一种空调器及其变频电机的制作方法

本发明涉及变频电机漏电检测技术领域，具体地说，是涉及一种空调器及其变频电机。

背景技术

空调压缩机待机状态下，由于外力的干扰或腐蚀可能会出现压机绕组或连接线接地的情况，变频器需及时识别并做出停机动作，保护器件不受损伤。

如图1所示，为现有通用的变频压缩机驱动电路，电解电容负极电位低于0（地）。假定压缩机停机时U相接地（线圈绝缘破损或动力线端子脱落），此时U0处电位为0。传统的压缩机漏电保护流程一般直接导通下桥臂或者交替导通三个下桥臂，一方面导致下桥臂应力较大，有损坏风险，另一方面，如果上桥臂先导通还会直接损坏上桥臂，必须增加退保和检测电路，增加成本。

技术实现要素：

本发明提供一种变频电机和空调器，解决了现有技术中变频电机驱动电路在不改变硬件电路的基础上，如何通过改进控制方式，降低漏电保护中器件的损坏率的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种变频电机，所述变频电机包括第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组，所述变频电机还包括驱动电路，所述驱动电路包括三相整流电路、电压采集模块、电流采集模块、电容和逆变电路，所述电压采集模块连接于所述三相整流电路的输出端，所述电容连接于所述三相整流电路的输出端，所述逆变电路连接于所述三相整流电路的输出端，所述逆变电路包括串联的第一上桥臂和第四下桥臂、串联的第二上桥臂和第五下桥臂、串联的第三上桥臂和第六下桥臂，所述第一相绕组连接于所述第一上桥臂和第四下桥臂之间，所述第二相绕组连接于所述第二上桥臂和第五下桥臂之间，所述第三相绕组连接于所述第三上桥臂和第六下桥臂之间，所述电流采集模块位于所述电容的负极与下桥臂之间，所述电机包括：

控制模块，用于输出一个脉冲开通信号至其中一个下桥臂，获取所述电流采集模块检测的电流，在所述电流采集模块检测电流超出电流设定阈值时判断所述变频电机漏电，在所述电流采集模块检测电流没有超出电流设定阈值时，用于持续输出PWM信号至接收一个脉冲开通信号的下桥臂，获取所述电压采集模块检测的电压，根据所述电压信息判断所述变频电机是否漏电。

本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：本发明变频电机包括三相绕组和驱动电路，驱动电路包括三相整流电路、电压采集模块、电流采集模块、电容和逆变电路，电压采集模块连接于三相整流电路的输出端，电容连接于三相整流电路的输出端，逆变电路连接于三相整流电路的输出端，逆变电路包括串联的第一上桥臂和第四下桥臂、串联的第二上桥臂和第五下桥臂、串联的第三上桥臂和第六下桥臂，第一相绕组连接于第一上桥臂和第四下桥臂之间，第二相绕组连接于第二上桥臂和第五下桥臂之间，第三相绕组连接于第三上桥臂和第六下桥臂之间，电流采集模块位于电容的负极与下桥臂之间，控制模块用于输出一个脉冲开通信号至其中一个下桥臂，获取电流采集模块检测的电流，在电流采集模块检测电流超出电流设定阈值时判断变频电机漏电。因而，本发明仅输入一个脉冲开通信号至下桥臂，缩短导通时间，本发明利用电机绕组、下桥臂开关管、上桥臂反并联二极管形成的BOOST电路，通过检测母线电压的方式实现漏电保护，这种检出方法器件应力极低，减小器件损坏率，无需增加硬件电路，节约成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。

图1为通用的变频压缩机驱动电路图。

图2为本发明实施例变频电机的驱动电路图。

图3为本发明实施例变频电机的漏电检测流程图。

具体实施方式

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。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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。

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。

变频电机在待机状态下，由于外力的干扰或腐蚀可能会出现电机绕组或连接线接地的情况，变频器需及时识别并做出停机动作，保护器件不受损伤。

在变频电机驱动保护测试中，在测试漏电保护时发现变频器报警之前，母线电压有较大幅度升高。分析电路发现是由于变频器启动时为了给自举电容充电，会将变频器的下桥壁分别导通，在压缩机其中一相漏电的情况下，下桥壁IGBT、压机绕组、变频器上桥臂续流二极管构成了一个BOOST电路，将母线电容的电压抬升。由此想到，可以将此处的电参数变化纳入控制系统，以实现漏电保护的控制。与现有漏电保护相比，能够减少器件应力，提高保护的成功率，避免增加硬件。

一种变频电机，包括三相绕组和驱动电路，三相绕组包括第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组。

其中，三相绕组为U相绕组、V相绕组、W相绕组，第一相绕组为U相绕组或者V相绕组或者W相绕组，第二相绕组和第三相绕组分别与剩下两相绕组相对应。

如图2所示，本实施例中，以第一相绕组为U相绕组、第二相绕组为V相绕组、第三相绕组为W相绕组为例进行说明。

驱动电路包括三相整流电路、电压采集模块、电流采集模块、电容C和逆变电路。

电压采集模块连接于三相整流电路的输出端，用于采集母线电压。

电容C连接于所述三相整流电路的输出端。

逆变电路连接于所述三相整流电路的输出端。

逆变电路包括串联的第一上桥臂和第四下桥臂、串联的第二上桥臂和第五下桥臂、串联的第三上桥臂和第六下桥臂，第一上桥臂包括并联的晶体管Q1和二极管，第二上桥臂包括并联的晶体管Q2和二极管，第三上桥臂包括并联的晶体管Q3和二极管，第四下桥臂包括并联的晶体管Q4和二极管，第五下桥臂包括并联的晶体管Q5和二极管，第六下桥臂包括并联的晶体管Q6和二极管。

第一相绕组（U相绕组）连接于第一上桥臂和第四下桥臂之间。

第二相绕组（V相绕组）连接于第二上桥臂和第五下桥臂之间。

第三相绕组（W相绕组）连接于第三上桥臂和第六下桥臂之间。

电流采集模块位于电容C的负极与下桥臂之间。

本实施例的目的是在不改变硬件电路的基础上，通过改进控制方式，降低漏电保护中器件的损坏率。

电机还包括控制模块。

控制模块用于输出一个脉冲开通信号至其中一个下桥臂，获取电流采集模块检测的电流，在电流采集模块检测电流超出电流设定阈值时判断变频电机漏电。

其中，脉冲开通信号的宽度需要满足接收脉冲开通信号的下桥臂短路时的瞬时峰值电流不超过其IFM参数最大额定值。IFM参数为下桥臂的晶体管IGBT对应的规格书中规定的最大额定值。

由于电流的上升有一个过程，通过控制脉冲开通信号的宽度，保证桥臂上的器件不被损坏。

优选的，脉冲开通信号的宽度一般在5us到50us之间。

电流设定阈值大于变频电机正常工作时电流采集模块检测的正常电流值小于变频电机的退磁电流。

本实施例采用新的控制逻辑，电机启动前给下桥臂窄脉冲控制信号，缩短导通时间，配合电流采集模块能够实现漏电保护，并减少下桥臂应力。

以U相绕组接地为例进行说明：

U相绕组接地时，U0处电位为0（GND），电容C负极电位低于0（地）。由控制模块给Q4一个脉冲开通信号，此时，会有电流由U0流向电容C负极并被电流采集模块捕捉，控制模块接收到电流采集模块传回的信息并判断电流超过设定阈值，停机并报警漏电。由于Q4导通时间极短，器件应力可控。

控制模块用于在电流采集模块检测电流没有超出电流设定阈值时，持续输出PWM信号至接收一个脉冲开通信号的下桥臂，获取电压采集模块检测的电压，根据电压信息判断变频电机是否漏电。

具体的，在电压采集模块检测的电压超出电压设定阈值时判断变频电机漏电。

控制模块判断所述电压采集模块检测的电压超出电压设定阈值时的响应为ms级，可以避免电容C两端电压过高形成击穿，保护电容C。

其中，电压设定阈值小于等于电容的耐压值，以进一步保护电容C。

以U相绕组没有接地、V相绕组接地为例进行说明：

V相绕组接地时，V0处电位为0（GND），电容C负极电位低于0（地）。由控制模块给Q4一个脉冲开通信号，此时，会有电流由U0流向电解电容负极并被电流采集模块捕捉，控制模块接收到电流采集模块传回的信息并判断电流没超过设定阈值，控制模块向Q4持续输出PWM信号，此时Q4、U相绕组、Q1反并联二极管形成了BOOST电路，BOOST电路原理：Q4开通时，电流流经V0→V相绕组→U相绕组→Q4→电容C负极给U相绕组（电感）充电；Q4关闭时，电流流经U相绕组→Q1反并联二极管→电容C正极，此时U相绕组与三相整流电路同时给电容C充电，将电容C电压抬升。电压采集模块检测到母线电压超出电压设定阈值，将信息传给控制模块，停机并报警漏电。整个过程上不会对相关器件造成过应力。

本实施例利用电机绕组、下桥臂开关管、上桥臂反并联二极管形成的BOOST电路，通过检测母线电压的方式实现漏电保护，这种检出方法器件应力极低。在不增加器件应力的情况下实现漏电保护功能，且不增加制造成本。

U相绕组没有接地、W相绕组接地的检测方法，U相绕组没有接地、V相绕组接地、W相绕组接地的检测方法与U相绕组没有接地、V相绕组接地的检测方法相同，此处不再赘述。

进一步的，为了避免采用电压设定阈值的判断方式对电容C造成击穿，优选采用计算电压上升率的方式，可以进行提前预判。具体的，控制模块用于在电流采集模块检测电流没有超出电流设定阈值时，持续输出PWM信号至接收一个脉冲开通信号的下桥臂，获取电压采集模块检测的电压，计算电压上升率，在电压上升率超出电压上升率设定阈值时判断变频电机漏电。其中，电压上升率阈值为事先确定的。

控制模块用于对变频电机漏电进行逐相检测，当然，对三相绕组的检测顺序不做限制。

控制模块用于输出一个脉冲开通信号至第四下桥臂，获取电流采集模块检测的电流，在电流采集模块检测电流超出电流设定阈值时判断变频电机漏电；在电流采集模块检测电流没有超出电流设定阈值时，持续输出PWM信号至第四下桥臂，获取电压采集模块检测的电压，在电压采集模块检测的电压超出电压设定阈值或者电压上升率超出电压上升率设定阈值时判断变频电机漏电；

或者，控制模块用于输出一个脉冲开通信号至第五下桥臂，获取电流采集模块检测的电流，在电流采集模块检测电流超出电流设定阈值时判断变频电机漏电；在电流采集模块检测电流没有超出电流设定阈值时，持续输出PWM信号至第五下桥臂，获取电压采集模块检测的电压，在电压采集模块检测的电压超出电压设定阈值或者电压上升率超出电压上升率设定阈值时判断变频电机漏电；

或者，控制模块用于输出一个脉冲开通信号至所述第六下桥臂，获取判断所述变频电机漏电；在电流采集模块检测电流没有超出电流设定阈值时，持续输出PWM信号至第六下桥臂，获取电压采集模块检测的电压，在电压采集模块检测的电压超出电压设定阈值或者电压上升率超出电压上升率设定阈值时判断变频电机漏电；

在电压采集模块检测的电压没有超出电压设定阈值时，判断变频电机不漏电。

如图3所示，变频电机的漏电检测方法包括如下步骤：

S1、开始。

S2、给Q4一个脉冲开通信号。

S3、判断电流采集模块采集的电流是否超过电流设定阈值，若是，进入步骤S6，否则，进入步骤S4。

S4、向Q4持续输出PWM信号。

S5、判断电压采集模块采集的电压是否超过电压设定阈值，若是，进入步骤S6，否则，进入步骤S7。

S6、停机报警，进入步骤S7。

S7、结束。

上述实施例首先对U相进行检测，再对V、W相进行检测。

当然，在一些实施例中，还可先对V相进行检测，再对U、W相进行检测：在步骤S2中，给Q5一个脉冲开通信号，在步骤S4中，向Q5持续输出PWM信号。

在另外一些实施例中，还可先对W相进行检测，再对U、V相进行检测：在步骤S2中，给Q6一个脉冲开通信号，在步骤S4中，向Q6持续输出PWM信号。

一种空调器，空调器包括上述的变频电机，上述的变频电机应用于压缩机。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。