空调室外机及空调器

摘要

本发明公开了空调室外机及空调器，该空调室外机包括：压缩机；IPM，其为压缩机提供交流电；PFC电路，其输出端与IPM的输入端连接；整流电路，其输出直流电至PFC电路；电流采样单元，其用于采样PFC电路的输入电流；控制单元，其根据所采样的输入电流获取输入检测电流，且根据输入检测电流和预设输入电流限值控制调节用于压缩机的频率；其中预设输入电流限值与室外环境温度呈负相关。本发明通过考虑室外环境温度对PFC电路输入电流的影响，控制调整压缩机的频率，实现降低电路中发热期间的温度及输入电流的目的，从而提高PFC电路及压缩机工作可靠性。

权利要求

1.一种空调室外机，其特征在于，包括：

压缩机；

IPM，其为所述压缩机提供交流电；

PFC电路，其输出端与所述IPM的输入端连接；

整流电路，其输出直流电至所述PFC电路；

电流采样单元，其用于采样所述PFC电路的输入电流；

控制单元，其根据所采样的输入电流获取输入检测电流，且根据所述输入检测电流和预设输入电流限值控制调节用于所述压缩机的频率；

温度获取单元，其用于实时获取室外环境温度；

温度采样单元，其用于实时采样所述室外环境温度，利用所述温度采样单元将室外环境温度从模拟信号转换为数字信号；

通过查询数据表，所述控制单元根据转换后的室外环境温度获取对应的预设输入电流限值，具体为：判断实时采样的室外环境温度与各组数据中室外环境温度的大小；

若实时采样的室外环境温度小于任一组数据中的室外环境温度，获取所述实时采样的室外环境温度对应的预设输入电流限值为最小室外环境温度对应的预设输入电流值；

若实时采样的室外环境温度大于任一组数据中的室外环境温度，获取所述实时采样的室外环境温度对应的预设输入电流限值为最大室外环境温度对应的预设输入电流值；

若实时采样的室外环境温度位于相邻组数据中两个室外环境温度之间，利用线性插值获取所述实时采样的室外环境温度对应的预设输入电流限值；

其中所述数据表中包括不同的多组数据，每组数据包括室外环境温度和对应的预设输入电流值，各组数据中室外环境温度按顺序排序，且相邻两组数据在同一条直线上；

其中所述预设输入电流限值与室外环境温度呈负相关。

2.根据权利要求1所述的空调室外机，其特征在于，所述预设输入电流限值包括第一预设输入电流限值、第二预设输入电流限值和第三预设输入电流限值；

所述第二预设输入电流限值为所述第一预设输入电流限值的第一百分比；

所述第三预设输入电流限值为所述第一预设输入电流限值的第二百分比；

所述第一百分比大于所述第二百分比。

3.根据权利要求2所述的空调室外机，其特征在于，所述控制单元根据所述输入检测电流、第一预设输入电流限值、第二预设输入电流限值和第三预设输入电流限值控制调节用于所述压缩机的频率，具体为：在所述输入检测电流大于等于所述第一预设输入电流限值时，所述控制单元对所述压缩机强制降频；

在所述输入检测电流大于等于所述第二预设输入电流限值且小于所述第一预设输入电流限值时，所述控制单元禁止所述压缩机升频；

在所述输入检测电流大于等于所述第三预设输入电流限值且小于所述第二预设输入电流限值时，所述控制单元控制允许所述压缩机升频；

在所述输入检测电流小于所述第三预设输入电流限值时，所述控制单元对所述压缩机解除强制降频。

4.根据权利要求1所述空调室外机，其特征在于，所述输入检测电流为所述电流采样单元采样后的输入电流的平均值；

所述室外环境温度的采样时间与所述电流采样单元的采样时间相同。

5.根据权利要求1所述的空调室外机，其特征在于，所述控制单元包括：频率控制模块，其根据所述输入检测电流和预设输入电流限值输出调制波频率；

PWM驱动模块，其接收所述调制波频率，控制调整输出至所述IPM的PWM脉冲信号。

6.一种空调器，其特征在于，所述空调器包括：如权利要求1至5中任一项所述的空调室外机。

说明书

空调室外机及空调器

技术领域

[0001] 本发明涉及空调器技术领域，尤其涉及一种空调室外机及空调器。

背景技术

[0002] 变频空调普遍增加了功率因数校正（Power Factor Correction，PFC）控制技术，以便提高功率因数，同时调节谐波电流，减少空调对电网的影响。

[0003] 在PFC电路中IGBT损耗较大时，IGBT的发热也较大，若不及时进行有效控制会降低IGBT寿命，严重的会导致IGBT损坏。

[0004] 另外，采用智能功率模块IPM对空调室外机中压缩机进行变频控制时，如果空调器负荷加大不能及时控制PFC电路的输入电流，也会造成输入电流过冲而对PFC电路中功率器
件有较大的冲击，严重的会损坏功率器件。

发明内容

[0005] 本发明的目的之一在于提供一种空调室外机，通过考虑室外环境温度对PFC电路输入电流的影响，控制调整压缩机的频率，实现降低电路中发热期间的温度及输入电流的
目的，从而提高PFC电路及压缩机工作可靠性。

[0006] 为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

[0007] 本申请涉及一种空调室外机，其特征在于，包括：

[0008] 压缩机；

[0009] IPM，其为所述压缩机提供交流电；

[0010] PFC电路，其输出端与所述IPM的输入端连接；

[0011] 整流电路，其输出直流电至所述PFC电路；

[0012] 电流采样单元，其用于采样所述PFC电路的输入电流；

[0013] 控制单元，其根据所采样的输入电流获取输入检测电流，且根据所述输入检测电流和预设输入电流限值控制调节用于所述压缩机的频率；

[0014] 其中所述预设输入电流限值和室外环境温度呈负相关。

[0015] 在本申请中，所述预设输入电流限值包括第一预设输入电流限值、第二预设输入电流限值和第三预设输入电流限值；

[0016] 所述第二预设输入电流限值为所述第一预设输入电流限值的第一百分比；

[0017] 所述第三预设输入电流限值为所述第一预设输入电流限值的第二百分比；

[0018] 所述第一百分比大于所述第二百分比。

[0019] 在本申请中，所述控制单元根据所述输入检测电流、第一预设输入电流限值、第二预设输入电流限值和第三预设输入电流限值控制调节用于所述压缩机的频率，具体为：

[0020] 在所述输入检测电流大于等于所述第一预设输入电流限值时，所述控制单元对所述压缩机强制降频；

[0021] 在所述输入检测电流大于等于所述第二预设输入电流限值且小于所述第一预设输入电流限值时，所述控制单元禁止所述压缩机升频；

[0022] 在所述输入检测电流大于等于所述第三预设输入电流限值且小于所述第二预设输入电流限值时，所述控制单元控制允许所述压缩机升频；

[0023] 在所述输入检测电流小于所述第三预设输入电流限值时，所述控制单元对所述压缩机解除强制降频。

[0024] 在本申请中，所述第二预设输入电流限值为所述第一预设输入电流限值的90%，所述第三预设输入电流限值为所述第一预设输入电流限值的80%。

[0025] 在本申请中，所述空调室外机还包括：

[0026] 温度获取单元，其用于实时获取室外环境温度；

[0027] 温度采样单元，其用于实时采样所述室外环境温度；

[0028] 所述控制单元根据采样后的室外环境温度获取对应的预设输入电流限值。

[0029] 在本申请中，通过查询数据表，所述控制单元根据采样后的室外环境温度获取对应的预设输入电流限值，具体为：

[0030] 判断实时采样的室外环境温度与各组数据中室外环境温度的大小；

[0031] 若实时采样的室外环境温度小于任一组数据中的室外环境温度，获取所述实时采样的室外环境温度对应的预设输入电流限值为最小室外环境温度对应的预设输入电流值；

[0032] 若实时采样的室外环境温度大于任一组数据中的室外环境温度，获取所述实时采样的室外环境温度对应的预设输入电流限值为最大室外环境温度对应的预设输入电流值；

[0033] 若实时采样的室外环境温度位于相邻组数据中两个室外环境温度之间，利用线性插值获取所述实时采样的室外环境温度对应的预设输入电流限值；

[0034] 其中所述数据表包括不同的多组数据，每组数据包括室外环境温度和对应的预设输入电流值，各组数据中室外环境温度按顺序排序，且相邻两组数据在同一条直线上。

[0035] 在本申请中，所述输入检测电流为所述电流采样单元采样后的输入电流的平均值；

[0036] 所述室外环境温度的采样时间与所述电流采样单元的采样时间相同。

[0037] 在本申请中，所述控制单元包括：

[0038] 频率控制模块，其根据所述输入检测电流和预设输入电流限值控制调节调制波频率；

[0039] PWM驱动模块，其接收所述调制波频率，控制调整输出至所述IPM的PWM脉冲信号。

[0040] 本申请还涉及一种空调器，其特征在于，所述空调器包括如上所述的空调室外机。

[0041] 本申请涉及的空调室外机，考虑室外环境温度对PFC电路中发热器件的影响，设定三个预设输入电流限值对输入检测电流进行限制，控制调整压缩机的频率，实现降低电路
中发热器件的温度及输入电流的目的，从而提高PFC电路及压缩机工作可靠性。

[0042] 本申请还涉及一种空调器，包括如上所述的空调室外机。

[0043] 本申请空调器，通过对PFC电路的输入电流进行限制，并控制调整压缩机的运行频率，以达到减小输入电流、降低输入电路中器件发热的目的。

[0044] 结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

[0045] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域
普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0046] 图1是本发明提出的空调室外机一实施例的电气原理图；

[0047] 图2是本发明提出的空调室外机一实施例中室外环境温度与预设输入电流限值之间的关系图；

[0048] 图3是本发明提出的空调室外机一实施例中输入检测电流、预设输入电流限值及压缩机M频率之间的关系控制图。

具体实施方式

[0049] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0050] 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在本发明的描述中，需要理解的是，术语
“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描
述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，
因此不能理解为对本发明的限制。

[0051] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对
于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在上
述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示
例中以合适的方式结合。

[0052] 术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含
地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或
两个以上。

[0053] [空调器的基本运行原理]

[0054] 空调的制冷循环包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。制冷循环包括一系列过程，涉及压缩、冷凝、膨胀和蒸发，并向已被调节和热交换的空气供应制冷剂。

[0055] 压缩机压缩处于高温高压状态的制冷剂气体并排出压缩后的制冷剂气体。所排出的制冷剂气体流入冷凝器。冷凝器将压缩后的制冷剂冷凝成液相，并且热量通过冷凝过程
释放到周围环境。

[0056] 膨胀阀使在冷凝器中冷凝的高温高压状态的液相制冷剂膨胀为低压的液相制冷剂。蒸发器蒸发在膨胀阀中膨胀的制冷剂，并使处于低温低压状态的制冷剂气体返回到压
缩机。蒸发器可以通过利用制冷剂的蒸发的潜热与待冷却的材料进行热交换来实现制冷效
果。在整个循环中，空调器可以调节室内空间的温度。

[0057] 空调室外机是指包括制冷循环的压缩机的部分以及包括室外热交换器，空调室内机包括室内热交换器，并且膨胀阀可以提供在空调室内机或室外机中。

[0058] 室内热交换器和室外热交换器用作冷凝器或蒸发器。当室内热交换器用作冷凝器时，空调器用作制热模式的加热器，当室内热交换器用作蒸发器时，空调器用作制冷模式的
冷却器。

[0059] [空调器]

[0060] 在本申请中，空调器主要涉及空调室外机。

[0061] 参见图1，空调室外机主要涉及压缩机M、IPM（Intelligent Power Module，智能功率模块）10、PFC电路20、整流电路30、电流采样单元40和控制单元50。

[0062] 利用IPM 10对压缩机M进行变频控制，是变频控制中常规技术手段，本文不做过多介绍。

[0063] 空调器的供电装置可以包括PFC电路20、整流电路30和电解电容E1。

[0064] 整流电路

[0065] 整流电路30的输入端与单相交流电源AC相连，整流电路30用于将单相交流电源AC提供的单相交流电进行整流以获取整流后的直流电。

[0066] 整流电路30为四个二极管构成的单相桥式整流桥。

[0067] PFC电路

[0068] PFC电路20连接在整流电路30的输出端和电解电容E1之间，PFC电路20用于对电源进行功率因数校正。

[0069] 电解电容E1与负载并联，其中，负载可指压缩机M，采用IPM对压缩机进行变频控制。

[0070] 即，单相交流电源AC经过整流电路30的不可控全波整流后，再经过PFC电路20，输出接到大容量的电解电容E1，进而为负载供电。

[0071] 需要说明的是，PFC电路20可采用升压的boost拓扑结构，当然，也可采用不具有升压功能的PFC电路。

[0072] 参见图1，其中示出了PFC电路20的结构。

[0073] 整流电路30具有直流侧正极和直流侧负极。

[0074] PFC电路20包括电感L1、开关管IGBT Q1和二极管D1。

[0075] 整流电路30的直流侧正极连接电感L1的一端，电感L1的另一端分为两路。

[0076] 一路连接至开关管Q1的集电极，另一路连接至二极管D1的阳极。

[0077] 二极管D1的阴极为PFC电路20的输出端，电解电容E1连接在二极管D1的阴极与地之间。

[0078] PFC电路20的工作原理为：电感L1在开关管Q1导通时储存能量，在开关管Q1截止时将储存的能量通过二极管D1给大容量的电解电容E1充电，该电解电容E1能够输出平滑化且
稳定化的母线电压Vdc。

[0079] 整流电路30和电解电容E1均是配合PFC电路20使用的。

[0080] PFC电路20在对电源进行功率因数校正的同时还可对整流后的直流电进行升压处理，以给电解电容E1提供稳定的直流电压。

[0081] 电流采样单元

[0082] PFC电路20的输入电流Ia（c 为瞬时值）可以通过电流采样单元40采样获取到。

[0083] 参见图1，电流采样单元40采用串接在PFC电路20中的输入电流采样电阻R1，输入电流采样电阻R1的一端与开关管Q1的发射极连接，另一端分别与整流电路30的直流侧负极
连接。

[0084] 电流采样单元40采样获取到的数字电流值可以发送至控制单元50。

[0085] 通过控制单元50中的计算单元53可以计算采样后的Iac的平均值，作为输入检测电流。

[0086] 控制单元

[0087] 预设输入电流限值与室外环境温度相关。

[0088] 若输入电流越大，室外环境温度越大，则电路中发热器件产生的热量就会越大，因此，为了降低发热器件所产生的热量，则在室外环境温度大时，设定对应的预设输入电流限
值小，以限制输入电流。

[0089] 因此，预设输入电流限值与室外环境温度呈负相关。

[0090] 即，若室外环境温度大，则预设输入电流限值小；若室外环境温度小，则预设输入电流限值大。

[0091] 控制单元50根据输入检测电流和预设输入电流限值控制调整压缩机M的运行频率。

[0092] 在输入检测电流大于等于预设输入电流限值时，表示PFC电路20当前的输入电流过大，此时应该限制压缩机M的运行频率，控制单元50控制压缩机M降频。

[0093] 可以将压缩机M的频率降低至一定范围内保持。

[0094] 在输入检测电流小于预设输入电流限值时，表示PFC电路20当前的输入电流较小，不应再降低压缩机M的频率，此时控制单元50对压缩机M可以升频。

[0095] 可以在将压缩机M的频率升高至一定范围内保持。

[0096] 为了更好地对压缩机M进行变频控制，对输入检测电流分区间限制，以便更精细地控制压缩机M。

[0097] 预设输入电流限值包括第一预设输入电流限值I1、第二预设输入电流限值I2和第三预设输入电流限值I3。

[0098] 记：第一预设输入电流限值I1＞第二预设输入电流限值I2＞第三预设输入电流限值I3。

[0099] 例如，可以设定：I2=90%*I1，I3=80%*I1。

[0100] 当然，根据I1、I2和I3的大小可以设定三者之间的其他比例关系。

[0101] 在输入检测电流大于等于第一预设输入电流限值I1时，表示PFC电路20当前的输入电流过大，此时应该限制压缩机M的运行频率，控制单元50控制压缩机M强制降频。

[0102] 在输入检测电流大于等于第二预设输入电流限值I2且小于第一预设输入电流限值I1时，控制单元50禁止压缩机升频，例如，保持当前运行频率或降低频率。

[0103] 在输入检测电流大于等于第三预设输入电流限值I3且小于第二预设输入电流限值I2时，控制单元50控制允许压缩机M升频。

[0104] 在输入检测电流小于第三预设输入电流限值I3时，表示PFC电路20当前的输入电流较小，不应再降低压缩机M的频率，此时控制单元50对压缩机M解除强制降频。

[0105] <数据库>

[0106] 对应室外环境温度，设定预设输入电流限值，两者关系为负相关。

[0107] 针对于多个不同的室外环境温度T外，则可以对应设置多个预设输入电流限值I限值。，以形成具有不同的多组数据的数据库。

[0108] 即，数据库包括例如（T外1，I限值1）、（T外2，I限值2）......（T外i，I限值i）......（T外n，I限值n）。

[0109] 该数据库的建立需要前期设置好，可通过实验测试获取到。

[0110] 其中T外1、T外2、......、T外i、......、T外n分别表示不同的室外环境温度且按顺序排序，例如，按照从小到大的顺序排序。

[0111] I限值1、I限值2、...... 、I限值i、......、I限值n分别表示不同的室外环境温度对应的预设输入电流限值。

[0112] 在本申请中，以四组数据为例进行说明。

[0113] 参见图2，四组数据为（T外1，I限值1）、（T外2，I限值2）、（T外3，I限值3）及（T外4，I限值4）。

[0114] 需要说明的是，相邻两组数据在同一条直线上。

[0115] 即，（T外1，I限值1）、（T外2，I限值2）在同一条直线上，（T外2，I限值2）、（T外3，I限值3）在同一条直线上，（T外3，I限值3）及（T外4，I限值4）在同一条直线上，且此三条直线斜率可不同。

[0116] <室外环境温度的获取>

[0117] 室外环境温度通过温度获取单元（未示出，例如温度传感器）获取到。

[0118] 温度传感器获取到的室外环境温度为模拟信号，因此，还需要利用温度采样单元（未示出）将模拟信号转换为数字信号，以供控制单元50使用。

[0119] 温度采样单元的采样时间与电流采样单元40的采样时间相同。

[0120] 在一段时间内，室外环境温度基本不会变化，因此，可以使用一段时间内所采样的室外环境温度的平均值，也可以选择使用某一时刻下的采样值。

[0121] <预设输入电流限值的获取>

[0122] 根据数据库和实时获取的室外环境温度T'外，获取该室外环境温度T'外对应预设输入电流限值I'限值。

[0123] 首先，比较室外环境温度T'外和数据库中的室外环境温度T外1、T外2、T外3及T外4的大小。

[0124] 若T'外小于T外（1 即，小于T外1、T外2、T外3及T外4中任一个)，则设定T'外对应的预设输入电流限值I'限值为T外1对应的I限值1。

[0125] 若T'外等于T外1、T外2、T外3及T外4中任一个，例如T外2，则设定T'外对应的预设输入电流限值I'限值为等于T外2对应的I限值2。

[0126] 若T'外大于T外（4 即，大于T外1、T外2、T外3及T外4中任一个），则设定T'外对应的预设输入电流限值I'限值为等于T外4对应的I限值4。

[0127] 若T'外位于相邻组数据中两个室外环境温度，例如T外2和T外3之间，则利用线性插值的方式获取T'外对应的预设输入电流限值I'限值。

[0128] 即，I'限值= I限值2‑ (T'外‑ T外2)*(I限值2‑I限值3)/( T外3‑ T外2)。

[0129] 由此，可以得到实际获取到的室外环境温度T'外对应的实际的预设输入电流限值I'限值。

[0130] 据此，可以根据输入检测电流和实际的预设输入电流限值I'限值来进行压缩机M变频控制。

[0131] 参考图3，其示出了输入检测电流、预设输入电流限值及压缩机M频率之间的控制关系图。

[0132] 其中，预设输入电流限值包括第一预设输入电流限值I'限值、第二预设输入电流限值90%*I'限值和第三预设输入电流限值80%*I'限值。

[0133] 图3中示出了不同的实际室外环境温度（即，T'外1、T'外2、T'外3及T'外4）下的控制方式.

[0134] 由于每个室外环境温度下的控制方式是相同的，因此，仅以在室外环境温度T'外1下的控制方式为例进行说明。

[0135] 假设，以与如上根据室外环境温度T'外获取到对应的实际的预设输入电流限值I'限值的方式相同的方式，已获取到T'外1对应的I'限值1。（记为I1'）

[0136] 在输入检测电流大于等于I'限值（1 记为I1'）时，控制单元50控制压缩机M强制降频。

[0137] 在输入检测电流大于等于90%*I'限值（1 记为I2'）且小于I'限值1时，控制单元50禁止压缩机升频，例如，保持当前运行频率或降低频率。

[0138] 在输入检测电流大于等于80%*I'限值（1 记为I3'）且小于90%* I'限值1时，控制单元50控制允许压缩机M升频。

[0139] 在输入检测电流小于90%*I'限值1时，此时控制单元50对压缩机M解除强制降频。

[0140] 因此，根据实时获取到的T'外对应获取I'限值，则可以根据输入检测电流与I'限值之间的关系，即，考虑输入电流和室外环境温度的因素对电路中发热器件的影响，控制调整压缩
机M的频率，实现降低电路中发热器件的温度及输入电流的目的，从而提高PFC电路20及压
缩机M的工作可靠性。

[0141] 再参见图1，控制单元50可以包括频率控制模块51和PWM驱动模块52。

[0142] 频率控制模块51接收输入检测电流各预设输入电流限值I'限值，控制调节调制波频率。

[0143] PWM驱动模块52接收频率控制模块51输出的调制波频率，并通过PWM驱动模块52驱动输出PWM脉冲信号，该PWM脉冲信号为控制IPM 10中开关管导通/截止的脉冲信号，以此来
调节压缩机M的运行频率。

[0144] 将如上所述的空调室外机应用在空调器，这样，由于通过考虑室外环境温度对发热器件的影响以及对输入电流进行限制，实现PFC电路20及压缩机M的工作可靠性，从而提
高空调器的工作可靠性。

[0145] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施
例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替
换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。