CN1098185A

CN1098185A - 空调器

Info

Publication number: CN1098185A
Application number: CN94102886A
Authority: CN
Inventors: 白川畅介; 竹谷伸行; 上村俊行; 一色正男; 佐藤尚; 木口行雄
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-07-27
Filing date: 1994-03-14
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2014-03-14
Also published as: JPH0743006A; JP3153053B2; CN1050658C; KR950003747A; KR0142279B1

Abstract

本发明旨在提供能实现制冷循环和送风温度稳定化的空调器。

本发明的空调器具有反复判别装置(26)和频率调整装置(25，27，28)，反复判别装置(26)用来根据频率指令的变化判别反复的不同频率；当由反复判别装置判别了反复的不同频率时，频率调整装置选择与频率指令相对应而反复的2个频率之间的中间频率作为压缩机的驱动频率而输出。

Description

本发明涉及空调器，更详细地说，就是涉及根据室温和设定室温之差，按照由从预先定为阶跃状的频率中指定特定频率的室内机组发出的频率指令控制制冷循环中压缩机的运转频率的空调器。

先有的称作变频空调装置具有能输出交流可变频率的逆变器，这种空调装置大多使用根据室温与设定室温之差即温度偏差，通过交流电机可变速驱动制冷循环的压缩机的空调机。这种空调机中逆变器的输出频率即压缩机的运转频率，是从根据温度偏差预先设定的几种频率中选择的特定频率。因此，虽然也发生压缩机的运转频率不严格与温度偏差对应的情况，但是，这时，通过在预先设定的2个频率指令值之间交替地运转，在实际室温发生超过或未达到设定温度的情况下，可以控制其平均值达到设定温度。

从制冷循环的稳定性和送风温度的稳定性的角度看，采用这种控制方式，变化幅度相当大，现在可以说稳定性已成为提供舒适性的一个障碍问题。制冷循环的不稳定性需要使用储压器才能克服，但这样将提高成本。

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供可以使制冷循环和送风温度达到稳定化的空调器。

为了达到上述目的，本发明的空调器的特征在于：具有反复判别装置和频率调整装置，反复判别装置用来根据频率指令的变化判别反复的不同频率，当由反复判别装置判别了反复的不同频率时，频率调整装置选择对应于频率指令反复的2个频率之间的中间频率作为压缩机的运转频率而输出。

此外，本发明的空调器的特征在于：具有反复判别装置和频率调整装置，反复判别装置用来根据频率指令的变化判别反复的不同频率;当由反复判别装置判别了反复的不同频率时，频率调整装置将对应于频率指令反复的2个频率之间分割为多个单位频率宽度，逐个选择各单位频率宽度向对应于频率指令的上下变化反复的2个频率之间的中间频率逼近的频率作为压缩机的运转频率而输出。

通过根据频率指令的变化判别反复的频率，并在判别了反复的频率时选择对应于频率指令反复的2个频率之间的中间频率，决定压缩机的运转频率，可以减小压缩机运转频率的变化，即可以达到制冷循环的稳定化，从而达到送风温度的稳定化。

此外，通过根据频率指令的变化判别反复的频率，并在判别了反复的频率时将对应于频率指令反复的2个频率之间分割为多个单位频率宽度，选择各单位频率宽度向对应于频率指令的上下变化而反复的2个频率之间的中间频率逼近的频率作为压缩机的运转频率而输出，可以减小压缩机运转频率随反复的2个频率之差发生的变化，即可以更有效地达到制冷循环的稳定化，从而更有效地达到送风温度的稳定化。

图1是本发明的空调器的框图。

图2是表示温度偏差与S码的关系的曲线图。

图3是表示S码与频率指令的关系的图表。

图4是表示本发明的装置的控制情况简要流程图。

图5是表示图4中的频率稳定模式判断的详细流程图。

图6是表示图4中的程序块60～90的详细流程图。

图7是表示本发明的装置进行频率控制的一个具体例子的时间图。

图8是表示先有装置进行室温控制时室温和频率随时间变化的一个具体例子的时间图。

图9是表示本发明的装置进行室温控制时室温和频率随时间变化的一个具体例子的时间图。

2-压缩机

3-四通阀

4-室内热交换器

5-膨胀阀

6-室外热交换器

8-室温传感器

11-整流器

12-逆变器

13-交流电机

20-S码指令装置

25-分割宽度决定装置

26-反复判别装置

27-参照表

28-运转频率决定装置

29-驱动器

下面，参照图1说明本发明的空调器的机器结构。

使制冷剂循环流动的制冷循环系统由压缩机2、四通阀3、室内热交换器4、膨胀阀5和室外热交换器6构成，根据四通阀3的切换状态可以使空调器分别具有以下功能，即，使室内热交换4作为蒸发器（冷却器）动作时可使空调器起冷气设备的作用;使室内热交换器4作为冷凝器（放热器）动作时可使空调器起暖气设备的作用。在室内热交换器4上设有室内风扇7和室温传感器8，在室外热交换器6上设有室外风扇9。图示的制冷循环系统可以通过压缩机2的速度调整而改变制冷能力。压缩机2利用由逆变器12进行可变速控制的交流电机13进行可变速驱动。通过整流器11对来自交流电源10的电力整流后将直流电压供给逆变器12。室内热交换器4、室内风扇7和室温传感器8包含在室内机组中，其它机器包含在室外机组中。

本发明不论对于供暖运转的空调器还是提供冷气运转的空调器都能适用，但是，下面以供暖运转的情况为例进行说明。

在室内机组中，装有用来使由室温传感器8检测的室温Ta接近设定温度Ts而计算与两者之差（温度偏差）△Tr（＝Ta-Ts）对应的S码（与频率对应的指令）并向室外机组发出指令的S码指令装置。

为了根据从室内机组接收的S码（频率指令）进行逆变器12的频率控制（即压缩机2的速度控制），室外机组由分割宽度决定装置25、反复判别装置26、参照表27、运转频率决定装置28和驱动器29构成。关于25～29的功能，后面详细说明。

图4是表示本发明的空调器的总体控制流程图。

在室内机组中，利用S码指令装置20对温度偏差△Tr（＝Ta-Ts）进行适当的控制运算处理，例如进行PI控制运算等（程序块30），根据运算结果△T的值，视不同情况输出与频率指令对应的S码（程序块35），如图2所示，例如，如果温度偏差△T大于0.5（△T≥0.5），就输出S2的S码;如果大于0小于0.5（0≤△T＜0.5），就输出S3的S码，以此类推，△T每变化0.5，就输出适当的S码，如果-0.5≤△T＜0，就输出S4;如果-1.0≤△T＜-0.5，就输出S5;如果-0.5≤△T＜-1.0，就输出S6;如果-2.0≤△T＜-1.5，就输出S7;如果-2.5≤△T＜-2.0，就输出S8;如果△T＜-2.5，就输出S9。在图2中，虚线表示△T变化的一个例子，图中同时示出了S码随其变化的情况。由于在程序块35之前存在程序块30，所以，温度偏差△T＝Ta-Ts不是直接与S码对应，例如，假设进行PI控制运算时，如果在同一温度偏差范围内滞留的时间大于规定时间，就输出1级以上的S码（与1级以上的频率指令对应），从而可使实际室温Ta更迅速地接近设定室温Ts。另外，S码的决定也可以利用模糊控制技术进行。

从程序块35输出的S码如图3所示，分别与频率指令对应。即，S码S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9分别与15Hz、25Hz、35Hz、45Hz、55Hz、65Hz、85Hz、105Hz对应。

与从室内机组输出的S码对应的频率如图3所示，设定为阶跃（阶段）状，因此，输出与通常所希望的频率指令多少不同的频率相对的S码，结果，通常是交替地输出与过度补偿温度偏差的频率相对应的S码和对温度偏差补偿不足的频率相对应的S码的控制状态。

在室外机组中，根据从室内机组传送来的S码进行控制运算。首先，判断频率（Hz）稳定模式（程序块40），输出模式MD（程度块60）。在Hz稳定模式判断程序块40中，通过确认反复交替地在特定的两个S码之间运转，断定为“稳定运转”。利用反复判别装置26进行程序块40和60的处理。在模式MD输出程序块60中，分割宽度决定装置25根据S码指令装置20的输出信号和反复判别装置26的输出信号输出模式MD信号。运转频率决定装置28根据该模式MD信号、反复判别装置26的输出信号、S码指令装置20的输出信号和参照表（表示S码与指令频率的关系的表）27的内容，计算运转频率指令（程序块80），并根据该运转频率指令，通过驱动器29进行逆变器12的频率控制（即压缩机2的频率控制）。

在这样的频率控制中，反复在特定的两个运转频率Hz₁和Hz₂之间进行运转的控制状态（稳定运转），是将△Hz＝Hz₁-Hz₂适当地缩小（例如逐渐向△Hz/8或△Hz/4逼近），最后调整为基本上等于（Hz₁+Hz₂）/2的运转频率（稳定化运转）。另外，如果运转频率与交流电源的频率（50Hz或60Hz）或其整数倍或与制冷循环的共振频率一致，就会产生各种不稳定状态，所以，进行回避这些运转频率例如±2～3Hz的禁止频率回避控制（程序块90）。

下面，更详细地说明在各程序块进行的处理。在正式说明之前，先对流程图中所用的符号予以集中说明。n是每次改变频率指令值计数结束后的计数器的内容，如前面所述，MD是由表示模式内容的0～3的某一数字构成的数值。Sn是计数内容n的S码。S_ti是过去存储的S码，H_ztbl是由根据S码通过参考参照表（图2和图3）得到的指令频率，F₁和F₂是用于稳定模式判断的标志（取0或1的值），K_c是稳定模式MD＝2时的计数器内容，N_b是指定的Hz间的设定分割数。△S表示S码变化前后的代码变化级数，设变化前的S码序号为SF，变化后的S码序号为SB，则用△S＝SB-SF（带正负号）表示。

下面，参照图5说明在程序块40中进行的频率稳定模式判断的处理内容。

首先，接收从室内机组输出的S码（与频率指令对应），令它为S_n+1（程序块41）。将S_n+1与前1次的S码S_n进行比较（程序块42）。这时，如果S_n+1＝S_n，则断定这次的S码与前次的S码没有变化（△S＝0），就取稳定模式MD为MD＝0（程序块43），并结束该程序。因此，MD＝0就是稳定模式。如果S_n+1≠S_n，就检查是否｜△S｜＝1（程序块44）。即，检查这次的S码与前次的S码之差是否相当于1级。这时，如果｜△S｜≠1，则断定这次的S码与前次的S码之差大于2级，是非稳定的，并取MD＝3（程序块45），结束该程序。如果｜△S｜＝1，为了进行稳定模式判断，顺序将i＝0，1，2，3代入S_n-i+1，与其相当的过去的S码数据分别为S_ti。即，具体说来，就是取S_t0＝S_n+1，S_t1＝S_n，S_t2＝S_n-1，S_t3＝S_n-2进行存储（程序块46）。然后，检查是否S_t0＝S_t2（即，是否S_n+1＝S_n-1，这次与上上一次的S码是否相等）（程序块47）。如果S_t0≠S_t2，则令标志F₁为F₁＝0（程序块48），如果S_t0＝S_t2，则令标志F₁＝1（程序块49），接下去，检查是否S_t1＝S_t3（即，是否S_n＝S_n-2，前次与前次之前的一次的S码是否相等）（程序块50）。如果S_t1≠S_t3，则令F₂＝0（程序块51），如果S_t1＝S_t3，则令F₂＝1（程序块52），利用MD＝F₁·F₂+1的公式决定稳定模式MD之后（程序块53），结束一系列的程序。在程序块53中，F₁＝1且F₂＝1时，即，反复在与特定的两个相邻的S码对应的两个指令频率H_z1和H_z2之间运转时，则MD＝2，是稳定的，除此之外，即，如果某一方为同一S码而另一方的S码不同时，则令MD＝1，是非稳定的。

下面，参照图6详细说明根据按上述办法判定的稳定模式MD进行的稳定模式MD输出的程序（程序块60）、指令频率计算的程序（程序块80）和禁止频率回避控制的程序（程序块90）。

先确认在程序块40判定的稳定模式MD（0～3中的哪一个数）。如果MD＝0（即，△S＝0），（程序块61），则立刻结束该程序。MD＝1时（即，在｜△S｜＝1时是非稳定的）（程序块62），进行HZ_n+1＝HZ_tb1（S_n+1）和K_c＝1的处理（程序块63）后结束。这个公式的意义是在参照表（图3）中，将与这次的S码S_n+1对应的指令频率设定为HZ_n+1，令计数器的K_c值为1。MD＝2时（即，在｜△S｜＝1时为稳定的），（程序块64），检查是否｜HZ_tb1（S_t1）-HZ_tb1（S_n+1）｜＞15（程序65）。如果是“YES”。即和S_t1（＝前次的S码Sn）对应的指令频率与和S_n+1（这次的S码）对应的指令频率之差超过15Hz时，则取△H_z（＝H_z1-H_z2）间的分割数Nb为Nb＝8（程序块66）;如果是“NO”（即△Hz≤15Hz），则取N_b＝4（程序块67），将指令频率HZ_n+1设定为HZ_n+1＝HZ_ant，同时，令计数器的内容为Kc＝Kc+1，进行增量运算处理（程序块68）。这里，HZ_ant是用于稳定化控制的指令频率，根据下式进行计算。即，

HZ_ant＝HZ_tb1（S_n+1）+a｛HZ_tb1（S_t1）-HZ_tb1（S_n+1）｝

＝a·HZ_tb1（S_t1）+（1-a）HZ_tb1（S_n+1）…（1）

a＝（INT（K_c-1）/2）+1）/N_b…（2）

（2）式中的算符INT是用于取运算结果的整数部分的算符，（1）式的右边第1项是前次的指令频率，右边第2项是这次的指令频率。利用这个计算结果对指令频率进行修正，就可以根据分割数N_b的值顺序缩小两个S码之间的频率宽度△H_z。然后，进行是否K_c≤N_b的判断（程序块69），如果是“No”（K_c＞N_b），则进行K_c＝N_b的处理（程序块70）;如果是“YES”（K_c≤N_b），则立刻结束该程序。如果MD＝3（程序块71），则这次的S码与前次的S码之差大于2级，是非稳定的，这时，进行HZ_n+1＝HZ_Abl（S_n+1）和K_c＝0的处理后（程序块72），结束该程序。

在禁止频率回避控制的程序块90中，判断到程序块72为止计算出的频率HZ_n+1是否与运转禁止频率即交流电源的频率（50Hz或60Hz）或其整数倍一致或者与制冷循环的共振频率一致（程序块91），如果与上述频率一致，则应避免按这些频率进行运转，对计算出的频率进行例如-3（Hz）或+3（Hz）的修正后作为最后的运转频率指令（程序块92）。向负方向进行修正时，在回避开禁止频率的同时，还可以得到节能的效果，另外，向正方向进行修正时，在回避开禁止频率的同时，还可以提高空调器的舒适性。根据这样决定的运转频率指令通过驱动器29进行逆变器12即电机13和压缩机2的运转。

图7是本发明的频率稳定化控制的一个具体例子。

在图7的例子中，设与C₁区间的S码S_n-2对应的运转频率为HZ₁（例如S_n-2＝S8，HZ₁＝85Hz），设与C₂区间的S码S_n-1对应的运转频率为HZ₂（例如，S_n-1＝S7，HZ₂＝65Hz）。从C₁区间移到C₂区间时，△S＝SB-SF＝-1，根据图5的程序块41～53，判定MD＝1，是非稳定的。如果在此状态下变化为C₃区间的S码S_n，则△S＝SB-SF＝1，MD＝1，作为运转频率再次发出HZ₁指令。然后，如果发出S码S_n+1指令，则△S＝SB-SF＝-1，这时，根据程序块47～52的判断结果，MD＝2，根据程序块65～68的判断结果，作为（1）式和（2）式的计算结果，可以决定运转频率为HZ₂+△Hz/8。即，因为△HZ＝HZ₁-HZ₂＝85-65＝20，所以，根据程序块65和66，则N_b＝8，另外，

a＝（INT（（K_c-1）/2）+1）/N_b

＝（INT（（1-1）/2）+1）/8＝1/8

HZ_ant＝HZ_tb1（S_n+1）+a{HZ_tb1（S_t1）-HZ_tb1（S_n+1）}

＝HZ₂+a（HZ₁-HZ₂）

＝HZ₂+（1/8）△HZ

＝65+1×2.0/8＝67.5（Hz）

在图7的C₄区间，示出了设定HZ_ant＝HZ₂+（1/8）△HZ的状态。

此外，如果运转频率有变化，则MD＝2，作为和上述相同的计算结果，在C₅区间可以设定运转频率为

HZ_ant＝HZ₁+a（HZ₂-HZ₁）

＝HZ₁-（1/8）△HZ

＝85-1×20/8＝82.5（Hz）

此外，如果运转频率有变化，则MD＝2，作为和上述相同的计算结果，在C₆区间随着K_c成为K_c＝3，a变为a＝2/8，从而设定下限指令频率为

HZ_ant＝HZ₂+a（HZ₁-HZ₂）

＝HZ₂+（2/8）△HZ

＝65+2×20/8＝70（Hz）

然后，按照同样的办法，使上限运转频率HZ₁-（2/8）△HZ（＝80Hz）和下限运转频率HZ₂+（3/8）△HZ（＝72.5Hz）逐渐地符合频率HZ₁和HZ₂之间的频率，即向HZ_ant＝HZ₂+（4/8）△HZ＝HZ₁-（4/8）△HZ逼近。另外，在运转过程中，空调负载与在特定的运转频率下的空调能力一致时，可以在该特定的运转频率下继续运转。

图8和图9示出了使用先有装置（未应用本发明）时的室温变化状态（图8）和应用了本发明时的室温变化状态（图9），可以进行比较对照。不论哪种情况，都是表示在室温Ta为15℃附近的状态下取设定温度Ts为23℃进行供暖运转时的室温Ta和压缩机2的运转频率（＝电机13的运转频率）随时间的变化在使用先有装置的情况下（图8），可以确认尽管室温Ta和运转频率按平均值说来可以得到所希望的控制结果，但是，它们的变化相当大。相反，在应用本发明的情况下（图9），可以确认室温Ta和运转频率都在比较短的时间内收敛为一定值，并且在收敛之后几乎不发生变化，保持该一定值。

如上所述，按照本发明，可以缩小频率变化幅度，同时可以在延长在同一运转频率下的运转时间。因此，可使制冷循环更稳定，从而也使送风温度更稳定。并且，按照本发明，可以提高舒适性以及由于制冷循环的稳定化而不必使用储压器，从而可以提高系统的可靠性和降低成本，提高生产效率等。

如以上详细说明，按照本发明，可以提供能达到制冷循环的稳定化从而可使送风温度稳定的空调器。

Claims

1、一种空调器，它按照来自室内机组根据室温与设定温度之差从预先规定的阶跃状的频率中指定特定的频率的频率指令，控制制冷循环系统中的压缩机的驱动频率，该空调器的特征为：具有反复判别装置和频率调整装置，反复判别装置用来根据上述频率指令的变化判别不同频率的反复；当由上述反复判别装置判别了反复的不同频率时，频率调整装置选择与上述频率指令相对应而反复的2个频率之间的中间频率作为上述压缩机的驱动频率而输出。

2、按权利要求1所述的空调器，其特征是：上述反复判别装置在将2个频率指令交替地输出3次时判别为反复。

3、一种空调器，其按照来自室内机组根据室温与设定温度之差从预先规定的阶跃状的频率中指定特定的频率的频率指令，控制制冷循环系统中的压缩机的运转频率，该空调器的特征为：具有反复判别装置和频率调整装置，反复判别装置用来根据上述频率指令的变化判断不同频率的反复;当由上述反复判别装置判别了反复的不同频率时，频率调整装置将与频率指令相对应而反复的2个频率之间分割为多个单位频率宽度，逐个选择上述单位频率宽度向与频率指令的上下变化相对应而反复的2个频率之间的中间频率逼近的频率作为上述压缩机的运转频率而输出。

4、按权利要求3所述的空调器，其特征是：上述频率调整装置在将2个频率之间分割成单位频率宽度时，根据反复的2个频率之差决定分割数。

5、按权利要求1～4所述的空调器，其特征是：还具有第2频率调整装置，当由第1频率调整装置选择的频率与预先决定的禁止频率一致时，输出避开该禁止频率的中间频率。