三相变频电路及变频压缩机的制作方法

1.本技术涉及变频电路技术领域，尤其涉及一种三相变频电路及变频压缩机。


背景技术：

2.在工业用电或者一些大型商用用电中，电源的类别主要是三相电，但使用三相电的设备在控制原理上和家用单相电的设备有很大的不同。为了对大功率变频压缩机进行控制，如图1所示，一般采用pim(power integration module，功率集成模组)设置在控制系统中，该模组主要是有六个开关器件组成，比如igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)，每两个开关管组成半桥形式来控制压缩机的其中一相，上桥连接上桥驱动模块a，下桥连接下桥驱动模块b，根据不同相的连接，分为au、av、aw以及bu、bv和bw。
3.传统的设计是每一相控制的上桥臂需要一组单独的电源供电，加上mcu等其他控制电路，就需要至少四组独立隔离的电源，这样将增加电源的设计要求，使得电源的设计难度增大，变压器的成本也会很高。另外电源和pim之间的通信和控制也需要做隔离处理，电路设计上复杂，可靠性也随之降低。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例的一个目的在于：提供一种三相变频电路，其能够解决现有技术中电路设计复杂、电源设计难度大，变压器成本高且可靠性低的问题。
5.本实用新型实施例的另一个目的在于：提供一种变频压缩机，其能够解决现有技术中压缩机体积大、设计成本高且可靠性低的问题。
6.为达上述目的，本技术采用以下技术方案：
7.一方面，提供一种三相变频电路，包括三路半桥控制电路和滤波模块，每路所述半桥控制电路分别对应一相电源，每路所述半桥控制电路包括上桥电路和下桥电路；
8.所述上桥电路包括第一igbt和自举电路模块，每个所述自举电路模块的第一端用于接入控制电源的正极端，所述自举电路模块的第二端与所述第一igbt的发射极连接，所述第一igbt的集电极用于接入对应的一相电源，所述第一igbt的门极用于接入上桥驱动模块的输出端，所述上桥驱动模块用于启闭所述第一igbt，所述第一igbt的发射极用于输出对应一相电源的电能到主负载；
9.所述下桥电路包括第二igbt，所述第二igbt的门极用于接入下桥驱动模块的输出端，所述下桥驱动模块用于启闭所述第二igbt，所述第二igbt的集电极连接于所述第一igbt的发射极和所述自举电路模块的第二端，所述第二igbt的发射极用于接入所述控制电源的负极端和所述滤波模块的第一端，所述滤波模块的第二端用于接回至三相电源的中性点。
10.作为三相变频电路的一种优选方案，所述自举电路模块包括二极管和自举电容，所述二极管的输出端与所述自举电容的第一端口连接，每个所述二极管的输入端并联连接，所述自举电容的第二端口连接于所述第一igbt的发射极。
11.作为三相变频电路的一种优选方案，所述二极管的输出端连接所述上桥驱动模块的输入端。
12.作为三相变频电路的一种优选方案，所述上桥驱动模块和所述下桥驱动模块与同一个芯片通信连接。
13.作为三相变频电路的一种优选方案，所述上桥驱动模块和所述下桥驱动模块内设置有开关。
14.作为三相变频电路的一种优选方案，所述滤波模块为滤波电容。
15.作为三相变频电路的一种优选方案，所述第一电源模块的电压为13v至20v。
16.作为三相变频电路的一种优选方案，三相电源的电压为400v至700v。
17.另一方面，提供一种变频压缩机，包含所述三相变频电路。
18.作为变频压缩机的一种优选方案，所述三相变频电路连接的控制电源设置于主板的集成电路上。
19.本技术的有益效果为：
20.通过在每个上桥电路设置自举电路模块来吸收来自控制电源的电能并进行存储，可以通过自举电路模块来驱动所在的上桥电路，从而可以将每个上桥电路与同一个控制电源并联，减少设置额外的输入电源。也就是说，本技术通过设置自举电路模块可以降低对输入电源设计的要求，也减少了相应变压器的尺寸和电源系统的成本以及设计难度；同时，由于只有一个控制电源来驱动半桥控制电路，也无需增加隔离元器件，减少隔离元器件带来的控制信号延迟问题。
21.因此，本技术的三相变频电路布局简单、结构紧凑、成本低、抗干扰性和可靠性强。
附图说明
22.下面根据附图和实施例对本技术作进一步详细说明。
23.图1为现有技术的三相变频电路的结构示意图。
24.图2为本技术一实施例提供的三相变频电路处于充电状态的结构示意图。
25.图3为本技术一实施例提供的三相变频电路中u相供电的结构示意图。
26.图4为本技术一实施例提供的三相变频电路中u相和v相供电的结构示意图。
27.图中：
28.1、半桥控制电路；11、第一igbt；12、自举电路模块；121、二极管；122、自举电容；13、第二igbt；2、滤波模块。
具体实施方式
29.为使本技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本技术实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域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，都属于本技术保护的范围。
30.在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通
或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。
31.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.如图2所示，本实施例提供一种三相变频电路，包括三路半桥控制电路1和滤波模块2，每路半桥控制电路1分别对应一相电源，每路半桥控制电路1包括上桥电路和下桥电路；
33.上桥电路包括第一igbt 11和自举电路模块12，每个自举电路模块12的第一端用于接入控制电源的正极端，自举电路模块12的第二端与第一igbt 11的发射极连接，第一igbt 11的集电极用于接入对应的一相电源，第一igbt 11的门极用于连接上桥驱动模块的输出端，上桥驱动模块用于启闭第一igbt 11，第一igbt 11的发射极用于输出对应一相电源的电能到主负载；
34.下桥电路包括第二igbt 13，第二igbt 13的门极用于接入下桥驱动模块的输出端，下桥驱动模块用于启闭第二igbt 13，第二igbt 13的集电极分别连接于第一igbt 11的发射极和自举电路模块12的第二端，第二igbt 13的发射极用于接入控制电源的负极端和滤波模块2的第一端，滤波模块2的第二端用于接回至三相电源的中性点。
35.上桥驱动模块和下桥驱动模块可以是一种控制开关，通过改变输出电平的高低，可以开启或关闭第一igbt 11和第二igbt 13。
36.基于上述结构，本实施例的三相变频电路的工作原理如下：
37.将每路半桥控制电路1的自举电路模块12连接至同一个控制电源的正极端，由自举电路模块12来吸收来自控制电源的电能并进行存储，可以通过自举电路模块12来驱动其所在的上桥电路。而且每路半桥控制电路1的下桥电路接回控制电源的负极端，从而与控制电源形成回路，可以将每个上桥电路与同一个控制电源并联，从而可以只通过一个控制电源来驱动整个三相半桥控制电路1，减少设置额外的输入电源。此时通过打开或关闭每路半桥控制电路1的上桥驱动模块和下桥驱动模块，可以打开或关闭对应的第一igbt 11和第二igbt 13，进而控制是否将某一相电源的电能从第一igbt 11的发射极输出，或者是从第二igbt 13的发射极输出到滤波模块2，由滤波模块2去除杂波后接回到电源的中性点，与电源形成回路。
38.以第一路半桥控制电路1为例，当上桥驱动模块au关闭而下桥驱动模块bu打开时，此时上桥驱动模块au所在的第一igbt 11断开而下桥驱动模块bu所在的第二igbt 13连通，控制电源可以向自举电路模块12进行充电，但电源的电能无法通过第一igbt 11的发射极输出。直至自举电路模块12充电完毕后可以开启上桥驱动模块au，进而关闭下桥驱动模块bu并打开第一igbt 11，该相电源可以通过第一igbt 11的发射极来向主负载输出电能。同理，对于其他相的半桥控制电路1，也可以通过开启或关闭上桥驱动模块av、aw或下桥驱动模块bv、bw来实现控制电源向自举电路模块12充电或对应的一相电源向主负载进行供电的
操作，本实施例不再赘述。
39.也就是说，本技术通过设置自举电路模块12可以降低对输入电源设计的要求，也减少了相应变压器的尺寸和电源系统的成本以及设计难度；同时，由于只有一个控制电源来驱动半桥控制电路1，也无需增加隔离元器件，减少隔离元器件带来的控制信号延迟问题。因此，本技术的三相变频电路布局简单、结构紧凑、成本低、抗干扰性和可靠性强。
40.对于自举电路模块12的具体结构，优选地，参考图2，自举电路模块12包括二极管121和自举电容122，二极管121的输出端与自举电容122的第一端口连接，防止电源的电流反向流动至自举电容122和控制电源。将每个二极管121的输入端并联连接，可以保证每个自举电容122接入控制电源后保持电压相等，将自举电容122的第二端口连接于第一igbt 11的发射极，可以将来自控制电源正极端的电流通过第二igbt 13流向自身的负极端。
41.进一步地，继续参考图2，二极管121的输出端连接上桥驱动模块的输入端，也可以通过二极管121限定流入上桥驱动模块的电流方向。
42.可选地，对于上桥驱动模块和下桥驱动模块的启闭实现，可以将上桥驱动模块和下桥驱动模块与同一个芯片通信连接，通过切换控制芯片指定端口变成高电平状态或低电平状态来启闭对应上桥驱动模块或下桥驱动模块，实现由一个芯片来同时控制所有上桥驱动模块或下桥驱动模块的通和断，提高切换效率。
43.另外，上桥驱动模块和下桥驱动模块还可以在内部设置有开关，通过打开或关闭每个开关同样可以实现控制上桥驱动模块和下桥驱动模块的启闭。
44.对于滤波模块2的可实现方式，具体地，滤波模块2为滤波电容，滤波电容是安装在整流电路两端用以降低交流脉动波纹系数，并且可以提升高效平滑直流输出的一种储能器件，能够保持电源的输出波形为平滑的正弦波。当滤波电容是电解电容时，滤波模块2的第一端是负极端，第二端是正极端。
45.优选地，参考图2，将每个第一igbt 11的发射极、每个第二igbt 13的集电极以及每个自举电路模块12的第二端连接至主负载，可以将指定相电源的电能输出到主负载进行消耗。
46.以下图3和图4对主负载供电的实施例进行说明：
47.参考图3，当只有u相供电，也就是只有u相的上桥驱动模块au开启而下桥驱动模块bu关闭时，u相的自举电路模块12对u相的上桥电路进行供电，此时u相电源的电流从正极端进入u相的第一igbt 11并从第一igbt 11的发射极输出到主负载的u相端口中。此时v相和w相的上桥驱动模块av、aw关闭而下桥驱动模块bv、bw开启，v相和w相的第一igbt 11关闭而第二igbt 13打开，此时v相和w相的自举电路模块12处于充电状态，且输入到主负载的电流可以从v相端口和w相端口流回至第二igbt 13并经由滤波模块2回到u相电源的中性点。对于只有v相或者w相供电的情况类似，本实施例不再赘述。
48.参考图4，当只有u相和v相供电，也就是只有u相和v相的上桥驱动模块au、av开启而下桥驱动模块bu、bv关闭时，u相和v相的自举电路模块12对u相和v相的上桥电路进行供电，此时u相电源和v相电源的电流从正极端进入u相和v相的第一igbt 11并从第一igbt 11的发射极输出到主负载的u相端口和v相端口中。此时w相的上桥驱动模块aw关闭而下桥驱动模块bw开启，w相的第一igbt 11关闭而第二igbt 13打开，此时w相的自举电路模块12处于充电状态，且输入到主负载的电流可以从w相端口流回至第二igbt 13并经由滤波模块2
回到电源的中性点。对于只有v相和w相供电或者u相和w相供电的情况类似，本实施例不再赘述。
49.具体地，控制电源的电压为13v至20v，三相电源的电压为400v至700v。
50.本技术还提供一种变频压缩机，包含上述任一项实施例的三相变频电路。本实施例中的三相变频电路可以与上述实施例的三相变频电路拥有同样的结构及达到同样的效果，本实施例不再赘述。
51.优选地，三相变频电路连接的控制电源设置于主板的集成电路上，可以与集成电路共用控制电源，进一步减小变频压缩机内电路的占用体积。
52.于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
53.在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
54.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
55.以上结合具体实施例描述了本技术的技术原理。这些描述只是为了解释本技术的原理，而不能以任何方式解释为对本技术保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本技术的其它具体实施方式，这些方式都将落入本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种三相变频电路，其特征在于，包括三路半桥控制电路(1)和滤波模块(2)，每路所述半桥控制电路分别对应一相电源，每路所述半桥控制电路(1)包括上桥电路和下桥电路；所述上桥电路包括第一igbt(11)和自举电路模块(12)，每个所述自举电路模块(12)的第一端用于接入控制电源的正极端，所述自举电路模块(12)的第二端与所述第一igbt(11)的发射极连接，所述第一igbt(11)的集电极用于接入对应的一相电源，所述第一igbt(11)的门极用于接入上桥驱动模块的输出端，所述上桥驱动模块用于启闭所述第一igbt(11)，所述第一igbt(11)的发射极用于输出对应一相电源的电能到主负载；所述下桥电路包括第二igbt(13)，所述第二igbt(13)的门极用于接入下桥驱动模块的输出端，所述下桥驱动模块用于启闭所述第二igbt(13)，所述第二igbt(13)的集电极连接于所述第一igbt(11)的发射极和所述自举电路模块(12)的第二端，所述第二igbt(13)的发射极用于接入所述控制电源的负极端和所述滤波模块(2)的第一端，所述滤波模块(2)的第二端用于接回至三相电源的中性点。2.根据权利要求1所述的三相变频电路，其特征在于，所述自举电路模块(12)包括二极管(121)和自举电容(122)，所述二极管(121)的输出端与所述自举电容(122)的第一端口连接，每个所述二极管(121)的输入端并联连接，所述自举电容(122)的第二端口连接于所述第一igbt(11)的发射极。3.根据权利要求2所述的三相变频电路，其特征在于，所述二极管(121)的输出端连接所述上桥驱动模块的输入端。4.根据权利要求1所述的三相变频电路，其特征在于，所述上桥驱动模块和所述下桥驱动模块与同一个芯片通信连接。5.根据权利要求1所述的三相变频电路，其特征在于，所述上桥驱动模块和所述下桥驱动模块内设置有开关。6.根据权利要求1所述的三相变频电路，其特征在于，所述滤波模块(2)为滤波电容。7.根据权利要求1所述的三相变频电路，其特征在于，所述控制电源的电压为13v至20v。8.根据权利要求1所述的三相变频电路，其特征在于，三相电源的电压为400v至700v。9.一种变频压缩机，其特征在于，包含权利要求1至8中任一项所述的三相变频电路。10.根据权利要求9所述的变频压缩机，其特征在于，所述三相变频电路连接的控制电源设置于主板的集成电路上。

技术总结
本实用新型涉及变频电路技术领域，公开一种三相变频电路及变频压缩机。三相变频电路包括三路半桥控制电路和滤波模块，每路半桥控制电路分别对应一相电源，每路半桥控制电路包括上桥电路和下桥电路；上桥电路包括第一IGBT和自举电路模块，每个自举电路模块的第一端用于接入控制电源的正极端，自举电路模块的第二端与第一IGBT的发射极连接，第一IGBT的门极用于接入上桥驱动模块的输出端，下桥电路包括第二IGBT，第二IGBT的门极用于接入下桥驱动模块，第二IGBT的集电极连接于第一IGBT的发射极和自举电路模块的第二端。通过自举电路模块来驱动上桥电路，可减少设置电源，故本申请三相变频电路结构简单、成本低、可靠。可靠。可靠。


技术研发人员：吴思朗 刘志力 叶景发 李操炫 雷朋飞 宗毅 郑晓琳
受保护的技术使用者：广东芬尼克兹节能设备有限公司
技术研发日：2021.12.02
技术公布日：2022/5/25