專利名稱：功率變換模塊及變頻空調(diào)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空調(diào)領(lǐng)域，具體地，涉及一種功率變換模塊及變頻空調(diào)器。
背景技術(shù)：
目前，家用變頻空調(diào)中已經(jīng)廣泛采用交直交變頻驅(qū)動方案，為解決該方案帶來的交流側(cè)的諧波含量大的問題，現(xiàn)有技術(shù)中一般使用在整流電路之后增加了功率因數(shù)校正電路?，F(xiàn)在的空調(diào)產(chǎn)品中多是采用分立絕緣柵雙極型晶體管IGBT+快恢復二極管+智能功率模塊來實現(xiàn)前級功率因數(shù)校正，后級連接分離變頻器逆變構(gòu)成整個變頻調(diào)速系統(tǒng)。圖I和圖2示出目前較為成熟的采用分立器件實現(xiàn)的帶有功率因數(shù)校正功能的變頻調(diào)速方案，參見圖I和圖2，此方案的較多功率器件在生產(chǎn)及裝配過程中存在一定的問 題如功率器件安裝高度統(tǒng)一及器件定位問題，為了保證安裝高度需要采用特殊的定高工裝，操作過程中嚴重影響生產(chǎn)效率；其次若安裝高度不能完全匹配，各功率器件散熱面將不在同一平面，安裝螺釘定位造成器件引腳受力變形，同時模塊散熱會受到嚴重影響，扭曲的引腳和散熱不良導致器件損壞的可能性增大；另外由于器件外形封裝的限制和電器盒機構(gòu)的影響導致功率器件引腳之間走線加長，過長的走線使線路上的寄生電感、電容增加，高速變化的電流信號使線路上產(chǎn)生較大的噪聲電壓，噪聲電壓的尖峰對器件的耐壓提出了更高的要求，同時此噪聲電壓也是較大的干擾源，擴散在整個控制器電路中，控制系統(tǒng)的抗干擾能力需要進一步加強。現(xiàn)有技術(shù)中，對于上述分立器件搭建交直交變頻電路噪聲電壓大，裝配復雜的問題，目前尚未提出有效解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種功率變換模塊及變頻空調(diào)器，用于解決分立器件搭建交直交變頻電路噪聲電壓大，裝配復雜的問題。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種變頻空調(diào)器的功率變換模塊。采用以下技術(shù)方案該變頻空調(diào)器的功率變換模塊，包括集成在同一基板上的功率因數(shù)校正電路和逆變電路，逆變電路的功率器件通過逆變驅(qū)動引腳獲取逆變驅(qū)動信號，該功率變換模塊還包括驅(qū)動保護電路，用于對逆變驅(qū)動信號進行驗證，驅(qū)動保護電路的輸入端與逆變驅(qū)動引腳連接，驅(qū)動保護電路的輸出端與逆變電路連接。進一步地,上述逆變電路包括三相逆變單元,每相逆變單元用于逆變出一相交流電源，每相逆變單元包括上橋臂功率器件和下橋臂功率器件，其中，上橋臂功率器件的第一端連接功率因數(shù)校正電路輸出的正極，下橋臂功率器件的第二端連接功率因數(shù)校正電路輸出的負極，上橋臂功率器件的第二端和下橋臂功率器件的第一端與該相的逆變輸出端連接，上橋臂功率器件的驅(qū)動端和下橋臂功率器件驅(qū)動端分別與驅(qū)動保護電路的輸出端連接。
進一步地，驅(qū)動保護電路的輸出端與上橋臂功率器件的驅(qū)動端之間和驅(qū)動保護電路的輸出端與上橋臂功率器件的驅(qū)動端之間分別設(shè)置有驅(qū)動電阻。進一步地，逆變電路使用絕緣柵極晶體管或功率金屬氧化物場效應(yīng)管作為上橋臂功率器件和下橋臂功率器件。進一步地，驅(qū)動保護電路還用于判斷上橋臂功率器件的驅(qū)動信號和下橋臂功率器件驅(qū)動信號是否同時有效，并根據(jù)判斷結(jié)果向上橋臂功率器件和下橋臂功率器件發(fā)送驅(qū)動信號。進一步地，當上橋臂功率器件的驅(qū)動信號和下橋臂功率器件驅(qū)動信號同時有效時，驅(qū)動保護電路輸出端停止輸出。進一步地，驅(qū)動保護電路還用于判斷驅(qū)動信號的強度是否超出預設(shè)的閾值，并根據(jù)判斷結(jié)果向上橋臂功率器件和下橋臂功率器件發(fā)送驅(qū)動信號。
進一步地，當驅(qū)動信號的強度超出預設(shè)的閾值時，驅(qū)動保護電路輸出端停止輸出。進一步地，驅(qū)動保護電路還用于判斷驅(qū)動信號的時序是否正確，并根據(jù)判斷結(jié)果向上橋臂功率器件和下橋臂功率器件發(fā)送驅(qū)動信號。進一步地，當驅(qū)動信號的時序出現(xiàn)錯誤時，驅(qū)動保護電路輸出端停止輸出。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供給了一種變頻空調(diào)器。該變頻空調(diào)器包括功率變換模塊，該功率變換模塊為上述任一種功率變換模塊。應(yīng)用本實施例的變頻空調(diào)器的功率變換模塊，驅(qū)動保護電路的輸入端和輸出端分別連接與逆變驅(qū)動引腳和逆變電路驅(qū)動端連接，對外部傳輸過來的驅(qū)動信號進行驗證，如果上述驅(qū)動信號滿足要求，向逆變電路驅(qū)動端傳輸該驅(qū)動信號，如果上述驅(qū)動信號不滿足驗證要求，則采取向逆變電路封鎖驅(qū)動信號，或者對驅(qū)動信號進行處理后向逆變電路發(fā)送，從而保證驅(qū)動控制器傳輸?shù)尿?qū)動信號由于受到干擾或者控制器發(fā)出的驅(qū)動信號本身出現(xiàn)嚴重問題時，斷開驅(qū)動信號，提高了功率變換模塊的工作可靠性，防止出現(xiàn)因驅(qū)動信號導致的功率變換模塊故障。同時由于功率因數(shù)校正電路和逆變電路集成設(shè)置，與傳統(tǒng)分立器件方案相比，功率器件高度集成，降低了導線上的寄生參數(shù)，噪聲電壓也大大降低；各功率器件集成在模塊內(nèi)同一基板上，提高了生產(chǎn)效率，且增強了模塊的可靠性。


構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中圖I是根據(jù)本發(fā)明背景技術(shù)所述的分立器件的變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是將圖I中功率變換模塊的部分具體示出的結(jié)構(gòu)圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的變頻空調(diào)器的功率變換模塊的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的本發(fā)明實施例的變頻空調(diào)器的功率變換模塊的三相逆變單元的示意圖。
具體實施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相
互組合。
下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的變頻空調(diào)器的功率變換模塊的示意圖，如圖3所示，該功率變換模塊10包括集成在同一基板上的功率因數(shù)校正電路11和逆變電路13，功率因數(shù)校正電路11，連接在直流輸入引腳和逆變電路13之間，用于調(diào)節(jié)功率變換模塊的功率因數(shù)；逆變電路13，連接在功率因數(shù)校正電路11和交流輸出引腳之間，用于將輸入電源轉(zhuǎn)換用于電機變頻調(diào)速的三相交流電源。逆變電路13的功率器件通過逆變驅(qū)動引腳獲取逆變驅(qū)動信號。此外本實施例的功率變換模塊10還包括驅(qū)動保護電路15，用于對逆變單元的逆變驅(qū)動信號進行驗證，其中驅(qū)動保護電路15的輸入端與逆變驅(qū)動引腳連接，驅(qū)動保護電路15的輸出端與逆變電路13連接。該功率變換模塊10集成封裝可以采用能IPM(IntelligentPower Module,智功率模塊)技術(shù)。由于逆變電路13的驅(qū)動信號是由外部控制器發(fā)出的，通過引線的方式連接，傳輸過程中有可能因干擾或控制器的輸出故障，導致驅(qū)動信號錯誤，而驅(qū)動信號的錯誤會影響整個功率變換模塊的工作可靠性，因此，本申請在功率變換模塊中設(shè)置了驅(qū)動保護電路對驅(qū)動信號進行驗證。
應(yīng)用本實施例的變頻空調(diào)器的功率變換模塊，驅(qū)動保護電路15的輸入端和輸出端分別連接與逆變驅(qū)動引腳和逆變電路13驅(qū)動端連接，對外部傳輸過來的驅(qū)動信號進行驗證，如果上述驅(qū)動信號滿足要求，向逆變電路13驅(qū)動端傳輸該驅(qū)動信號，如果上述驅(qū)動信號不滿足驗證要求，則采取向逆變電路13封鎖驅(qū)動信號，或者對驅(qū)動信號進行處理后向逆變電路13發(fā)送，從而保證驅(qū)動控制器傳輸?shù)尿?qū)動信號由于受到干擾或者控制器發(fā)出的驅(qū)動信號本身出現(xiàn)嚴重問題時，斷開驅(qū)動信號，以保護功率變換模塊，提高工作可靠性，防 止出現(xiàn)因驅(qū)動信號導致的功率變換模塊故障。變頻空調(diào)器一般使用三相變頻壓縮機，本實施例的逆變電路13可以包括三相逆變單元，每相逆變單元用于逆變出一相交流電源，圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的本發(fā)明實施例的變頻空調(diào)器的功率變換模塊的三相逆變單元的示意圖，如圖4所示,每相逆變單元包括上橋臂功率器件和下橋臂功率器件，其中，上橋臂功率器件的第一端連接功率因數(shù)校正電路11輸出的正極，下橋臂功率器件的第二端連接功率因數(shù)校正電路11輸出的負極，上橋臂功率器件的第二端和下橋臂功率器件的第一端與該相的逆變輸出端連接，上橋臂功率器件的驅(qū)動端和下橋臂功率器件驅(qū)動端分別與驅(qū)動保護電路15的輸出端連接。在圖4中，Q1、Q3、Q5為上橋臂功率器件，Q2、Q4、Q6為下橋臂功率器件，Ql和Q4組成了 U相逆變單元，Q3和Q6組成了 V相逆變單元，Q5和Q2組成了 W相逆變單元。進一步地，驅(qū)動保護電路15的輸出端與上橋臂功率器件的驅(qū)動端之間和驅(qū)動保護電路15的輸出端與上橋臂功率器件的驅(qū)動端之間分別設(shè)置有驅(qū)動電阻。在圖4中R1、R2、R3、R4、R5、R6，分別為Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的驅(qū)動電阻。逆變電路13可以使用絕緣柵極晶體管或功率金屬氧化物場效應(yīng)管作為上橋臂功率器件和下橋臂功率器件。驅(qū)動保護電路15驗證驅(qū)動信號的具體方式可以包括以下一種或幾種(I)驅(qū)動保護電路15判斷上橋臂功率器件的驅(qū)動信號和下橋臂功率器件驅(qū)動信號是否同時有效，并根據(jù)判斷結(jié)果向上橋臂功率器件和下橋臂功率器件發(fā)送驅(qū)動信號。由于上橋臂功率器件和下橋臂功率器件同時導通時，相當于整流得出的直流電源直接短路，嚴重時會引起功率模塊燒毀，為避免這種嚴重故障。驅(qū)動保護電路15判斷同相的上橋臂功率器件的驅(qū)動信號和下橋臂功率器件驅(qū)動信號是否同時有效，當出現(xiàn)同時有效致使同相的上橋臂功率器件和下橋臂功率器件同時導通的情況，驅(qū)動保護電路15封鎖外部的驅(qū)動信號，驅(qū)動保護電路15的輸出端停止輸出驅(qū)動信號，并發(fā)出相應(yīng)的提示信號。(2)驅(qū)動保護電路15判斷驅(qū)動信號的大小是否超出預設(shè)的閾值，并根據(jù)判斷結(jié)果向上橋臂功率器件和下橋臂功率器件發(fā)送驅(qū)動信號。在傳輸過程中，驅(qū)動信號有可能因干擾等原因，導致驅(qū)動信號的強度衰減，如果驅(qū)動信號的強度不夠，會導致功率器件不能按照驅(qū)動信號的指示進行動作，引起逆變錯誤。因此，驅(qū)動保護電路15可以預先設(shè)置驅(qū)動信號的強度閾值，并 判斷接收到的驅(qū)動信號的強度超出預設(shè)的強度閾值，如果超出預設(shè)范圍，可以封鎖外部的驅(qū)動信號，驅(qū)動保護電路15的輸出端停止輸出驅(qū)動信號，并發(fā)出相應(yīng)的提示信號。此外，驅(qū)動保護電路15還可以設(shè)置放大器和衰減器，如果驅(qū)動信號強度過大，對該信號進行衰減后向功率器件發(fā)送，如果驅(qū)動信號強度過小，對該信號進行放大后向功率器件發(fā)送。(3)驅(qū)動保護電路15判斷驅(qū)動信號的時序是否正確，并根據(jù)判斷結(jié)果向上橋臂功率器件和下橋臂功率器件發(fā)送驅(qū)動信號，并根據(jù)判斷結(jié)果向上橋臂功率器件和下橋臂功率器件發(fā)送驅(qū)動信號。驅(qū)動信號向多個功率器件發(fā)送驅(qū)動信號時，每個功率器件的開關(guān)時序是遵循一般的逆變控制規(guī)則的，如果收到干擾，接收到的驅(qū)動信號出現(xiàn)明顯違背時序規(guī)則的錯誤時，可以封鎖外部的驅(qū)動信號，驅(qū)動保護電路15的輸出端停止輸出驅(qū)動信號，并發(fā)出相應(yīng)的提示信號。以上驅(qū)動保護電路15的具體驗證方法可以同時使用，也可以根據(jù)實際需求選擇配置，此外，驅(qū)動保護電路15還可以包括報警信號輸出端，根據(jù)自身對驅(qū)動信號的判斷結(jié)果輸出相應(yīng)的信息。使控制器獲取到功率模塊的具體工作情況。本發(fā)明的實施例還提供了一種變頻空調(diào)器使用上述的功率變換模塊10將整流電路輸出的直流電源變換為變頻壓縮機使用的三相交流電源。應(yīng)用本實施例的變頻空調(diào)器的功率變換模塊，驅(qū)動保護電路15的輸入端和輸出端分別連接與逆變驅(qū)動引腳和逆變電路13驅(qū)動端連接，對外部傳輸過來的驅(qū)動信號進行驗證，如果上述驅(qū)動信號滿足要求，向逆變電路13驅(qū)動端傳輸該驅(qū)動信號，如果上述驅(qū)動信號不滿足驗證要求，則采取向逆變電路13封鎖驅(qū)動信號，或者對驅(qū)動信號進行處理后向逆變電路13發(fā)送，從而保證驅(qū)動控制器傳輸?shù)尿?qū)動信號由于受到干擾或者控制器發(fā)出的驅(qū)動信號本身出現(xiàn)嚴重問題時，斷開驅(qū)動信號，以保護功率變換模塊，提高工作可靠性，防止出現(xiàn)因驅(qū)動信號導致的功率變換模塊故障。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種變頻空調(diào)器的功率變換模塊，包括集成在同一基板上的功率因數(shù)校正電路和逆變電路，所述逆變電路的功率器件通過逆變驅(qū)動引腳獲取逆變驅(qū)動信號，其特征在于，還包括驅(qū)動保護電路，用于對所述逆變驅(qū)動信號進行驗證，所述驅(qū)動保護電路的輸入端與所述逆變驅(qū)動引腳連接，所述驅(qū)動保護電路的輸出端與所述逆變電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率變換模塊，其特征在于，所述逆變電路包括三相逆變單元，每相所述逆變單元用于逆變出一相交流電源，每相所述逆變單元包括 上橋臂功率器件和下橋臂功率器件，其中，所述上橋臂功率器件的第一端連接所述功率因數(shù)校正電路輸出的正極，所述下橋臂功率器件的第二端連接所述功率因數(shù)校正電路輸出的負極，所述上橋臂功率器件的第二端和所述下橋臂功率器件的第一端與該相的逆變輸出端連接，所述上橋臂功率器件的驅(qū)動端和所述下橋臂功率器件驅(qū)動端分別與所述驅(qū)動保護電路的輸出端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率變換模塊，其特征在于，所述驅(qū)動保護電路的輸出端與所述上橋臂功率器件的驅(qū)動端之間和驅(qū)動保護電路的輸出端與所述上橋臂功率器件的驅(qū)動端之間分別設(shè)置有驅(qū)動電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的功率變換模塊，其特征在于，所述逆變電路使用絕緣柵極晶體管或功率金屬氧化物場效應(yīng)管作為所述上橋臂功率器件和所述下橋臂功率器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的功率變換模塊，其特征在于，所述驅(qū)動保護電路還用于判斷所述上橋臂功率器件的驅(qū)動信號和所述下橋臂功率器件驅(qū)動信號是否同時有效，并根據(jù)判斷結(jié)果向所述上橋臂功率器件和下橋臂功率器件發(fā)送驅(qū)動信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率變換模塊，其特征在于，當所述上橋臂功率器件的驅(qū)動信號和所述下橋臂功率器件的驅(qū)動信號同時有效時，所述驅(qū)動保護電路輸出端停止輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的功率變換模塊，其特征在于，所述驅(qū)動保護電路還用于判斷所述驅(qū)動信號的強度是否超出預設(shè)的閾值，并根據(jù)判斷結(jié)果向所述上橋臂功率器件和下橋臂功率器件發(fā)送驅(qū)動信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率變換模塊，其特征在于，當所述驅(qū)動信號的強度超出預設(shè)的閾值時，所述驅(qū)動保護電路輸出端停止輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的功率變換模塊，其特征在于，所述驅(qū)動保護電路還用于判斷所述驅(qū)動信號的時序是否正確，并根據(jù)判斷結(jié)果向所述上橋臂功率器件和下橋臂功率器件發(fā)送驅(qū)動信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的功率變換模塊，其特征在于，當所述驅(qū)動信號的時序出現(xiàn)錯誤時，所述驅(qū)動保護電路輸出端停止輸出。
11.一種變頻空調(diào)器，包括功率變換模塊，其特征在于，所述功率變換模塊為權(quán)利要求I至10中任一項所述的功率變換模塊。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種功率變換模塊及變頻空調(diào)器。本發(fā)明的變頻空調(diào)器的功率變換模塊，包括集成在同一基板上的功率因數(shù)校正電路和逆變電路，逆變電路的功率器件通過逆變驅(qū)動引腳獲取逆變驅(qū)動信號，該功率變換模塊還包括驅(qū)動保護電路，用于對逆變驅(qū)動信號進行驗證，驅(qū)動保護電路的輸入端與逆變驅(qū)動引腳連接，驅(qū)動保護電路的輸出端與逆變電路連接。對外部傳輸過來的驅(qū)動信號進行驗證，如果上述驅(qū)動信號不滿足驗證要求，則采取向逆變電路封鎖驅(qū)動信號，或者對驅(qū)動信號進行處理后向逆變電路發(fā)送，從而保證驅(qū)動控制器傳輸?shù)尿?qū)動信號由于受到干擾或者本身出現(xiàn)嚴重問題時，斷開驅(qū)動信號，以保護功率變換模塊，提高了工作可靠性。
文檔編號H02M7/5387GK102801352SQ20121033253
公開日2012年11月28日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者吳少波, 文曠瑜, 薄傳海 申請人:珠海格力電器股份有限公司