空调器的控制设备和控制方法

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本发明涉及采用两个电源的空调器的控制设备和控制方法，特 别涉及即使交流市电发生瞬时电源故障仍能使空调器无任何负载 过度地继续工作的空调器的控制设备和控制方法。\n近来，为节约能源，除交流市电外，采用以太阳热量作为能源 的附加独立电源的各种电气用具已被开发出来。作为一个范例，日 本公开特许公报(Japanese patent laid-open publication)No.198648 (1992.9.20)完全公开了一种采用两个电源的空调器。被公开的空调 器把从太阳能电池获得的直流电力加至另一个由交流市电变换而 来的直流电力，把相加的直流电力变换为可变频率的交流电力，然 后再用变换得的交流电力来驱动压缩机的电动机。\n此时，可以防止由于过电流而造成压缩机电动机的可能的破 坏，做法是适当地改变变换得的交流电力的频率，使得由各个电源 流出的电流不超过一预定的参考值。\n另一方面，交流市电会经常发生不规则性，例如瞬时的电源中 断或电压下跌。电源的这种不规则性通常在一很短的时间(例如几十 毫秒)内恢复。\n这里，一旦交流市电发生某些不规则性时，压缩机电动机就停 转，而当交流市电的不规则性消除时，该电动机处于重新启动状 态。\n此时，为重新启动压缩机电动机，需要较大的转矩，即较大的 电流，这是由于电动机在停转前的工作使得压缩机的入口和出口之 间的压力差增大的缘故。结果，由于大电流而使压缩机的使用寿命 缩短。\n为保护压缩机，通常的空调器延迟压缩机电动机的重新启动动 作，直至压缩机入口与出口的压力差消失。这样的延迟时间通常长 达三分钟，因而令使用者感到很讨厌。\n本发明的一个目的是为用两个电源工作并且其压缩机的工作 频率可变的空调器提供一套控制设备和控制方法，使得即使交流市 电发生瞬时电源故障，压缩机仍能无任何负载过度地继续工作。\n本发明的另一个目的是为用两个电源工作并且其压缩机的工 作频率可变的空调器提供一套控制设备和控制方法，使得即使交流 市电发生瞬时电源故障，压缩机仍继续工作的做法来为使用者提供 一个令人愉快的环境。\n为达到这些目的，空调器的控制设备包括构成致冷循环一部分 的压缩机；藉对交流市电整流并滤波的第一直流电力产生装置；第 二直流电力产生装置；把所述第一或第二直流电力转变为可变频率 的交流电力并以变换后的交流电力使压缩机工作的逆变装置；检 测交流市电发生电源故障的装置；检测第二直流电力的输出电压的 装置；以及虽然交流市电发生电源故障，但第二直流电力的输出电 压的大小高于预定的参考电压，仍然把第二直流电力接至逆变装置 以继续驱动压缩机的控制装置。\n在上述控制设备中，第二直流电力产生装置包括太阳能电池组 件；把来自太阳能电池组件的直流电压升高/降低至适合空调器 工作的直流电压的直流-直流变换器；以及根据来自控制装置的信 号，把电压已升高/降低的直流电力与逆变装置接通或断开的开关 装置。\n另一方面，按照本发明的控制方法适用于把通过对交流市电整 流并滤波而得到的第一直流电力或第二直流电力转变为可变频率 的交流电力，并以变换后的交流电力驱动压缩机的空调器。\n控制方法包括如下的步骤：(a)如果交流市电发生了电源故障， 测定第一直流电力的输出电压(V1)是否高于能以最低频率(Fmin)驱 动压缩机的第一参考电压(VS1)；(b)如果在步骤(a)中，输出电压(V1) 低于第一参考电压(VS1)，测定第二直流电力的输出电压(V2)是否高 于第一参考电压(VS1)；(c)如果在步骤(b)中，输出电压(V2)高于第一 参考电压(VS1)，即以最低频率(Fmin)来驱动压缩机；以及(d)在经过 一段第一延迟时间(t1)后，再以设定频率(Fset)来驱动压缩机。\n在步骤(d)中，为防止压缩机负载过度而给出第一延迟时间 (t1)，当压缩机的工作频率由最小值快速变至设定值时会发生这种负 载过度的情形。\n此外，如果在步骤(a)中电压(V1)高于第一参考电压(VS1)，换句 话说，交流市电发生了比预定时间短的瞬时电源故障，在完成步骤 (a)后直接完成步骤(c)，用第一直流电源来驱动压缩机要比用第二直 流电力更平稳。\n此外，如果第一输出电压和第二输出电压(V1和V2)都低于第一 参考电压(VS1)，就让压缩机在一段第二延迟时间(t2)内停止工作。如 果经过了第二延迟时间(t2)后，压缩机可以正常工作，就以设定工作 频率(Fset)来驱动压缩机。这中间，为防止压缩机负载过度而给出第 二延迟时间(t2)，当压缩机的工作频率由零快速地变至设定值时，会 发生这种负载过度情形。因此，第二延迟时间(t2)必须大于第一延迟 时间(t1)。\n通过下面结合附图的描述，可以更加明白本发明，这里：\n图1是表示按照本发明的较佳实施例的空调器控制装置的方 框图；以及\n图2(A)和(B)是解释按照本发明的较佳实施例的空调器控制方 法的流程图。\n为了对本发明连同它的其它目的、优点和功能有更好的了解， 可以结合上述附图参阅下面公开的内容和所附的权利要求书。\n参看图1，空调器控制设备包括：构成致冷循环一部分的压缩 机21；通过对交流市电整流并滤波产生用来驱动压缩机21的第一 直流电力的第一直流电力产生部分10；用于产生第二直流电力来 驱动压缩机21的第二直流电力产生部分60；控制空调器全部工作 的微处理器50；把第一或第二直流电力转变为可变频率的交流电 力并以变换后的交流电力来驱动压缩机21的逆变器电路20；检测 交流市电1发生电源故障用的电源故障检测部分30；以及用于检 测第二直流电源的输出电压V2并将它送至微处理器50的电压检测 部分70。\n在上述控制设备中，压缩机21最好配备通常的三相感应电动 机。\n第一直流电力产生部分10可以包括用以对交流市电1的输出 电压进行全波整流的二极管桥堆(图中未示出)以及滤波电容(图中 未示出)。\n第二直流电力产生部分60可以包括具有许多太阳能电池的太 阳能电池板62；把来自太阳能电池板62的直流电压升高/降低至 压缩机21工作所需的直流电压的直流-直流变换器63；以及根据 来自微处理器50的信号把电压已升高/降低的直流电力与逆变器 电路20接通或断开的开关SW1。\n逆变器电路20可以包括三对电力开关元件(图中未示出)，把它 们与压缩机电动机21各自的相绕组相接。\n例如，在电源故障检测部分30可以配备这样一个装置，它在 交流市电1的每个零交叉时刻产生一脉冲信号。\n微处理器50可以根据电源故障检测部分30在每个预定的时间 间隔是否产生脉冲信号来确定交流市电是否发生电源故障。\n电压检测部分70按一预定的比率把来自直流/直流变换器63 的输出电压V2降低，然后将电压信号送至微处理器50。\n如在下文所描述的，为使空调器稳定地工作，本发明的控制设 备可以进一步包括一附加的电压检测部分40，用来检测第一直流 电源的输出电压V1并把它送至微处理器50。电压检测部分40以 预定的比率降低输出电压V1，再把它送至微处理器50。\n下面，连同本发明的控制方法一起，对于按照本发明的控制设 备的工作加以详细解释。\n图2(A)和(B)是解释按照本发明的较佳实施例的空调器控制方 法的流程图。\n在步骤S100中，确定使用者是否选择了任何操作钥匙，如果 使用者在步骤S100中选择了某个操作钥匙，程序进至步骤S102， 空调器启动。\n在步骤104中，微处理器50根据来自电源故障检测部分30的 脉冲信号来确定交流市电1是否发生电源故障。如果交流市电1没 有发生电源故障，程序进至步骤S124，在该步骤中，以与所选择 的工作强度相应的频率Fset来驱动压缩机21。\n然而，如果交流市电1发生了电源故障，程序就进至步骤 S106，在此步骤中，微处理器50对包含在其中的计时器T1和T2(图 中未示出)清零。计时器T1和T2用来测定如下文要解释的第一和第 二延迟时间是否结束。\n在步骤S108和S110中，测定由电压检测部分40检测得的第 一直流电力的输出电压V1是否低于第一参考电压VS1，这里第一参 考电压VS1是以最低频率Fmin驱动压缩机21所需的最低电压。\n例如，在出现瞬时电源故障的场合中，交流市电1发生了一次 时间间隔比交流市电一个周期短的电源中断，但通过事前延长第一 直流电力产生部分10的滤波电容的放电时间，仍可继续驱动压缩 机21。结果，在步骤S110中确定在交流市电1中是否发生了短于 预定时间间隔的电源故障。如果在步骤S110中输出电压V1高于第 一参考电压VS1，则程序进至步骤S118，在该步骤中，当压缩机 21以最低频率Fmin开始运转时，微处理器50即对工作时间T1进 行计时。\n在步骤S120中，确定第一延迟时间t1是否过去。为防止压缩 机21负载过度需要设置第一延迟时间t1，当压缩机21的工作频率 从最低频率Fmin突然变至可能是最高频率的设定频率Fset时，会 发生这种负载过度情形。如果在步骤S120中第一延迟时间已经过 去，微处理器50通过步骤S122至S126以设定频率Fset驱动压缩 机21。\n如果在步骤S110中，输出电压V1低于第一参考电压VS1，即 交流市电1的电源故障的时间间隔比预定的时间间隔长，微处理器 50不能没有任何中断地用第一直流电力来驱动压缩机21。于是， 程序进行至步骤S112和S114，此时微处理器50确定输出电压V2 是否低于第一参考电压VS1。在步骤S114中，如果输出电压V2高 于第一参考电压VS1，则程序进至步骤S116，在该步骤中，第二 直流电力产生部分60的开关SW1被接通。\n在步骤S118和S120中，微处理器50确定从以最低频率Fmin 驱动压缩机21开始，第一延迟时间是否已经过去。如果步骤S120 中的第一延迟时间t1已经过去，程序进至步骤S122，在该步骤中， 微处理器50确定第一直流电力的输出电压V1是否低于可能以最高 频率驱动压缩机21的第二参考电压VS2。亦即在步骤S122中确定 交流市电1是否已从电源故障中恢复过来。如果在步骤S122中， 输出电压V1高于第二参考电压VS2，则程序进至步骤S128，在该 步骤中，微处理器50把开关SW1断开，接着进行前面已经提及的 步骤S124和S126。即，微处理器50以设定频率Fset驱动压缩机 21。\n在步骤S114中，如果输出电压V2低于第一参考电压VS1，程 序进至步骤S130和S132，在这些步骤中，微处理器50在一段第 二延迟时间t2内使压缩机21停止工作，然后重复进行步骤S100以 及它后面的步骤。\n这里，为防止压缩机21负载过度，需要设置第二延迟时间t2， 当压缩机21的工作频率突然从零变至可能是最高频率的设定频率 时会发生这种负载过度情形。因此，第二延迟时间t2必须大于第一 延迟时间t1。