[发明专利]一种大功率单相热泵热水机启动控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于启动电动机或机电变换器的装置，尤其涉及一种用于启动大功率单相热泵热水机的启动控制装置。

背景技术

常规的单相超低温空气源热泵热水器的电源型式为：220V，50HZ，接线方式见图1，这种接线方式为压缩机直接启动，优点是接线简单，缺点是启动电流很大，大约是运行电流的7～8倍，例如：单相5P空气源热泵热水器的额定电流一般为20A，若直接启动电流将会达到100A-120A，过大的启动电流导致启动时电源压降较大，对电网瞬间冲击较大，会造成照明电瞬间变暗，不但影响其他单相电器设备的正常运行，而且压缩机启动后压降过大，会出现压缩机接触器通电后出现触点吸合缓慢。触点不能完全闭合。触点频繁吸合等情况，由于控制电路电压低于额定电压，线圈产生的电磁吸力较弱，不能将动铁芯吸向静铁芯，造成接触器吸合不正常。一般应调整实际工作电压，推荐工作电压应在(85％-105％)U的范围可正常吸合。其中U为线圈额定电压，在单相超低温空气源热泵热水器中，U为220V。线圈电压低于85％U，不仅可造成接触器不能正常吸合，甚至造成接触器线圈的烧毁。中国实用新型专利“单相电机软启动器及具有该软启动器的空调”（中国实用新型专利号：ZL 200920237903.6，授权公告号：CN201518467U）公开了一种单相电机软启动器,单相电机的运行绕组与启动绕组串联后与运行电容并联，软启动器的启动电容与第一继电器串联后与运行电容并联,软启动器的双向晶闸管与第二继电器并联后与运行绕组串联,软启动器还包括第三继电器,与第二继电器并联。该实用新型还公开一种空调器,其压缩机的运行通过单相电机软启动器控制。采用双继电器保险运行方式,可消除因继电器损坏而导致压缩机烧毁的隐患，解决空调由于软启动器损坏而停机待修的问题。但是，该实用新型虽然在压缩机的启动电路上加上了软启动器，可以以降低压缩机的启动电流，但是该实用新型的软启动器无法对压缩机是否正常启动进行判断，也没有针对接触器频繁吸合的情况下进行保护，长期的频繁吸合会大大减少压缩机的寿命。

常规的单相超低温空气源热泵热水器的系统原理图见图2，工作在零下20度以上的环境温度中，机器待机时，由于单相压缩机的结构特性，系统高低压力不能通过压缩机内部进行平衡，只能通过热力膨胀阀进行平衡，由于膨胀阀的节流孔径相当小，所以高低压力平衡速度相当慢，导致平衡时间很长，在系统的高压处于未平衡状态下当压缩机需要再次启动时，急剧加大了压缩机的启动负荷，使压缩机带载启动，压缩机即使在加上软启动器的情况下，启动电流仍然很大，5P压缩机达到100A，导致压降过大，从而导致启动失败。中国发明专利申请“一种制冷系统压缩机的快速卸压启动方法”（中国发明专利申请号：201110410301.8，公开号：CN102494445A）公开了一种制冷系统压缩机的快速卸压启动方法，该方法包括以下步骤：当压缩机停机和/或启动时，将膨胀阀开启至预定的开度,并持续预定的时间。由于在压缩机停机和/或启动时,膨胀阀开启至预定开度并持续预定的时间，膨胀阀两侧的高压区和低压区快速导通，使制冷系统的高压区和低压区之间压力差快速减小乃至达到压力平衡,当压缩机重新启动时只需等待短暂的时间,即可正常启动,从而实现了压缩机的快速启动。该方法具有简单易用、成本低廉的优点，尤其适用于热泵热水器等需要频繁启动压缩机的应用场合。但是，该技术方案仅适用于使用电子膨胀阀的系统，同时也没有考虑压缩机频繁启动的启动控制问题。

发明内容

本发明的目的是要提供一种大功率单相热泵热水机启动控制装置，通过优化的单相压缩机软启动驱动模块和高低压力极速平衡装置相结合，以解决压缩机待机时高低压力平衡缓慢和在高低压力未平衡状态下启动电流过大、压缩机启动失败无法保护的技术问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种大功率单相热泵热水机启动控制装置，包括接触器，单片微控制器和软启动驱动模块，连接在热泵热水机的压缩机电机供电电路中，其特征在于：

所述的接触器串联连接在电源火线和压缩机电机的公共端之间，单片微控制器通过软启动驱动模块的接触器控制端连接到接触器线圈；

所述的软启动驱动模块设有电流调节元件，电压采样元件和电流采样元件，所述的电压采样元件并联连接在电源零线端和电源供电端之间，所述的电流采样元件串联连接在压缩机主绕组供电回路中；所述的电压采样元件和电流采样元件的采样输出端连接到所述单片微控制器的采样输入端；