要高，这样的设计可以改善电机低电压状况下的温升，明显提高了电机低电压状况下运转的稳定性；

[0029] 2) 通过对压缩机绕组线圈与运转电容之间的优化匹配设计，特别选取较同匹数普通压缩机容量稍大的运转电容，这样的设计可以大幅度提升了电机的过负荷能力，满足压缩机在较宽电压范围内平稳运转的特性；

[0030] 3）在压缩机保护器的选取上，有别于同匹数普通压缩机保护器，通过优化设计保护器的电流与温度保护曲线，在宽温升范围内适应压缩机运转电流的变化，从而使空调器实现宽电压范围内运行稳定可靠且不跳停。

[0031] 2、优化风扇电机的性能：风扇电机的定子采用异型槽冲片设计,保证其在宽电压范围内低躁声运转；电机绕组线圈也为宽电压范围内温升设计,保证宽电压范围内正常运行；电机转子采用高可靠性材料设计、具有强过负荷能力；选择电容量相对较大的运行电容,使电机本身具有高起动转矩及超强过载能力。另外，风扇电机近似于上述压缩机的电机，它是通过电机本身的结构优化从而实现宽电压运行。因此，电机定子异型槽冲片设计、相关零件的高可靠性设计就是确保电机的宽电压运行。

[0032] 3、优化系统配置：室外机采用平行流换热器，这种方式可以降低冷媒灌注量、提高整机的换热效率、降低压缩机的排气温度、降低压缩机启动时的负载，进一步降低压缩机的最低启动及运行电压。

[0033] 下面以18K试验样机的实测数据为例，说明使用平行流换热器后的空调器整机的最低启动电压与使用普通铜管翅片换热器相比的改善效果。

[0034]普通铜管翅片换热器 平行流换热器
冷媒灌注量（Kg） 1.6 0.8
额定工况最低启动电压（V） 142 130
大冷工况最低启动电压（V） 164 152

[0035] 以上数据表明，使用平行流换热器的空调器整机最低启动电压降低了10V以上。

[0036] 4、采用先进的稳压控制技术：电路实现宽电压技术主要是通过开关电源实现的，使用开关电源可以保证控制器的电源部分在宽电压范围输入下正常工作

[0037] 下表给是以18K试验样机的宽电压实测数据（实验工况—— 室内：27℃/19℃ ； 室外：35℃/24℃）：

[0038])
℃(
度
温气回/排 1.01/79 3.31/6.38 4.51/2.08 6.31/08 2.21/1.77 6.8/3.57 3.7/8.67）A
（
流电 4 970 36 15 83 52 813
行运 .81 .01 9.8 3.8 3.8 1.9 .31
4 6 4 6 9 2
）℃(风 3.21/53. 2.21/62. 2.21/22. 2.21/62. 1.21/90. 5.11/85. 2.01/11.出 31 31 31 31 31 21 11
2 h/m
量 1 7 5 7 2 1 4
风 87 77 77 77 57 86 84
R 79 66 58 89 41 60 92
EE .1 .2 .2 .2 .3 .3 .2
）
W
（
率
功行运 0482 8581 6371 9561 1651 2451 0171
率
比 3 9 0 9 9 4 1
力能 99.0 99.0 00.1 99.0 89.0 59.0 97.0
）W
（
力
能冷 619 749 259 059 698 027 319
制 4 4 4 4 4 4 3
）V
（
压
电
行 0 0 0 0 0 0 0
运 82 42 32 22 91 71 31

[0039] 以上数据表明：空调器整机在130V时能够稳定运行，且实测制冷能力为3900W，是额定电压（230V）下的整机制冷能力的79%，制冷效果仍然非常明显。

[0040] 上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。