CN1192191C - 空调器用压缩机的空载时间补偿方法 - Google Patents

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Abstract

一种空调器用压缩机的空载时间补偿方法，所述空调器包括输入PWM驱动信号后输出驱动电压的变频器和输入所述变频器的驱动电压后按规定转速运行的压缩机，它包括：分级地感知与所述空调器的任意运转相对应的压缩机的负荷状态的步骤；按与所述分级的负荷状态相对应的多阶段，来改变所述压缩机的空载时间的步骤；可根据具有所述多阶段空载时间的可变驱动信号来改变压缩机的驱动状况的步骤。

Description

空调器用压缩机的空载时间补偿方法
本申请是1998年1月2日向中国专利局申请的申请号为97108547.9的名称为“空调器用压缩机的空载时间补偿方法”的申请的分案申请案。
技术领域
本发明涉及一种空调器中的压缩机的驱动方法，特别涉及一种在采用变速压缩机的空调器中对响应压缩机动作的变频器的空载时间进行补偿的方法。
背景技术
一般认为，转换器是把交流电顺变换成直流电的装置，相反，变频器是把直流电逆变换成交流电的装置，变频空调器就是应用转换器和变频器的空调器。
普通的变频空调器是把一定的交流电压经整流而变换成直流，然后再变换成交流，根据冷却负荷条件来改变频率或电压后加到压缩机上。可以通过改变频率或电压而边改变上述压缩机的转速边改变冷却器的运行模式，从而可以在低消耗电力的状态下运行节电冷气设备。
由于变频空调器能够根据负荷的大小来改变频率，所以具有下述优点：(1)在制热时使室内温度上升或在制冷时使室内温度下降的情况下，可以缩短到达设定温度所需的时间；(2)由于压缩机几乎不停止运行，因此可以精确地将室内温度的变化保持在最小范围内；(3)由于驱动压缩机的频率是从最小频率向最大频率变化的，所以压缩机的启动电流比运转电流要小，从而在压缩机启动时不会给其它电器带来影响；(4)比普通空调器耗电小。
然而在另一方面，在室内温度及室外温度超过设定的温度范围的情况下，当压缩机的压力增加的同时使直流电流急剧上升而处于过载状态、或是总电流增加而达到直流峰值时，变频空调器为保护整个系统，会减小压缩机的运转频率或停止压缩机的运转，并且在一定时间后使室外风扇停止运行。
图1是表示由室内机10和室外机20构成的变频空调器的方框图。
室内机10包括：检测室内温度的室内温度传感器11，将由室内热交换器所冷却的冷空气送入室内的室内风扇电动机12，具备室内风扇电动机的控制、温度运算、以及计时等功能、并按设定的程序输出用于控制负载的控制信号的室内微计算机13，通过遥控器或手动操作键板将设定温度和设定风量等输入给所述室内微计算机13的使用者操作部14。
室外机20包括：检测室内外温度的室外温度传感器21，对室外热交换器进行冷却以提高热交换效率的室外风扇电动机22，根据所述室内微计算机13的控制信号对加到变频器26上的输出频率进行控制的室外微计算机23，根据所述室外微计算机23的控制信号来驱动压缩机的晶体管驱动部24，通过所述晶体管驱动部24的驱动将交流电变换成直流电的转换器25，把由所述转换器25顺变换的直流电源再变换成交流电来驱动压缩机的变频器26，利用从所述变频器26施加的交流电源使冷却循环内的制冷剂得以强制进行压缩循环的压缩机27，根据过载的情况来检测变化的电压及电流的直流峰值电压检测部28，以及过载电流检测部29。
在具有这样结构的变频空调器中，变频器26根据来自所述室外微计算机23且通过晶体管驱动部24施加的规定的控制信号，输出具有可变频率的规定正弦波来控制所述压缩机27的动作。
所述变频器26通过PWM驱动信号PWM1、PWM2的交替作用，对施加在串联的大功率晶体管PT1～PT6的集电端子上的DC电源进行开闭控制，从而生成PWM驱动电源。
当这种现有压缩机的驱动装置利用如图3所示的相互交替的PWM驱动信号，对施加在变频器26的大功率晶体管PT上的DC电源进行开闭控制而输出PWM DC驱动电源时，压缩机27在该驱动电源的作用下，边按特定的转速运转边压缩制冷剂。
此时，如果改变所述PWM驱动信号的占空比(duty)，则施加在所述压缩机27上的驱动电源电压会发生与所述占空比相对应的变化，从而使压缩机27的转速发生改变，进而改变制冷剂的循环能力。
此时，如图3所示，为使被串联的两对大功率晶体管交替地开闭而输入具有不同占空比的PWM驱动信号，但其具有一定的时间间隔、即空载时间，以使基于这些交替的PWM驱动信号的大功率晶体管的接通时间不相互重叠。这样可以将电力顺利地传递至压缩机27，并驱动压缩机27。所述空载时间通常规定为16μs左右。
根据现有技术，在所述PWM驱动信号的交替间隔中还设定有规定的空载时间，由此分两种情况进行说明。
第一，当压缩机27的运转处于正常状态下执行具有所述空载时间的PWM驱动时，在该空载时间的期间，只有提供给变频器26的DC电源不会消耗在压缩机27的驱动上，而是纯粹地通过电压损失而流向接地。
第二，当压缩机27处于超负荷状态时，驱动所述压缩机27的变频器26的大功率晶体管PT1～PT6也处于超负荷状态，因此晶体管温度上升而使实际的空载时间变长，所述大功率晶体管PT1～PT6同时导通而发生散粒现象，这样的散粒现象不仅破坏所述大功率晶体管PT1～PT6，而且会损伤变频器10。
此时，如图3所示，所述占空比的存在会引起中断时间的时间延迟，这个时间延迟就是所谓的空载时间。为了稳定的驱动，延迟时间是必需的。所述空载时间通常是符合上述相应条件的特定的延迟时间，并被指定为tstg+toff(空载时间+由于温度而引起的延迟时间)，但因所述压缩机27的运转超负荷而使大功率晶体管PT的温度发生变化，空载时间也相应地变化。
另外，在现有技术的空调器中，驱动压缩机的变频器内的大功率晶体管，无论是处于正常状态还是处于负荷状态都具有一定的空载时间，所以在处于正常状态的空载时间的间隔内会发生不必要的电压损失，而在处于负荷状态的情况下会由于晶体管温度上升而引发大功率晶体管的散粒现象，从而使大功率晶体管被破坏。
发明内容
本发明就是为解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种空调器用压缩机的空载时间补偿方法，通过把由响应压缩机的驱动的空载时间而引起的电压损失值贮存在存储器中之后，在下一次大功率晶体管的开关控制时补偿损失，从而能够向压缩机提供理想的电压。
本发明的另一个目的在于提供另一种空调器用压缩机的空载时间补偿方法，预先感知响应压缩机的驱动的大功率晶体管的过载条件，在空调器的运行过程中基于所处的正常状态或负荷状态来实施相应的变化，由此可以补偿空载时间。
为实现上述目的，本发明提供的空调器用压缩机的空载时间补偿方法，其中，所述空调器包括输入PWM驱动信号后输出驱动电压的变频器和输入所述变频器的驱动电压后按规定转速运行的压缩机，所述空调器用压缩机的空载时间补偿方法包括：分级地感知与所述空调器的任意运转相对应的压缩机的负荷状态的步骤；按与所述分级的负荷状态相对应的多阶段来改变所述压缩机的空载时间的步骤；可根据具有所述多阶段空载时间的可变驱动信号来改变压缩机的驱动状况的步骤。
本发明的另一种空调器用压缩机的空载时间补偿方法，其中，所述空调器包括输入PWM驱动信号后输出驱动电压的变频器和输入所述变频器的驱动电压后按规定转速运行的压缩机，所述空调器用压缩机的空载时间补偿方法包括：检测所述变频器内的大功率晶体管的开关动作时间，进而检测因空载时间而发生的电压损失值的步骤；如果在前一步骤中检测到电压损失值，则将所述电压损失值贮存在存储器内，如果没检测到电压损失值，则读出贮存在所述存储器内的电压损失值的步骤；加上与前一步骤读取的电压损失值相对应的开关时间后，向变频器输出PWM驱动信号的步骤；清除贮存在所述存储器内的、因空载时间而发生的电压损失值的步骤。
附图说明
图1是概略表示普通空调器结构的方框图；
图2是表示图1的变频器及压缩机的方框图；
图3是说明施加到图2中的压缩机上的PWM波形中的空载时间的示意图；
图4是表示本发明的用于空调器中的压缩机的空载时间补偿方法的流程图；
图5是表示本发明的压缩机的空载时间补偿过程的流程图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的空调器用压缩机的空载时间补偿方法的一个最佳实施例进行详细的描述。
图4和图5是表示本发明的一种空调器用压缩机的空载时间补偿方法的流程图。
如图4所示，为了存储在压缩机27的运行过程中发生且与空载时间相关的电压损失值，本发明在室外微计算机23上连接着内部存储器或外部存储器。然后，对转变成通过变频器26输出的正弦波的DC峰值电压和提供给大功率晶体管PT1～PT6的PWM信号进行比较，而检测对所述大功率晶体管PT1～PT6进行通/断控制的开关时间(S11)。检测出所述开关时间后，检测是否存在由于贮存在存储器中的空载时间而发生的电压损失值(S12)。
当上述步骤(S12)中有因空载时间而发生的电压损失值时，把所述电压损失值贮存到存储器后(S13)，在下一次的大功率晶体管的开关动作时，将其作为与电压损失对应的补偿值而使用。此时，如果在再下一次的动作中也因空载时间而发生电压损失值的情况下，可将此次的电压损失值加到上一次中发生的电压损失值上，然后贮存在存储器内。另外，当不存在因空载时间而发生的电压损失值时，检测贮存在存储器内的上一次的电压损失值是否存在(S14)。如果贮存在存储器内的电压损失值不存在，则实施只与该空载时间相对应的大功率晶体管的开关动作(S16)。当贮存在存储器内的电压损失值存在时，检测该开关时间中是否有补偿贮存在存储器中的电压损失值的开关时间(S15)。如果没有开关时间，则重复执行上述步骤(S16)，当存在开关时间时，则实施对与所述贮存着的电压损失值相对应的开关时间进行调整的大功率晶体管的开关动作(S17)。然后，在清除贮存在存储器内的电压损失值后，重复执行上述的动作，直至大功率晶体管PT1～PT6的动作结束。由此，就可以补偿因空载时间而产生的开关损失值。
图5是表示本发明的空调器用压缩机的空载时间补偿方法的另一实施例。
在空调器以任意运转模式的特定循环周期运行的状态下，由于空调器的周围环境或使用者的使用不当，可能会引起压缩机27的过载运行，或者，在压缩机处于正常运转状态时，因周边环境的影响也可能会发生过载。
室外机20的室外微计算机23经常读取由驱动所述压缩机27的变频器26内的大功率晶体管PT1～PT6所检测到的温度(S21)。然后，判断所述读取的温度是否大于T1℃(S22)，如果不大于T1℃，则认为压缩机27处于正常的运行状态，再次判断所述读取的温度是否大于T0℃(S23)，如果所述读取的温度大于T0℃，则处于正常的运行状态，将驱动所述压缩机27时所必需的驱动信号设定成标准空载时间(S25)。此时，所述标准空载时间通常被设定为16μs。如果所述读取温度小于T0℃，则认为压缩机27处于其负荷小于正常负荷的运行状态，将所达压缩机27驱动时所必需的驱动信号设定成从所达标准空载时间中减去规定的第一时间(t1)而得到的空载时间(S24)。
但是，当所述读取的温度大于T1℃时，则认为所述压缩机27处于任意的负荷状态，为判断该负荷的大小，还需再次判断是否大于T2℃(S26)。如果所述读取的温度不大于T2℃，则认为压缩机27上的负荷较小，且将所述压缩机驱动时所必需的驱动信号设定为在所述标准空载时间上加上规定的第一时间(t1)而得到的空载时间(S27)。如果大于T2℃，则认为压缩机27上的负荷较大，将所述压缩机27驱动时所必需的驱动信号设定为在所述标准空载时间上加上规定的第二时间(2t1)而得到的空载时间(S28)。
其中，所述第二时间(2t1)要比第一时间(t1)长。
如上所述，如果确定驱动信号后运行压缩机27，当从标准空载时间中减去第一时间(t1)而得到空载时间的时候，因为减去了第一时间(t1)，所以可以防止电压损失；当在所述标准空载时间上加上第一时间(t1)或第二时间(2t1)而得到空载时间的时候，可以防止变频器中易发生的散粒现象。
如上所述，本发明的空调器用压缩机的空载时间补偿方法，是把因空载时间而发生的电压损失值贮存到存储器后，在下次的大功率晶体管的开关控制时补偿损失的电压值，由此改进了压缩机的性能，并提高了空调机的效率。
而且，由于在本发明中是随晶体管的温度变化而相应地改变空载时间，以提高变频器的大功率晶体管的可靠性，所以，不仅可以在正常的驱动状态下减少电压损失，还可以在负荷状态下确保系统的可靠性。

Claims (3)

1.一种空调器用压缩机的空载时间补偿方法，所述空调器包括输入PWM驱动信号后输出驱动电压的变频器和输入所述变频器的驱动电压后按规定转速运行的压缩机，其特征在于，它包括：分级地感知与所述空调器的任意运转相对应的压缩机的负荷状态的步骤；按与所述分级的负荷状态相对应的多阶段，来改变所述压缩机的空载时间的步骤；可根据具有所述多阶段空载时间的可变驱动信号来改变压缩机的驱动状况的步骤。
2.如权利要求1所述的空调器用压缩机的空载时间补偿方法，其特征在于，所述分级地感知所述压缩机负荷状态的步骤，包括多次感知随施加在变频器内的大功率晶体管上的负荷而变化的温度。
3.如权利要求1所述的空调器用压缩机的空载时间补偿方法，其特征在于，在所述可多阶段地改变压缩机的空载时间的步骤中，设定特定的标准空载时间，通过在所述标准时间上加或减去规定的时间，来改变互不相同的多个空载时间，以使其与感知到的所述分级的负荷相对应。
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