DE60129231T2 - Method for controlling a compressor with variable cooling capacity and controlled by this method refrigerator or freezer - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern der Leistungsabgabe eines Kompressors variabler Kühlkapazität eines Kühlschranks/Gefrierschranks mit einer elektronischen Steuerung, die ein Temperatur-Rückkopplungssignal vom Kühlschrank/Gefrierschrank empfängt. Mit dem Ausdruck "variable Kühlkapazität" meinen wir alle Arten von Kompressoren, die entweder die Motorgeschwindigkeit (variable Geschwindigkeitskompressoren) oder die Verdrängung des Kompressors (lineare Kompressoren) variieren können. Im ersten Fall ist die Leistungsabgabe des Kompressors proportional zur Motorgeschwindigkeit, welche das tatsächlich gesteuerte Merkmal ist. Im zweiten Fall ist die Leistungsabgabe proportional zum Hub des Kolbens des Kompressors, welcher das tatsächlich gesteuerte Merkmal ist.The The present invention relates to a method of controlling the power output of a variable cooling capacity compressor Refrigerator / freezer with an electronic controller that receives a temperature feedback signal from the fridge / freezer receives. With the expression "variable Cooling capacity "we all mean Types of compressors that either the engine speed (variable Speed compressors) or the displacement of the compressor (linear compressors) can vary. In the first case, the output of the compressor is proportional to Motor speed, which is the actual controlled feature. In the second case, the power output is proportional to the stroke of the Piston of the compressor, which is the actually controlled feature.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein neues Verfahren zum Steuern der Temperatur einer Kühlschrank/Gefrierschrank-Zelle, in welcher das auf Temperatur-Hysterese (Fehlerproportionalteil) basierende traditionelle Verfahren durch ein neues und effizienteres ersetzt ist.The The present invention also relates to a new method for controlling the temperature of a refrigerator / freezer cell, in which the on temperature hysteresis (Proportional Part) based traditional methods a new and more efficient one is replaced.
Die
Temperatursteuerung eines Gefrierschranks oder eines Kühlschranks
wird üblicherweise
im Falle eines Kompressors fixer oder variabler Kühlkapazität (VCC)
durch Zyklisieren des Ein-/Aus-Kompressorzustands erhalten, mittels
einer so genannten "Hysterese" oder Relaissteuerung,
siehe beispielsweise Dokument
Der Effekt der Hysterese oder Relais-Steuerung ist, dass die Gehäusetemperatur (Kühlschrank oder Gefrierschrank) gezwungen wird, von einem Minimum- zu einem Maximum-Temperaturwert zu oszillieren und so die Lebensmittel niemals bei einer konstanten Temperatur sind.Of the Effect of hysteresis or relay control is that the case temperature (Fridge or Freezer) is forced from a minimum to a maximum temperature value to oscillate and so the food never at a constant Temperature are.
Falls der x-Wert sehr nahe am y-Wert liegt (niedriger Hysteresewert), werden häufige EIN/AUS-Zyklen erhalten. Die Folge ist Geräuschentwicklung und ein Ansteigen des Energieverbrauchs.If the x-value is very close to the y-value (low hysteresis value), become frequent ON / OFF cycles receive. The result is noise and an increase in energy consumption.
Die Oszillations-Amplitude der Zelltemperatur wird nicht gesteuert, weil sie von der Lastmenge und Art (thermische Trägheit) und auch von der externen Temperatur abhängt. Wenn beispielsweise der Kompressor auf EIN (AUS) gesetzt worden ist, fällt (steigt) die Temperatur durch Trägheit weiter. Die Hauptfolge davon ist eine begrenzte Steuerung der Nahrungskonservierung aufgrund der Abhängigkeit der thermischen Lastträgheit.The Oscillation amplitude of the cell temperature is not controlled because they depend on the amount of load and type (thermal inertia) and also depends on the external temperature. If, for example, the compressor has been set to ON, the temperature drops (rises) through inertia further. The main consequence of this is a limited control of food preservation due to the dependence of thermal load inertia.
Die EIN/AUS-Temperatursteuertechnik, die üblicherweise in Geräten implementiert ist, in denen ein üblicher EIN/AUS-Kompressor installiert ist, wird auch in Fällen verwendet, in denen der Kompressor eine variable Kühlkapazität hat, wie etwa Kompressoren variabler Geschwindigkeit oder lineare Kompressoren. Es gibt verschiedene Gründe für das Verwenden dieser EIN/AUS-Temperatur-Hysterese-Steuerung und die Hauptgründe sind:
- 1) es ist vom Energiestandpunkt aus praktisch, den Kompressor AUS zu schalten, anstelle ihn mit einer minimalen Kühlkapazität (minimale Geschwindigkeit) laufen zu lassen,
- 2) durch Laufenlassen des Kompressors bei der minimalen Kühlkapazität kann die zu steuernde Temperatur niedriger als erforderlich sein, so dass der Kompressor-AUS-Zustand bevorzugt ist.
- 1) it is convenient from the energy point of view to switch the compressor OFF, instead of running it with a minimum cooling capacity (minimum speed),
- 2) by running the compressor at the minimum cooling capacity, the temperature to be controlled may be lower than required, so that the compressor OFF state is preferable.
Es ist bekannt, dass eine kontinuierliche Steuerung besser arbeitet als EIN/AUS-Steuerung: Die Spitzen von Strom während der Motorkompressor-Startphase werden eliminiert und im Kühlfeld wird die zur Kompensation der Druckverluste verbrauchte Energie ebenfalls reduziert.It It is known that continuous control works better as ON / OFF control: The peaks of current during the engine compressor start-up phase are eliminated and become in the cooling field the energy used to compensate for the pressure losses also reduced.
Einer der Zwecke der Erfindung ist somit, ein Steuerverfahren und eine Steueranordnung für einen VCC-Kompressor mit einem niedrigeren Energieverbrauch als die aus dem Stand der Technik bekannten Steuerungen zu entwickeln.one The purpose of the invention is thus, a control method and a Control arrangement for a VCC compressor with a lower energy consumption than To develop the known from the prior art controls.
Gemäß der Erfindung wird dies durch Einstellen des Kompressors mit dem Ausgabesignal der elektronischen Steuerung vorgenommen, das auf einem vorgegebenen EIN/AUS-Band basiert, das sich vom üblichen EIN/AUS-Temperaturband unterscheidet. Falls ein Kompressor variabler Geschwindigkeit verwendet wird, basiert das Ausgabesignal der elektronischen Steuerung auf einem vorgegebenen EIN/AUS-Geschwindigkeitsband. Falls ein Linearkompressor verwendet wird, basiert das Ausgabesignal der elektronischen Steuerung auf einem vorgegebenen EIN/AUS-Verdrängungsbereich.According to the invention This is done by adjusting the compressor with the output signal the electronic control made on a given ON / OFF band based, that is different from the usual ON / OFF temperature band is different. If a compressor variable Speed is used, the output signal of the electronic is based Control on a given ON / OFF speed band. If a linear compressor is used, the output signal of the electronic control is based on a predetermined ON / OFF displacement range.
Der Anmelder hat entdeckt, dass bei Verwendung einer Referenzvariablen in der Temperatursteuerschleife, welche auch andere Teile des Temperaturfehlers berücksichtigt, als integrative und/oder derivative Fehlerteile, eine erstaunliche Minderung des Energieverbrauchs erhalten werden kann, das heißt bis zu 5% im Vergleich zu einer traditionellen Temperatur-Hysterese-Steuerung. Der Effekt ist, dass der AUS-Zustand nicht mehr abhängt von einem festen Temperaturwert, sondern auch von vergangenen (integrativen) und zukünftigen (abgeleiteten) Teilen des Fehlers abhängt.The Applicant has discovered that by using a reference variable in the temperature control loop which also takes into account other parts of the temperature error than integrative and / or derivative error parts, a remarkable reduction in energy consumption can be obtained means up to 5% compared to traditional temperature hysteresis control. The effect is that the OFF state no longer depends on a fixed temperature value but also on past (integrative) and future (derived) parts of the error.
Abgesehen vom Vorteil einer hohen Energieersparnis ist es mit dem Verfahren gemäß der Erfindung möglich, zusätzliche Vorteile hinsichtlich einer stabileren Temperatur und Lärmminderung aufgrund des Absinkens oder der Eliminierung von EIN/AUS-Zyklen zu bekommen.apart the advantage of high energy savings is with the process according to the invention possible, additional Advantages in terms of a more stable temperature and noise reduction due to sinking or elimination of ON / OFF cycles to get.
Im Folgenden wird die Erfindung auf Basis der nachfolgenden Figuren beschrieben:in the The invention is based on the following figures described:
Im
in
Zwischen TLB und TUB kann ein Regulatorsystem (das heißt eine PID oder eine "Fuzzy Logic"-Steuerung, in der der Temperaturfehler und/oder die Ableitung des Fehlers als Eingangssignale verwendet werden) die korrekte Kühlanforderung in einem vorgegebenen Temperatursteuerband berechnen.Between T LB and T UB , a regulator system (ie, a PID or fuzzy logic control in which the temperature error and / or derivative of the fault are used as inputs) may calculate the correct cooling request in a given temperature control band.
In
In
Um
die Schranktemperatur zu steuern, wird ein Regulatorsystem C, PID-artig,
verwendet. In
Das Regulatorsystem C stellt die geeignete Kühlkapazität am Kompressor ein, um die Fehlertemperatur an 0°C zu halten, das heißt die tatsächliche Temperatur = Zieltemperatur.The Regulator system C adjusts the appropriate cooling capacity at the compressor to the Error temperature at 0 ° C to hold, that is the actual temperature = Target temperature.
Die Kompressorgeschwindigkeit "u" ist in dem Beispiel die Ausgabevariable des Regulatorsystemblocks C. Der Block K, der definierte Kühlkapazitätsadapter, empfängt die vom Regulatorsystem berechnete Kompressorgeschwindigkeit als Eingabe und in ihm wird die Geschwindigkeits-Hysteresesteuerung implementiert. Die Ausgabe des K-Blocks ist der Kompressorzustand (EIN- oder AUS-Zustand) und im Falle des EIN-Zustands, eine Kompressorgeschwindigkeit "u*" mit einem gewissen Bereichswert. Üblicherweise ist der Kompressorgeschwindigkeitsbereich beschränkt: das heißt 4000 Upm (Maximum) und 2000 Upm (Minimum). Die unteren und oberen Grenzen hängen von dem Motoraufbau ab (mechanische und elektrische Spezifikationen).The Compressor speed "u" is in the example the output variable of the regulator system block C. The block K, the defined cooling capacity adapter, receives the compressor speed calculated by the regulator system as Input and in it the speed hysteresis control is implemented. The Output of the K-block is the compressor state (ON or OFF state) and in the case of the ON state, a compressor speed "u *" with a certain Range value. Usually the compressor speed range is limited: that is 4000 Upm (maximum) and 2000 rpm (minimum). The lower and upper limits hang from the engine body (mechanical and electrical specifications).
In
Bezugnehmend
auf
Bezugnehmend
auf
U = SPID ist ein Wert, der für Steuerzwecke verwendet wird und er muss nicht der an dem Kompressor u* eingegebenen tatsächlichen Kühlkapazität entsprechen.U = S PID is a value used for control purposes and does not have to correspond to the actual cooling capacity input to the compressor u *.
Wenn der Kompressor vom AUS- in den EIN_Zustand geht, wird der u-Steuerparameter des Regulatorsystems auf einen praktischen vorgegebenen Wert eingestellt: Reset_Cooling_Capacity. Zum Energiesparen und aus Gründen der Temperatursteuerstabilität wird der Reset_Cooling_Capacity-Wert auf die minimale Kühlkapazität des Kompressors eingestellt.If the compressor goes from OFF to ON state becomes the u control parameter of the regulator system set to a practical predetermined value: Reset_Cooling _Capacity. For saving energy and for the sake of Temperature control stability becomes the Reset_Cooling_Capacity value on the minimum cooling capacity of the compressor set.
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