[發明專利]直流變頻空調及其控制方法

有效

• 申請號: 201110162844.2
• 申請日: 2011-06-16
• 公開（公告）號: CN102287891A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 朱良紅;李強;羅宇華
• 申請（專利權）人: 廣東美的電器股份有限公司
• 主分類號: F24F11/00
• 分類號: F24F11/00
• 代理公司: 佛山市粵順知識產權代理事務所 44264
• 代理人: 唐強熙;鄒濤

技術領域

本發明涉及一種直流變頻空調，特別是一種直流變頻空調及其控制方法。

背景技術

現有的直流變頻冷暖型空調，不能同時兼顧制冷模式下的高溫高制冷量需求和制熱模式下的低溫高制熱量需求，其中很重要的原因之一是變頻空調的高溫制冷量受限于變頻空調的控制部件里的核心器件-電源逆變模塊，后面簡稱IPM模塊，發熱嚴重而不能高頻運轉，制熱模式下低溫制熱量受限于控制部件不能讓壓縮機超高頻運轉。

解決IPM模塊在制冷模式的高溫環境下工作時的發熱問題，通常是采用加大散熱器的面積、調整散熱器在風機風道中的位置等，但是因為受成本和室外機鈑金結構的限制，最后大多以降低頻率犧牲高溫制冷量來折中處理。

解決變頻空調制熱模式下的低溫制熱量小的問題，通常是采用在室內加電輔熱裝置等措施，但這些措施存在安全隱患、電源使用效率低下以及制作成本偏高等問題。

目前的直流變頻空調的控制器主要由以下幾部分組成：遙控器+室內控制器+室外控制器。其中，遙控器主要由單片機MCU+發射信號裝置組成，室內控制器主要由電源電路+單片機MCU+參數存儲器+通訊、信號采樣等外圍電路組成；室外控制器主要由電源電路+主控芯片DSP+參數存儲器+電源逆變模塊+通訊、信號采樣等外圍電路組成。

目前，直流變頻空調的壓縮機控制技術主要有基于磁場定向控制FOC(Field?Orient?Control)原理的矢量控制技術和直接轉距控制DTC(Direct?Torque?Control)技術，其中又以基于FOC算法的矢量控制技術為主導。

直流變頻空調的最大特點就是壓縮機的運行頻率可以變化，其基本工作原理是室外控制器將交流輸入電壓整流成直流電壓，然后由室外的主控芯片DSP向電源逆變模塊輸入空間矢量PWM(簡稱SVPWM)控制信號，SVPWM的全稱為空間矢量脈寬調制，將直流電壓逆變成頻率可變的三相交流電來帶動壓縮機的永磁同步電機，從而實現壓縮機里面的電機運行頻率可變。

SVPWM里有一個很重要的參數，即PWM信號的周期，也稱載波頻率。目前行業里的控制器使用的載波頻率范圍一般在4KHz～10KHz之間，但是每一個控制器里面都只使用了一種載波頻率。

結合變頻空調的壓縮機運行時的實際負載變化情況，SVPWM的載波頻率一般等于10～20倍的壓縮機電機最大電頻率，通常我們取16倍。舉個例子，如果采用電機為3對極的壓縮機，最大要求運行頻率160HZ，那么IPM模塊的載波頻率應該為：16×3×160＝7680HZ。IPM模塊的載波頻率越高，IGBT的開關損耗越大，IPM模塊發熱越嚴重。

發明內容

本發明的目的旨在提供一種結構簡單合理、操作靈活、制作成本低、同時滿足冷暖型直流變頻空調在制冷或抽濕模式下的高溫高制冷量需求和在制熱模式下的低溫高制熱量需求、適用范圍廣的直流變頻空調及其控制方法，以克服現有技術中的不足之處。

按此目的設計的一種直流變頻空調，包括電源逆變模塊IPM，其特征是電源逆變模塊的PWM控制信號的載波頻率為二種以上，載波頻率與直流變頻空調的工作模式相對應。

一種直流變頻空調的控制方法，其特征是包括以下步驟：

步驟一，對于直流變頻空調運行的不同工作模式，預先確定對應的載波頻率，

步驟二，根據選定的工作模式后確定的載波頻率，計算相應的壓縮機的控制參數，

步驟三，將壓縮機的控制參數存儲在室外存儲器的對應位置，

步驟四，用戶開機確定直流變頻空調運行的不同工作模式時，室內控制器將接收到的包括工作模式在內的開機信號發送給室外控制器，室外控制器調用室外存儲器上相應位置的壓縮機的控制參數來控制壓縮機。

所述直流變頻空調的工作模式包括制冷模式、抽濕模式和制熱模式，其中，制冷模式和抽濕模式對應第一載波頻率，制熱模式對應第二載波頻率。

所述第一載波頻率的范圍在2KHz～6KHz，第二載波頻率的范圍在6KHz～10KHz。

所述直流變頻空調的工作模式還包括超低頻運行模式，超低頻運行模式對應第三載波頻率。

為了同時滿足冷暖型直流變頻空調在制冷或抽濕模式下的高溫高制冷量需求和在制熱模式下的低溫高制熱量需求，本發明通過針對變頻空調運行模式不同，而給電源逆變模塊實施不同的載波頻率，既可以解決電源逆變模塊在高溫環境下的高頻率運轉時的發熱問題，又可以解決制熱模式下的變頻壓縮機在超高頻率運行不穩定的問題，大大提高變頻空調舒適性。