CN1229605C - 变频空调器 - Google Patents

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Abstract

本发明的变频空调器包括与整流电路(2)的2个输出端之间连接的电容电路(4、5)，与整流电路(2)中的一个输入端和电容电路(4、5)内的一个连接点之间连接的第一开关装置(7)，以及与整流电路(2)的另一输入端和电容电路(4、5)内的连接点之间连接的第二开关装置(8)；通过适当地切换第一和第二开关装置(7、8)，同时确保高功率因数和高次谐波抑制，并且提高空调器的最大能力和效率。

Description

变频空调器
技术领域
本发明涉及一种具有采用了整流电路的变换器的变频空调器。
背景技术
一直以来，作为变换器而搭载利用二极管的整流电路的变频空调器广为所知。
图15A、图15B、图15C为具有利用了桥式整流电路的倍压整流电路的变频空调器的电路结构的一个实例以及电流的运动的示意图。变频空调器的电路由交流电源1、压缩机11以及变频部10构成。该倍压整流电路包括将交流电源电压转换为直流电压的整流电路2。
另外，图15A表示来自交流电源1的、正半周的期间的电流的流动。如箭头所示，电流分为按照交流电源1、整流电路2、电容器4、交流电源1的顺序流动的闭环，以及按照交流电源1、整流电路2、平滑电容器6、电容器5、交流电源1的顺序而流动的闭环，可在平滑电容器6的两端，获取正的电压Vo。
图15B表示来自交流电源1的、负半周的期间的电流的流动。如箭头所示，电流分为按照交流电源1、电容器5、整流电路2、交流电源1的顺序而流动的闭环，以及按照交流电源1、电容器4、平滑电容器6、整流电路2、交流电源1的顺序而流动的闭环，可获取正的电压Vo。即，来自交流电源1的交流输入经过倍压整流处理，从而获得正的直流电压。
图16表示图15A、图15B所示的变频空调器中的变换器的输出电压与压缩机11的转数以及向变频部的通断比的关系。由于该变换器的输出电压为根据电源电压与压缩机的负荷确定的固定值，故压缩机11的转数根据改变向变频部的通断比而进行控制。
于是，向变频部的通断比达到上限值的时刻对应于压缩机11的最高转数(例如，河内健著“电源系统的高频失真限制与对策/测定技术”CD-R，191页，1993年3月)。
但是，以往具有变换器的变频空调器存在着下述课题，即，由于仅仅在交流电源1的电压高于电容器4或电容器5的电压的期间才有输入电流流过，故功率因数较低，电源高次谐波也增加，与此同时，由于输出电压伴随负荷的上升而下降，故压缩机11的最高转数不增加。
通常，作为高次谐波的改善措施，采用将电抗器连接于交流电源1与整流电路2之间的方法，但是，按照该方法，由于尽管能够抑制高频，却只能够获得约70％的功率因数，故有着对电源系统造成负担的课题。
另外，作为用于提高输出电压的改善措施，采用搭载高频切换式的升压式变换器的方法，但是，该方式由于采用高频切换的元件而有着成本上升和伴随高频切换而产生的噪音增加的课题。
此外，已知一般在将压缩机11的负荷固定的情况下，在变换器的输出电压较低时，也就是在向变频部的通断比较高时，压缩机11的效率良好，但是，由于变换器的输出电压为根据电源电压与压缩机11的负荷来确定的固定值，故变频空调器的高效率化难于实现。
发明内容
本发明提供一种变频空调器，其包括：
变换器，该变换器具有包括两个输入端和两个输出端、输入端中的一个通过电抗器与交流电源连接、将交流电源电压转换为直流电压的整流电路，并联于所述整流电路的2个输出端之间、由串联的多个电容器构成的电容电路，与整流电路的一个输入端和电容电路中的电容器间的一个连接点之间相连接的第一开关装置，与整流电路的另一个输入端和电容电路中的电容器间的连接点之间相连接的第二开关装置；
电源相位检测装置，该电源相位检测装置检测交流电源的相位；
控制装置，该控制装置根据电源相位检测装置的信号，对第一和第二开关装置进行控制；
变频装置，该变频装置由将变换器的直流输出电压转换为交流电压的变频部和通过改变向变频部的通断比，对变频部输出频率或变频部输出电压进行控制的转数控制装置构成；
压缩机，该压缩机为变频装置所驱动。
附图说明
图1A、图1B、图1C为本发明的第一实施例的变频空调器的组成图。
图2A、图2B、图2C为本发明的第一实施例的变换器的工作说明图。
图3A、图3B、图3C为本发明的第一实施例的电源电压、输入电压、输出电压、电容器的中点电位以及第一和第二开关装置7、8的接通/断开的示意图。
图4A、图4B、图4C为本发明的第一实施例的电源电压、输入电压、以及第一和第二开关装置7、8的接通/断开的示意图。
图5A、图5B、图5C为表示本发明的第一实施例的工作模式的切换时的电源电压、输入电压、输出电压、以及第一和第二开关装置7、8的接通/断开的示意图。
图6为本发明的第二实施例的变频空调器的组成图。
图7为本发明的第三、第4实施例的变频空调器的组成图。
图8为本发明的第5实施例的变频空调器的组成图。
图9为本发明的第6实施例的变频空调器的组成图。
图10为本发明的第6实施例的压缩机转数控制的说明图。
图11为本发明的第7实施例的压缩机转数控制的说明图。
图12为本发明的第9实施例的输入电流与Δt的关系的说明图。
图13为本发明的第10实施例的转数与Δt的关系的说明图。
图14为本发明的第11实施例的变频空调器的组成图。
图15A、图15B为以往的变频空调器的变换器的一个实施例的电路图。
图16为以往的变频空调器的压缩机转数控制的说明图。
具体实施方式
(第1实施例)
图1A为本发明的变频空调器的电路组成的示意图。如图1A所示，该变频空调器包括：变换器，该变换器具有通过电抗器3对来自交流电源1的电压进行整流的整流电路2，电容器4、5，将整流电路2的各半桥的中点与电容器4、5之间的连接点连接的第一开关装置7、第二开关装置8；电源相位检测装置14，该电源相位检测装置检测交流电源的相位；控制装置9，该控制装置根据电源相位检测装置14的信号，对第一开关7和第二开关8进行控制；变频装置10，该变频装置由将变换器的直流输出电压转换为交流电压的变频部和通过改变向变频部的通断比，对变频部输出频率或变频部输出电压进行控制压缩机转数控制装置构成；以及压缩机11，该压缩机为此变频装置10所驱动。
整流电路2由2个二极管的半桥构成。再者，如图1B所示，也可将平滑用电容器6设置成与电容器4和电容器5并联。
另外，如图1C所示，电容器不限于电容器4和电容器5的2个，可象电容器12，13那样，设置为偶数个。
如上述那样构成的变频空调器对应于第一开关装置7、第二开关装置8的接通/断开的状态，以2种工作模式(模式1、模式2)工作。
(1)模式1：根据控制装置9的指令，在将第二开关装置8一直控制在断开的状态，以脉冲幅度对第一开关装置7进行控制。在模式1中得到约为电源电压的
Figure C0315007600121
倍～
Figure C0315007600122
倍的范围内的直流输出电压。
(2)模式2：根据控制装置9的指令，在将第二开关装置8一直控制在接通或以脉冲幅度对其控制的状态，以脉冲幅度对第一开关装置7进行控制。在模式2中，由于倍压整流电路被用作基本电路组成，故可到得电源电压的约 倍以上的直流输出电压。
第一和第二开关装置7、8的脉冲幅度控制通过控制向它们输出的控制脉冲的脉冲幅度来进行。
在这里，仅仅对电源电压的每半个周期输出1个控制脉冲。在下面，将对这样的仅仅每半个周期输出一个脉冲的开关控制，称为“单脉冲控制”。
该单脉冲控制等同于将脉冲幅度控制的载波周期设定为电源电压的半周期的情况的控制。在该单脉冲控制中，基本为以电源频率的2倍的100Hz或120Hz的低速切换操作。于是，没有象有源滤波器那样的数十kHz的高速切换操作，产生的噪音较小。
由此，其可以简化用于噪音应对措施的电路，从而具有可减少空间、成本的优点。
此外，在第一开关装置7中可采用场效应型晶体管(FET)等开关元件。
另外，在本发明中，在模式1、模式2中的任何一种的工作模式中，将第二开关装置8控制在固定接通或固定断开状态，除了模式切换时之外，基本上不需要进行切换操作。于是，第二开关装置8可采用继电器等的较低速的开关元件。
下面通过图2A、图2B、图2C，对变频空调器的各种工作模式的操作进行说明。
图2A表示对应于各开关的状态的直流输出电压的变化，图2B表示第一开关装置7的占空比的变化的状态，图2C表示第二开关装置8的接通、断开状态。如图2A、图2B、图2C所示，在模式1中，第二开关装置8一直处于断开状态，对应于所要求的直流输出电压，以脉冲幅度对第一开关装置7进行控制。
也就是说，在模式1中，当希望获得更高的直流输出电压时，增加第一开关装置7的控制脉冲的脉冲幅度。此时，第一开关装置7的占空比达到设定值(在图2B的情况下为100％)(此时，在电源频率的半周期中，将第一开关装置7控制在接通状态)，进而，在要求比此还要更高的直流输出电压的情况下，由于不能够将第一开关装置7的脉冲幅度控制在还要更高的值，故将工作模式从模式1切换到模式2。
在从模式1切换到模式2的前后，第一开关装置7的占空比从100％切换到0％，第二开关装置8从断开切换到接通。此时，由于切换前后的电路均为倍压整流电路，故切换前后的直流输出电压不发生变化。
而且，在模式2中，将第二开关装置8一直控制为接通状态，对应于直流输出电压，以脉冲幅度对第一开关装置7进行控制。在模式2中，由于倍压整流电路被用作基本电路组成，故与模式1的情况相比较，获得约2倍的直流输出电压。在模式2中，在减小直流输出电压的情况下，第一开关装置7的占空比达到设定值时，将第二开关装置从接通切换到断开，将第一开关装置7的占空比从0％变为100％，由此，从模式2切换到模式1。
图3A、图3B、图3C为表示第一实施方式的变频空调器的模式1的第一和第二开关装置7、8的控制脉冲、电源电压、输入电流、直流输出电压(平滑电容器6的两端电压)、电容器4、5的连接点的电压的相应波形的示意图。如图3A、图3B、图3C所示，第一开关装置7的控制脉冲在电源电压的零交叉位置输出，仅仅对电源电压的每半个周期输出1个该控制脉冲。
如图所示，通过该控制脉冲，输入电流从电源电压大于电容器4、5的中点电压的时刻开始流动。即，在期间A，使额外的输入电流流通，这样可扩展电流流通的期间，由此，可改善功率因数。而且，由于可使输入电流的波形接近电源电压的变形，故可取消高次谐波限制。
在图2A、图2B、图2C中，在控制脉冲增加到某种程度之前，输出电压不上升，其原因在于在控制脉冲较小的区间，电源电压较小，输入电流不流通。
再者，在模式切换时，优选为在电源电压的零交叉的位置，对第二开关装置8的接通/断开进行切换。
图4A、图4B、图4C为第一实施方式的变频空调器的模式2的第一和第二开关装置7、8的控制脉冲、电源电压和输入电流的波形的示意图。在该图4A、图4B、图4C中，第一开关装置7的控制脉冲在从电源电压的零交叉位置延迟Δd之后而被输出。
Δd必须设定为可取消高次谐波限制的值。在负荷输出小而Δd值大的情况下，容易取消高次谐波限制，但是不必一定如此，而也可以使Δd＝0(即，也可在零交差的时刻输出第一开关装置7的控制脉冲)。
在模式1中，即使在控制脉冲开始的情况下，输入电力直到电源电压大于电容器4、5的中点电压的时刻以后才开始流动，与此相对，在模式2中，在第一开关装置7的控制脉冲开始的同时，输入电流即开始流动。
如上所述，通过接通第一开关装置7，可在脉冲幅度的期间Δt，使额外输入电流流通，由此，与模式1的情况相同，可延长电流流通的期间，从而可改善功率因数。进而，可使输入电流的波形接近电源电压的波形，可取消高次谐波限制。
另外，可同时确保输入电流的高次谐波的抑制与功率因数的提高，并且获得交流电源的电压值的2倍～ 倍以上的直流输出电压，而且，由于可控制此输出电压值，因此可增加压缩机的最大转数，且可提高效率。
图5A、图5B、图5C为模式切换时的电源电压和输入电流的变化的说明图。
如图5A、图5B、图5C所示，在模式切换的前后，获得几乎完全相同的电流波形。由此，在模式切换时，电流波形不发生变化，可在输出电压范围内，平滑地改变直流输出电压。即，可抑制在变更目标输出电压时电压的急剧变化。
如上所述，在将变换器的直流输出电压控制在较低电压时，可实现压缩机的高效率运转，从而提高空调器的效率。另外，在将直流输出电压控制在较高电压时，压缩机的最高转数可增加，从而提高空调器的最大能力。另外，空调器的最大输入电力一般如下表示：
最大输入电功率＝输入电压×最大输入电流×功率因数
由于输入电压是固定的，且最大输入电流由插座的最大容量所限制，故通过提高功率因数，来增加最大输入电力。其结果是，可提高空调器的最大能力。另外，由于可抑制模式切换时的电源电压的急剧变化，故可使空调器稳定地运转。
(第2实施例)
图6为在图1中增加输出电压检测装置15，根据其输出，控制装置9设定第一开关装置7的接通期间Δt。压缩机的转数控制的稳定性受到输出电压的变化的较大影响。于是，在上述组成中，输出电压检测装置15检测输出电压，将其传递给控制装置9。接着，该控制装置9设定Δt使输出电压为预定值。接着，压缩机的速度控制装置通过改变向变频部的通断比，控制压缩机的转数。
通过以上的动作，无论有无负荷变化、电源电压变化，都可使输出电压为一定值，从而可进行稳定的压缩机转数控制。
(第3实施例)
图7表示在图1中增加负荷检测装置16和存储器9a，该存储器9a在控制装置9的内部，存储从电源电压的零交叉，到第一开关装置7接通的延迟时间Δd和Δt。
在以上的组成中，在存储器9a中，存储预先求出的对应于负荷的大小的最适合的Δd和Δt的值的表，接收负荷检测装置16的输出，从表中读取与负荷的大小相对应的Δd，Δt，根据这些值来驱动第一开关装置7。
通过以上的操作，获得相对于所有的负荷的最适合的功率因数和输出电压值，以及得到高次谐波抑制效果。
(第4实施例)
在图7的组成中，控制装置9接收负荷检测装置16的输出，在该输出达到预定大小的情况下，通过调整Δt或Δd，选择进一步减小输出的组合，根据该组合来驱动第一开关装置7
通过以上的操作，可特别在高负荷时获得最适合的功率因数，可有效地利用电源容量，可提高空调器的最大能力。
(第5实施例)
图8表示在图1中增加压缩机转数检测装置17和在控制装置9的内部存储Δd和Δt的存储器9a。在以上的组成中，在存储器9a中，存储预先求出的对应于压缩机11的转数的最适合的Δd，Δt的值的表，接收压缩机转数检测装置17的输出，从表中读取与转数相对应的Δd，Δt，根据这些值来驱动第一开关装置7。
通过以上的操作，获得相对于所有的负荷的最适合的功率因数和输出电压值，以及得到高次谐波抑制效果。
(第6实施例)
图9表示在图1中增加了输出电压检测装置15与压缩机转数检测装置17。另外，在图10的组成中，表示下述情况的输出电压、向变频部的通断比以及压缩机转数的关系，该情况指包括：对应于压缩机11的转数，控制装置9设定Δt，驱动第一开关装置7，将输出电压控制在设定值，同时，改变向变频部的通断比，由此来控制压缩机11的转数的第一区域；固定向变频部的通断比，改变输出电压，由此来控制压缩机11的转数的第二区域；通过同时改变输出电压和向变频部的通断比来控制压缩机11的转数第三区域。
在上述组成中，在第一区域，输出电压检测装置15检测变换器的直流输出电压，将其传递给控制装置9。接着，该控制装置9设定Δt使输出电压为预定值，驱动第一开关装置7。另外，在第二区域，压缩机转数检测装置17检测压缩机11的转数，将其传递给控制装置9。
然后，控制装置9设定Δt使压缩机11为设定的转数，驱动第一开关装置7。
在第三区域，压缩机转数检测装置17检测压缩机11的转数，将其传递给控制装置9。接着，该控制装置9设定Δt使压缩机11为设定的转数，驱动第一开关装置7，与此同时，在调整Δt时相应调整变频控制的向变频部的通断比。
如上所述，通过设定Δt、控制第一开关装置7，在第一区域，无论有无负荷变化、输出电压变化，均可使输出电压为一定值，从而可进行稳定的压缩机转数控制。另外，针对各转数，通过预先将变换器和变频装置的总效率设定为最适合的输出电压，可实现空调器的高效率化。
在第二区域，由于可在向变频部的通断比为100％的状态下进行压缩机11的转数控制，故变频部的开关元件的损失减少，在可期望提高效率的同时，可通过提高输出电压来增加转数，由此，压缩机11的最高转数上升，空调器的最大能力提高。
在第三区域，通过使向变频部的通断比与输出电压均提高，设置仅仅通过向变频部的通断比来控制压缩机11的转数的区域和仅仅通过输出电压来控制压缩机11的转数的区域的转换期，由此即使在区域之间切换时，仍可使压缩机11的转数平滑地变化。
(第7实施例)
图11表示在图9的组成中，下述场合的Δt和输出电压以及向变频部的通断比的关系，在该场合，具有：控制装置9将Δt设定在0≤Δt≤t1的范围内使输出电压一直为一定值，改变向变频部的通断比，由此来控制压缩机11的转数的第一区域；通过将Δt固定在t1、改变向变频部的通断比，来控制压缩机11的转数的第二区域。
在上述组成中，输出电压检测装置15检测变换器的直流输出电压，将其传递给控制装置9。接着，控制装置9将Δt设定在0≤Δt≤t1的范围内从而使输出电压为预先设定的设定值。
在第一区域，将变换器的输出电压控制在预先设定的设定值，改变向变频部的通断比，由此来控制压缩机11的转数。在负荷上升的情况下，由于是通过增加Δt来将变换器的直流输出电压控制在设定值，所以在某个负荷，变为Δt＝t1且切换到第二区域。
在第二区域，变换器的输出电压虽较预先设定的设定值的电压小，但是，控制装置9将Δt固定为Δt＝t1、改变向变频部的通断比，由此来控制压缩机11的转数。通过在将Δt固定在t1的状态时减少负荷，变换器的输出电压上升，若达到预先设定的设定值，则从第二区域切换到第一区域。
根据上述组成，通过固定Δt的上限值，可在适当地抑制高次谐波电流的同时，防止输出电压上升到必要程度以上。
另外，由于第一开关装置7的最大容量依赖于Δt的最大值，故通过固定Δt的上限值，可限制第一开关装置7的最大容量，使元件的小型化、成本降低成为可能。进而，在Δt固定的区域，由于能够仅仅通过向变频部的通断比来控制压缩机的转数，故可简化压缩机的转数控制。
(第8实施例)
在图6的组成中，控制装置9通过设定Δt使输出电压为预定值、调整向变频部的通断比，来控制压缩机的转数。下面对此场合的、控制压缩机的转数的向变频部的通断比的增减速度，以及控制变换器的直流输出电压的Δt的增减速度对压缩机的转数的影响进行描述。
例如，在使向变频部的通断比增加、使压缩机的转数增加时，由于负荷同时上升，故输出电压减小。于是，控制装置9增加Δt使输出电压为预定值，从而使输出电压增加。
此时，如果向变频部的通断比的增减速度较慢，则向变频部的通断比的减少不对应于输出电压的上升，压缩机的转数进一步上升，出现超过预定的转数的情况，存在着变换器的直流输出电压控制与变频装置的压缩机转数控制相互干扰的可能性，从而难于进行稳定的转数控制。于是，通过将向变频部的通断比的增减速度设定为足够超过Δt的调整的直流输出电压的上升、下降速度，压缩机的转数可在极短时间与直流输出电压的变化相对应，从而可进行稳定的转数控制。
(第9实施例)
图12为在图7的组成中，在若输入电流值小于设定值，则Δt＝0，若该输入电流值超过设定值，则Δt＞0的情况下的输入电流与Δt的关系的示意图。在负荷较小的情况下，由于Δt＝0，故存在着直流输出电压上升到必要程度以上的可能性。
在以上的组成中，控制装置9可通过当从负荷检测装置16传递的输入电流小于设定值时，选择Δt＝0，当超过设定值时，选择Δt＞0，来防止直流输出电压的异常上升。
(第10实施例)
图13为在图8的组成中，当压缩机的转数小于设定值时，Δt＝0，当该转数大于设定值时，Δt＞0的情况下，压缩机的转数与Δt的关系的示意图。
在以上的组成中，控制装置9可通过当从负荷检测装置17传递的转数小于设定值时，选择Δt＝0，当超过设定值时，选择Δt＞0，来防止直流输出电压的异常上升。
(第11实施例)
图14表示在图7中，增加交流电源频率检测装置14a，控制装置9根据其输出而设定Δd。Δd在特定的负荷变化范围内，即使不进行对应于负荷的精细的调整，而为一定值，仍获得适合的功率因数和高次谐波抑制效果。另一方面，必须切换到对于交流电源频率相应于50Hz、60Hz的各适当的值。
于是，在上述组成中，交流电源频率检测装置14a检测交流电源频率，将其传递给控制装置9。另外，控制装置9对应于交流电源频率，设定预定的Δd，根据该值来驱动第一开关装置7。
通过以上的操作，在特定的负荷区域，Δd可为一定值，从而可使控制简单，并且无论交流电源频率如何，均可获得适合的功率因数与输出电压值，以及得到高次谐波抑制效果。
另外，在本申请的上述各实施例中，针对变频空调器中的压缩机进行了描述，但是，即使在为其它的电动机，比如，吹风机的电动机的情况下，在技术上也是相同的，没有任何的妨碍。
根据上述本发明的变频空调器，通过在与变换器的整流电路的直流输出端连接的多个电容器间的连接点和整流电路的交流输入端子之间分别设置第一和第二开关装置、适当地驱动该第一和第二开关装置、适当地切换压缩机的转数控制方式，可同时确保高功率因数和高次谐波抑制效果，并且可提高空调器的最大能力和效率。
按照本发明，可防止在小负荷时，变换器的直流输出电压上升至必要程度以上，可防止变频空调器的电子控制装置的各元件的耐压破坏。
另外，在本发明中，由于输入电流、压缩机转数、压缩机的指令转数的设定值在制冷运转时和制热运转时不相同，故可在各自运转时，在最适合的切换点驱动变换器，从而可减小空调器的耗电量。

Claims (29)

1.一种变频空调器，其包括：
变换器，该变换器具有包括两个输入端和两个输出端、所述输入端中的一个通过电抗器与交流电源连接、将交流电源电压转换为直流电压的整流电路，并联于所述整流电路的2个输出端之间、由串联的多个电容器构成的电容电路，与所述整流电路的一个输入端和所述电容电路中的电容器间的一个连接点之间相连接的第一开关装置，与所述整流电路的另一个输入端和所述电容电路中的电容器间的所述连接点之间相连接的第二开关装置；
电源相位检测装置，该电源相位检测装置检测所述交流电源的相位；
控制装置，该控制装置根据所述电源相位检测装置的信号，对所述第一和第二开关装置进行控制；
变频装置，该变频装置由将所述变换器的直流输出电压转换为交流电压的变频部和通过改变向变频部的通断比，对变频部输出频率或变频部输出电压进行控制的转数控制装置构成；
压缩机，该压缩机为所述变频装置所驱动。
2.如权利要求1所述的变频空调器，其特征在于，所述控制装置由第一工作模式和第二工作模式构成；
所述第一工作模式在所述交流电源电压的半个周期内，从所述交流电源电压的零交叉的Δd(0≤d)后，仅在接通期间Δt(0≤t)之间，连续地将所述第一开关装置控制在接通状态，并且将第二开关装置一直控制在断开状态；
所述第二工作模式在所述交流电源电压的半个周期内，从所述交流电源电压的零交叉的Δd(0≤d)后，仅在接通期间Δt(0≤t)之间，连续地将所述第一开关装置控制在接通状态，并且将第二开关装置一直控制在接通状态；
对从所述交流电源流入的输入电流的高次谐波与所述变换器的直流输出电压进行控制。
3.如权利要求2所述的变频空调器，其特征在于，
还包括检测所述变换器的直流输出电压的变换器输出电压检测装置，
和在所述控制装置中预先存储预定目标的输出电压的存储器；
如果所述变换器输出电压小于目标电压，则增加Δt，如果所述变换器输出电压超过目标电压，则减少Δt，由此控制Δt使所述变换器输出电压一直与目标电压接近。
4.如权利要求2所述的变频空调器，其特征在于，
还包括检测所述变换器的输入电流的负荷检测装置，
和在所述控制装置中，预先存储与所述输入电流相对应的Δd与Δt的组合的存储器；
根据所述负荷检测装置的输出，从所述存储器中，选择与所述输入电流相对应的Δd与Δt的组合。
5.如权利要求2所述的变频空调器，其特征在于，还包括检测所述变换器的输入电流的负荷检测装置，在所述负荷检测装置的输出达到一定值时，选择Δd与Δt的组合使所述输入电流进一步减小。
6.如权利要求2所述的变频空调器，其特征在于，
还包括检测所述压缩机的转数的压缩机转数检测装置，
和在所述控制装置中，预先存储与所述压缩机转数相对应Δd与Δt的组合的存储器；
根据所述压缩机转数检测装置的输出，从所述存储器中，选择与所述转数相对应的Δd与Δt的组合。
7.如权利要求2所述的变频空调器，其特征在于，
还包括在所述控制装置中，预先存储与压缩机指令转数相对应的Δd与Δt的组合的存储器，
根据所述压缩机指令转数，选择Δd与Δt的组合。
8.如权利要求2所述的变频空调器，其特征在于，
还包括检测所述变换器的输入电流的负荷检测装置，
和在所述控制装置中预先存储与所述压缩机的转数、所述压缩机的指令转数、所述负荷检测装置的输出中的至少一个相对应的所述变换器的目标输出电压的存储器；
包括根据所述输出电压检测装置的输出来选择Δt使所述输出与存储于所述存储器中的目标输出电压接近、并且所述压缩机的转数控制装置通过改变向变频部的通断比来控制所述压缩机的转数的第一区域，
固定所述向变频部的通断比、并且所述控制装置通过根据压缩机转数检测装置的输出来调整Δt从而改变所述变换器的输出电压、控制所述压缩机的转数的第二区域，
通过同时改变所述控制装置的Δt与向变频部的通断比来控制压缩机的转数的第三区域。
9.如权利要求2所述的变频空调器，其特征在于，
还包括在所述控制装置中预先存储与所述压缩机的转数、所述压缩机的指令转数、所述负荷检测装置的输出中的至少一个相对应的所述变换器的目标输出电压的存储器；
所述控制装置包括在0≤Δt≤t1的范围内选择Δt使所述变换器的输出电压为在所述存储器中预先设定的设定值、并且通过改变所述向变频部的通断比，来控制所述压缩机的转数的第一区域，
和将Δt固定为t1、通过改变所述向变频部的通断比来改变所述压缩机的转数的第二区域。
10.如权利要求2所述的变频空调器，其特征在于，所述压缩机转数控制装置的向变频部的通断比的增减速度一直超过所述控制装置的Δt的增减速度。
11.如权利要求10所述的变频空调器，其特征在于，
还包括检测输入电流的负荷检测装置，
对应于所述压缩机的转数、所述压缩机的指令转数、所述负荷检测装置的输出中的至少一个，改变所述Δt的增减速度与向变频部的通断比的改变速度中的至少1个。
12.如权利要求2～10中任一项所述的变频空调器，其特征在于，还包括检测输入电流的负荷检测装置，
如果所述输入电流超过设定值，则为Δt＞0的状态，如果小于设定值，则为Δt＝0的状态。
13.如权利要求12所述的变频空调器，其特征在于，所述输入电流的设定值在制冷运转时与制热运转时不同。
14.如权利要求2～11中任一项所述的变频空调器，其特征在于，还包括检测所述压缩机的转数的转数检测装置，
如果所述压缩机的转数超过设定值，则为Δt＞0，如果小于设定值，则为Δt＝0。
15.如权利要求14所述的变频空调器，其特征在于，所述压缩机的转数的设定值在制冷运转时与制热运转时不同。
16.如权利要求2～11中任一项所述的变频空调器，其特征在于，如果所述压缩机的指令转数超过设定值，则为Δt＞0，如果小于设定值，则为Δt＝0。
17.如权利要求16所述的变频空调器，其特征在于，所述压缩机的指令转数的设定值在制冷运转时与制热运转时不同。
18.如权利要求2～11中任一项所述的变频空调器，其特征在于，
还包括检测所述交流电源频率的交流电源频率检测装置，
和在所述控制装置中预先存储与所述压缩机的转数相对应的Δd的存储器；
根据所述交流电源频率检测装置的输出，选择与所述交流电源频率相对应的Δd。
19.如权利要求12所述的变频空调器，其特征在于，
还包括检测所述交流电源频率的交流电源频率检测装置，
和在所述控制装置中预先存储与所述压缩机的转数相对应的Δd的存储器；
根据所述交流电源频率检测装置的输出，选择与所述交流电源频率相对应的Δd。
20.如权利要求13、15、17中任一项所述的变频空调器，其特征在于，
还包括检测所述交流电源频率的交流电源频率检测装置，
和在所述控制装置中预先存储与所述压缩机的转数相对应的Δd的存储器；
根据所述交流电源频率检测装置的输出，选择与所述交流电源频率相对应的Δd。
21.如权利要求14所述的变频空调器，其特征在于，
还包括检测所述交流电源频率的交流电源频率检测装置，
和在所述控制装置中预先存储与所述压缩机的转数相对应的Δd的存储器；
根据所述交流电源频率检测装置的输出，选择与所述交流电源频率相对应的Δd。
22.如权利要求16所述的变频空调器，其特征在于，
还包括检测所述交流电源频率的交流电源频率检测装置，
在所述控制装置中预先存储与所述压缩机的转数相对应的Δd的存储器；
根据所述交流电源频率检测装置的输出，选择与所述交流电源频率相对应的Δd。
23.如权利要求2～11中任一项所述的变频空调器，其特征在于，所述控制装置在Δt大于设定值时，将用于控制第一和第二开关装置的工作模式从第一工作模式，切换到第二工作模式，在Δt小于设定值时，将用于控制第一和第二开关装置的工作模式从第二工作模式，切换到第一工作模式。
24.如权利要求12所述的变频空调器，其特征在于，所述控制装置在Δt大于设定值时，将用于控制第一和第二开关装置的工作模式从第一工作模式，切换到第二工作模式，在Δt小于设定值时，将用于控制第一和第二开关装置的工作模式从第二工作模式，切换到第一工作模式。
25.如权利要求13、15、17、19、21、22中任一项所述的变频空调器，其特征在于，所述控制装置在Δt大于设定值时，将用于控制第一和第二开关装置的工作模式从第一工作模式，切换到第二工作模式，在Δt小于设定值时，将用于控制第一和第二开关装置的工作模式从第二工作模式，切换到第一工作模式。
26.如权利要求14所述的变频空调器，其特征在于，所述控制装置在Δt大于设定值时，将用于控制第一和第二开关装置的工作模式从第一工作模式，切换到第二工作模式，在Δt小于设定值时，将用于控制第一和第二开关装置的工作模式从第二工作模式，切换到第一工作模式。
27.如权利要求16所述的变频空调器，其特征在于，所述控制装置在Δt大于设定值时，将用于控制第一和第二开关装置的工作模式从第一工作模式，切换到第二工作模式，在Δt小于设定值时，将用于控制第一和第二开关装置的工作模式从第二工作模式，切换到第一工作模式。
28.如权利要求18所述的变频空调器，其特征在于，所述控制装置在Δt大于设定值时，将用于控制第一和第二开关装置的工作模式从第一工作模式，切换到第二工作模式，在Δt小于设定值时，将用于控制第一和第二开关装置的工作模式从第二工作模式，切换到第一工作模式。
29.如权利要求20所述的变频空调器，其特征在于，所述控制装置在Δt大于设定值时，将用于控制第一和第二开关装置的工作模式从第一工作模式，切换到到第二工作模式，在Δt小于设定值时，将用于控制第一和第二开关装置的工作模式从第二工作模式，切换到第一工作模式。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4572595B2 (ja) * 2004-06-18 2010-11-04 ダイキン工業株式会社 コンバータ制御方法及びコンバータ制御装置並びに空調機及びその制御方法及び制御装置
CN1988369B (zh) * 2005-12-22 2010-09-22 乐金电子(天津)电器有限公司 空调器的相位控制系统及其控制方法
KR100823930B1 (ko) * 2006-10-26 2008-04-22 엘지전자 주식회사 직류 전원 공급 장치 및 방법
JP4840228B2 (ja) * 2007-03-30 2011-12-21 ダイキン工業株式会社 冷凍装置の電源供給回路、及び冷凍装置の電源供給回路の制御方法
CN101779086A (zh) * 2007-08-10 2010-07-14 大金工业株式会社 空调机监视系统
US8498136B2 (en) 2007-08-29 2013-07-30 Mitsubishi Electric Corporation AC-DC converter and compressor driving apparatus and air conditioning apparatus using the same
KR101423682B1 (ko) * 2007-11-20 2014-07-25 엘지전자 주식회사 공기조화기의 전동기 제어장치
WO2010013344A1 (ja) 2008-08-01 2010-02-04 三菱電機株式会社 交流直流変換装置、交流直流変換装置の制御方法、電動機駆動装置、圧縮機駆動装置、空気調和機、ヒートポンプ式給湯機
JP5274579B2 (ja) * 2008-12-01 2013-08-28 三菱電機株式会社 交流直流変換装置、電動機駆動装置
JP2012172913A (ja) * 2011-02-22 2012-09-10 Panasonic Corp 空気調和機
JP5236057B2 (ja) * 2011-09-02 2013-07-17 三菱電機株式会社 交流直流変換装置及び交流直流変換装置の制御方法並びにヒートポンプ式給湯器及び空気調和機
JP5769764B2 (ja) * 2013-07-10 2015-08-26 三菱電機株式会社 交流直流変換装置、電動機駆動装置、圧縮機駆動装置、空気調和機、ヒートポンプ式給湯機
JP6257331B2 (ja) * 2014-01-07 2018-01-10 三菱電機株式会社 インバータ装置
TWI539167B (zh) 2014-11-04 2016-06-21 群光電能科技股份有限公司 具有交流電源偵測電路之電源供應裝置
CN105387569B (zh) * 2015-11-30 2019-03-05 珠海格力电器股份有限公司 光伏空调系统控制方法和装置
JP6393287B2 (ja) 2016-01-27 2018-09-19 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 空気調和機の室外機
KR102183096B1 (ko) * 2018-11-13 2020-11-25 엘지전자 주식회사 공기조화기 및 그 동작방법
CN111964229B (zh) * 2020-07-29 2022-06-28 重庆海尔空调器有限公司 用于空调滤网温度控制的方法、装置及空调器
CN112032938B (zh) * 2020-09-02 2022-07-08 青岛海信日立空调系统有限公司 空调系统
CN112212463B (zh) * 2020-10-13 2021-10-29 珠海格力电器股份有限公司 变频空调频率控制方法、计算机装置以及计算机可读存储介质
CN116388588B (zh) * 2023-05-29 2023-08-18 成都市易冲半导体有限公司 整流控制电路、电能接收装置和电子设备

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3377959B2 (ja) 1999-02-17 2003-02-17 松下電器産業株式会社 電源装置
KR100353357B1 (ko) * 1999-10-16 2002-09-18 엘지전자주식회사 인버터 공기조화기의 제어회로
JP2001145360A (ja) 1999-11-16 2001-05-25 Hitachi Ltd 力率改善回路，モータ制御装置及び空調機
JP3488684B2 (ja) 1999-11-30 2004-01-19 三菱電機株式会社 整流回路および圧縮機駆動装置
JP3726611B2 (ja) 2000-01-17 2005-12-14 松下電器産業株式会社 空気調和機の電源回路
JP2001268915A (ja) 2000-03-17 2001-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd インバータエアコン

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Publication number Publication date
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MY135702A (en) 2008-06-30

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