[发明专利]直流变频空调及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流变频空调，特别是一种直流变频空调及其控制方法。

背景技术

现有的直流变频冷暖型空调，不能同时兼顾制冷模式下的高温高制冷量需求和制热模式下的低温高制热量需求，其中很重要的原因之一是变频空调的高温制冷量受限于变频空调的控制部件里的核心器件-电源逆变模块，后面简称IPM模块，发热严重而不能高频运转，制热模式下低温制热量受限于控制部件不能让压缩机超高频运转。

解决IPM模块在制冷模式的高温环境下工作时的发热问题，通常是采用加大散热器的面积、调整散热器在风机风道中的位置等，但是因为受成本和室外机钣金结构的限制，最后大多以降低频率牺牲高温制冷量来折中处理。

解决变频空调制热模式下的低温制热量小的问题，通常是采用在室内加电辅热装置等措施，但这些措施存在安全隐患、电源使用效率低下以及制作成本偏高等问题。

目前的直流变频空调的控制器主要由以下几部分组成：遥控器+室内控制器+室外控制器。其中，遥控器主要由单片机MCU+发射信号装置组成，室内控制器主要由电源电路+单片机MCU+参数存储器+通讯、信号采样等外围电路组成；室外控制器主要由电源电路+主控芯片DSP+参数存储器+电源逆变模块+通讯、信号采样等外围电路组成。

目前，直流变频空调的压缩机控制技术主要有基于磁场定向控制FOC(Field Orient Control)原理的矢量控制技术和直接转距控制DTC(Direct Torque Control)技术，其中又以基于FOC算法的矢量控制技术为主导。

直流变频空调的最大特点就是压缩机的运行频率可以变化，其基本工作原理是室外控制器将交流输入电压整流成直流电压，然后由室外的主控芯片DSP向电源逆变模块输入空间矢量PWM(简称SVPWM)控制信号，SVPWM的全称为空间矢量脉宽调制，将直流电压逆变成频率可变的三相交流电来带动压缩机的永磁同步电机，从而实现压缩机里面的电机运行频率可变。

SVPWM里有一个很重要的参数，即PWM信号的周期，也称载波频率。目前行业里的控制器使用的载波频率范围一般在4KHz～10KHz之间，但是每一个控制器里面都只使用了一种载波频率。

结合变频空调的压缩机运行时的实际负载变化情况，SVPWM的载波频率一般等于10～20倍的压缩机电机最大电频率，通常我们取16倍。举个例子，如果采用电机为3对极的压缩机，最大要求运行频率160HZ，那么IPM模块的载波频率应该为：16×3×160＝7680HZ。IPM模块的载波频率越高，IGBT的开关损耗越大，IPM模块发热越严重。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、操作灵活、制作成本低、同时满足冷暖型直流变频空调在制冷或抽湿模式下的高温高制冷量需求和在制热模式下的低温高制热量需求、适用范围广的直流变频空调及其控制方法，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种直流变频空调，包括电源逆变模块IPM，其特征是电源逆变模块的PWM控制信号的载波频率为二种以上，载波频率与直流变频空调的工作模式相对应。

一种直流变频空调的控制方法，其特征是包括以下步骤：

步骤一，对于直流变频空调运行的不同工作模式，预先确定对应的载波频率，

步骤二，根据选定的工作模式后确定的载波频率，计算相应的压缩机的控制参数，

步骤三，将压缩机的控制参数存储在室外存储器的对应位置，

步骤四，用户开机确定直流变频空调运行的不同工作模式时，室内控制器将接收到的包括工作模式在内的开机信号发送给室外控制器，室外控制器调用室外存储器上相应位置的压缩机的控制参数来控制压缩机。

所述直流变频空调的工作模式包括制冷模式、抽湿模式和制热模式，其中，制冷模式和抽湿模式对应第一载波频率，制热模式对应第二载波频率。

所述第一载波频率的范围在2KHz～6KHz，第二载波频率的范围在6KHz～10KHz。

所述直流变频空调的工作模式还包括超低频运行模式，超低频运行模式对应第三载波频率。

为了同时满足冷暖型直流变频空调在制冷或抽湿模式下的高温高制冷量需求和在制热模式下的低温高制热量需求，本发明通过针对变频空调运行模式不同，而给电源逆变模块实施不同的载波频率，既可以解决电源逆变模块在高温环境下的高频率运转时的发热问题，又可以解决制热模式下的变频压缩机在超高频率运行不稳定的问题，大大提高变频空调舒适性。