一种定频冰箱压缩机电子式启动器及启动控制方法

技术领域

本发明涉及定频冰箱压缩机技术领域，特别是涉及一种定频冰箱压缩机电子式启动器及启动控制方法。

背景技术

制冷设备中的定频冰箱压缩机，其电气部分主要包括热敏电阻PTC启动器以及由一个启动绕组和一个运行绕组组成的定子，驱动定频冰箱压缩机启动回路包括热敏电阻PTC启动器和与之串联的启动绕组。

现有技术热敏电阻PTC启动器属于正温度系数热敏电阻，简称PTC热敏电阻或热敏电阻PTC，其芯片客观上存在着在长时间大电流(启动电流)冲击下难以避免出现芯片碎裂情况所导致内部拉弧、甚至起火的隐患。

启动绕组的电流随热敏电阻PTC启动器其阻值的增加而逐渐变小，虽然在常温下的热敏电阻PTC启动器处于小阻值状态，但当压缩机启动时因电流热效应，导致热敏电阻PTC启动器在短时间内温度升高，阻值往往是伴随热敏电阻PTC启动器自身芯片的温度变化而变化的，相应地导致通过启动绕组的电流大小(启动电流衰减)和通电时间不可控，从而影响定频冰箱压缩机的顺利启动及启动性能。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种定频冰箱压缩机电子式启动器及启动控制方法。

作为本发明的第一方面，提供了一种定频冰箱压缩机电子式启动器，包括并联在交流电源两端的整流电路和用于与定频冰箱压缩机的绕组相连接的第一双向可控硅，绕组公共端与交流火线连接，运行绕组端与交流零线连接，整流电路顺次连接DC/DC降压电路和主控MCU，主控MCU的输出端包括第一输出脚，该第一输出脚通过第一光电隔离电路连接至第一双向可控硅的触发极，第一双向可控硅的第一极连接启动绕组端而其第二极则与交流零线连接，第一双向可控硅的两端并联第一吸收电路，第一双向可控硅根据接收自第一输出脚的PWM开关信号控制定频冰箱压缩机顺利启动。

本定频冰箱压缩机电子式启动器还包括第二光电隔离电路、第二双向可控硅和第二吸收电路，主控MCU的输出端由第一输出脚和第二输出脚组成，其中，第二双向可控硅的第一极先接交流火线而其第二极则与绕组公共端连接；第二输出脚通过第二光电隔离电路连接至第二双向可控硅的触发极，第二吸收电路并联在该第二双向可控硅的两端。

根据本发明的第二方面，提供一种定频冰箱压缩机电子式启动控制方法，应用于定频冰箱压缩机电子式启动器中，所述方法包括：由主控MCU其电路内生形成PWM波，在执行启动时刻起的时间段内，通过调节此PWM波的占空比来调节启动绕组的电流及通电时间，直至定频冰箱压缩机达到额定转速时主控MCU输出一关断PWM波的信号。

进一步地，定频冰箱压缩机电子式启动控制方法还包括：由主控MCU其电路内生形成PWM波，通过调节该PWM波的占空比来调节定频冰箱压缩机的输入电流、通电时间，使得定频冰箱压缩机实现可降压启动与开关保护。

本发明具有如下有益效果：

在启动开始及完成启动的过程中，采用可调占空比的PWM波控制方式来替代传统的热敏电阻PTC的芯片，实现了对启动绕组的电流大小及通电时间精准控制，不但能有效调节定频冰箱压缩机的启动力矩，而且由于启动响应快速，就能在短时间内达成额定转速，从而改善了压缩机的启动性能。其中，

采用由主控MCU其电路产生控制所需要的占空比可调的PWM波，主控MCU其第一输出脚输出的PWM开关信号经第一光电隔离电路用于控制第一双向可控硅的开通和关断时间；

采用第一双向可控硅和第一光电隔离电路替代了传统热敏电阻PTC的芯片，在摒弃热敏电阻PTC芯片后，由于实现了对启动绕组的电子式无触点敏捷、准确地控制，因此克服了其芯片客观上存在着在长时间大电流(启动电流)冲击下难以避免出现芯片碎裂情况所导致内部拉弧、甚至起火的隐患。

附图说明

图1是本发明一个实施例的电路结构示意图；

图2是本发明另一个实施例的电路结构示意图；

图3是本发明的一个实施例在启动阶段调节不同占空比的PWM波时，定频冰箱压缩机的速度随时间变化的关系图；

图4是本发明在占空比为0.75的PWM波时，第一可控硅在该PWM波控制下定频冰箱压缩机的绕组的电流随时间变化的关系图；

图5是图4中140ms～200ms时间段的局部放大图。

具体实施方式

请参阅图1所示，一种定频冰箱压缩机电子式启动器，包括并联在交流电源两端即交流火线L与交流零线N之间的整流电路1和用于与定频冰箱压缩机的绕组相连接的第一双向可控硅BT1、连接在整流电路其输出端DC/DC降压电路2和连接在DC/DC降压电路其输出端的主控MCU 3，主控MCU的输出端包括第一输出脚PWM1，该第一输出脚通过第一光电隔离电路41连接至第一双向可控硅的触发极G1，第一双向可控硅的第一极T11连接启动绕组端S而其第二极T12则与交流零线N连接，第一双向可控硅BT1的两端并联第一吸收电路，绕组公共端C与交流火线L连接，运行绕组端R与交流零线N连接，第一双向可控硅根据接收自第一输出脚PWM1的PWM开关信号控制定频冰箱压缩机顺利启动后该信号关断。

交流电源即市电的电压采用220VAC，整流电路1输出310VDC，DC/DC降压电路2输出5VDC以用于给主控MCU 3提供电源。

设置第一光电隔离电路41的作用是隔离高低压，避免强电输入主控MCU3，具体实施时，第一光电隔离电路41采用光电隔离芯片。

第一吸收电路由电阻R1、电容C1和电阻R11组成，其中，电阻R1并联在第一双向可控硅BT1的两端，电容C1与电阻R11串联后再并联在电阻R1的两端。

请参阅图2所示，一种定频冰箱压缩机电子式启动器还包括第二光电隔离电路42、第二双向可控硅BT2和第二吸收电路，主控MCU 3的输出端由第一输出脚PWM1和第二输出脚PWM2组成，其中，第二双向可控硅的第一极T21接交流火线L而其第二极连接绕组公共端C，第二输出脚PWM2通过第二光电隔离电路42连接至第二双向可控硅的触发极G2，第二吸收电路并联在该第二双向可控硅BT2的两端。

通过占空比可调的PWM波控制第二双向可控硅的开关动作，从而达到调节定频冰箱压缩机的绕组Q的输入电流大小及通电时间，减少启动功率，降低定频冰箱压缩机功耗，并且实现可降压启动以及实现压缩机的开关保护。

第二吸收电路由电阻R2、电容C2和电阻R21组成，其中，电阻R2并联在第二双向可控硅BT2的两端，电容C2与电阻R21串联后再并联在电阻R2的两端。

设置第二光电隔离电路42的作用是隔离高低压，避免强电输入主控MCU3，具体实施时，第二光电隔离电路42采用光电隔离芯片。

一种定频冰箱压缩机电子式启动控制方法，应用于定频冰箱压缩机电子式启动器中(图1)，此方法包括：由主控MCU 3其电路内生形成PWM波，在执行启动时刻起的时间段内，通过调节此PWM波的占空比来调节启动绕组的电流及通电时间，直至定频冰箱压缩机达到额定转速时主控MCU 3输出一关断PWM波的信号。

图4是本发明在占空比为0.75的PWM波时，第一可控硅在该PWM波控制下定频冰箱压缩机的绕组的电流随时间变化的关系图。

图5是图4中140ms～200ms时间段的局部放大图。

一种定频冰箱压缩机电子式启动控制方法，应用于定频冰箱压缩机电子式启动器中(图2)，该方法包括由主控MCU 3其电路内生形成PWM波，通过调节该PWM波的占空比来调节定频冰箱压缩机的绕组Q的输入电流、通电时间，使得定频冰箱压缩机实现可降压启动与开关保护。

为优化启动力矩，PWM波的占空比调节范围在0.31～0.85之间，频率在1k～10kHz之间。

请参见图3，占空比为0.3时的PWM波(标示为C1，启动用时为t1)、占空比为0.5时的PWM波(标示为C2，启动用时为t2)、占空比为0.6时的PWM波(标示为C3，启动用时为t3)、占空比为0.75时的PWM波(标示为C4)、占空比为0.9时的PWM波(标示为C5)，分别对应定频冰箱压缩机相应的时间-速度曲线，图3已显示出：占空比在0.75时的定频冰箱压缩机启动速度更快，达到额定转速所需时间更短即启动用时为t4，而占空比在0.9时的定频冰箱压缩机启动速度不稳定即启动用时高达t5，达到额定转速所需时间更久。从仿真试验得以表明：使用PWM波控制第一双向可控硅，可实现对启动绕组电流的精准控制，能优化定频冰箱压缩机的启动力矩以及降低启动失败率，从而改善启动性能。