JP6345397B2 - 制御装置及び方法並びにプログラム、それを備えた空気調和装置 - Google Patents

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Description

本発明は、制御装置及び方法並びにプログラム、それを備えた空気調和装置に関するものである。
近年、省エネルギー対策の一環として、電力系統側から要求される最大使用電力量に基づいて目標値を設定し、目標値に応じて電気機器を調整するデマンド制御が行われている。
例えば、下記特許文献1には、デマンド指令に対して抑制制御を行うことにより、使用電力の総和が指令電力値以下となるように設定電流値を調整してデマンド制御することが記載されている。
特開2013−79772号公報
しかしながら、上記特許文献1の方法では、消費電力をデマンド管理値内に抑制する時には、温度変動を抑えるように出来る限り緩やかに運転を抑制することによりユーザの快適性を向上させることが記載されているものの、空気調和装置の連続運転を継続させるという観点でのユーザ快適性は考慮されていないという問題があった。
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、連続運転の継続によりユーザの快適性を向上させることができる制御装置及び方法並びにプログラム、それを備えた空気調和装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、電力のデマンド指令信号に基づいて圧縮機を制御し、使用電力を調整する空気調和装置の制御装置であって、前記デマンド指令信号を取得し、デマンド制御が有効とされた場合に、所定期間において、前記空気調和装置の室内機又は室外機に設定される定格周波数より小さい範囲で前記圧縮機を制御し、過去の前記所定期間における最大電力値に対する第1補正係数、過去の前記所定期間における電力量に対する第2補正係数、及び前記デマンド指令信号に基づく要求電力値に対する第3補正係数のうち、少なくともいずれか1つの補正係数を選定し、選定した補正係数によって前記空気調和装置の使用電力を調整する制御手段を具備する空気調和装置の制御装置を提供する。
本発明によれば、デマンド制御が有効とされた場合に、所定期間において、空気調和装置の室内機又は室外機に設定される定格周波数より小さい範囲で圧縮機が制御され、過去の所定期間における最大電力値に対する第1補正係数、過去の所定期間における電力量に対する第2補正係数、及びデマンド指令信号に基づく要求電力値に対する第3補正係数のうち、少なくともいずれか1つの補正係数が選定され、選定された補正係数によって空気調和装置による所定期間の使用電力が調整される。
これにより、最大電力値、所定期間内の電力量、及びデマンド指令信号に基づく要求電力値の少なくともいずれか1つを補正することにより、使用電力を抑制できるので、所定期間内で空気調和装置を使用できる期間が延長され、ユーザの快適性が向上される。また、定格周波数を超えない範囲で空気調和装置が制御される。
上記空気調和装置の制御装置において、前記第1補正係数は、定格周波数に対する補正係数とすることが好ましい。
定格周波数に補正をかけることにより、電力を定格入力以下に確実に調整することができる。
上記空気調和装置の制御装置は、前記所定期間と、前記デマンド指令信号に基づく要求電力値を分割する単位時間当たりのグリッド数とに基づいて、前記所定期間内で使用できる電力量を示す全グリッド数を決定するグリッド数決定手段と、前記全グリッド数から、単位時間毎に使用した電力に相当するグリッド数を減算した残グリッド数から算出される前記所定期間のうち残り期間における使用可能電力に基づいて電力制御値を決定する電力決定手段とを具備し、前記制御手段は、前記電力制御値に基づいて、前記圧縮機を制御することとしてもよい。
本発明によれば、所定期間と、電力のデマンド指令信号に基づく要求電力値を分割する単位時間当たりのグリッド数とに基づいて、所定期間内で使用できる電力量を示す全グリッド数が決定され、決定された全グリッド数から、単位時間毎に使用した電力に相当するグリッド数を減算した残グリッド数から算出される所定期間のうち残り期間における使用可能電力量に基づいて電力制御値が決定され、電力制御値に基づいて圧縮機が制御される。
これにより、電力のデマンド指令信号が入力された場合には、所定期間内で、かつ、デマンド指令信号に基づく要求電力値内の電力量で空気調和装置が制御されるので、空気調和装置はデマンド指令信号に応じた制御ができる。また、グリッド単位によって使用可能電力量を演算することにより、電力量演算が簡便となり、グリッド数を可視化することにより管理者の把握もしやすくなる。なお、本発明においては、使用した電力量を面積で扱うにあたり、単位時間当たりの使用電力量をグリッド単位で減算しているので、実際に使用している電力量と比較して多めに電力量の面積を減算することとなり、安全側に制御している。
上記空気調和装置の制御装置において、前記第2補正係数は、各前記グリッドの電力値に対する補正係数とすることが好ましい。
各グリッドの電力値に補正をかけることにより、電力量を確実に調整することができる。
上記空気調和装置の制御装置は、前記室内機又は室外機はCPU及びメモリを具備し、前記CPUのクロック及び前記メモリの空き容量に基づいて前記全グリッド数が決定されることが好ましい。
CPUのクロック及びメモリの空き容量を考慮してグリッドの分割数を決定するので、CPU及びメモリのスペックに応じた処理を行わせることができる。
本発明は、電力のデマンド指令信号に基づいて圧縮機を制御し、使用電力を調整する空気調和装置の制御方法であって、前記デマンド指令信号を取得し、デマンド制御が有効とされた場合に、所定期間において、前記空気調和装置の室内機又は室外機に設定される定格周波数より小さい範囲で前記圧縮機を制御し、過去の前記所定期間における最大電力値に対する第1補正係数、過去の前記所定期間における電力量に対する第2補正係数、及び前記デマンド指令信号に基づく要求電力値に対する第3補正係数のうち、少なくともいずれか1つの補正係数を選定し、選定した補正係数によって前記空気調和装置の使用電力を調整する過程を有する空気調和装置の制御方法を提供する。
本発明は、上記いずれかに記載の制御装置を具備する空気調和装置を提供する。
本発明は、電力のデマンド指令信号に基づいて圧縮機を制御し、使用電力を調整する空気調和装置の制御プログラムであって、前記デマンド指令信号を取得し、デマンド制御が有効とされた場合に、所定期間において、前記空気調和装置の室内機又は室外機に設定される定格周波数より小さい範囲で前記圧縮機を制御し、過去の前記所定期間における最大電力値に対する第1補正係数、過去の前記所定期間における電力量に対する第2補正係数、及び前記デマンド指令信号に基づく要求電力値に対する第3補正係数のうち、少なくともいずれか1つの補正係数を選定し、選定した補正係数によって前記空気調和装置の使用電力を調整する処理をコンピュータに実行させるための空気調和装置の制御プログラムを提供する。
本発明によれば、連続運転の継続によりユーザの快適性を向上させることができるという効果を奏する。
本発明の第1の実施形態に係る空気調和装置の概略構成図である。 (a)本発明の一実施形態に係るグリッドの概念を説明するための図である。(b)図2(a)で示される全グリッド数以下で電力制御がなされた場合の電力の時間履歴の一例を示した図である。 入力電圧を検出できないユニットの場合に消費電力を求めるための圧縮機の回転数とインバータ効率との関係を示した図の一例である。 数式で示される文字と時間との関係を説明するための図である。 DRM2による運転継続期間が29.5分である実測結果の一例を示している。 本発明の第2の実施形態に係る制御部による電力変化の様子を説明するための図である。 本発明の第2の実施形態に係る制御部による電力変化の様子を説明するための他の図である。
以下に、本発明に係る制御装置及び方法並びにプログラム、それを備えた空気調和装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第1の実施形態〕
図1は、本実施形態における空気調和装置1の概略構成図である。本実施形態に係る空気調和装置1は、豪州規格AS4755.3.1−2008(通称:DRED(Demand Response Enabling Device)、以下「DRED規格」という)に適用させる場合を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されない。
図1に示されるように空気調和装置1は、室外機2と室内機3と制御装置4とを具備している。また、制御装置4は室外機2又は室内機3の内部に具備されていても良い。
室外機2は、圧縮機5、室外DRED基板6、図示しないインダクタ、電子膨張弁コイル、室外ファン、四方弁コイル、吐出管センサ、外温センサ、熱交センサ等を備えて構成されている。
室外DRED基板6は、DRED信号入力用インターフェースの役割を果たす。
DRED規格は、豪州における電力を制限するデマンド管理の規格であり、デマンド管理要求はデマンド指令信号によって空気調和装置に入力され、空気調和装置のデマンド制御が有効にされる。
DRED規格によるデマンド指令信号(デマンド管理要求)は、電力会社から送信される信号であり、圧縮機5を複数段階で回転数制御する。圧縮機5の回転数制御の制御モードは、DRM(Demand Response Mode)1、DRM2、DRM3であり、DRM1は、圧縮機5の運転停止指令とされている。DRM2は、使用電力を制限することにより圧縮機5の回転数を制御する指令であり、ユニット入力値を定格入力値の50%以下に抑える、又はDRED規格に対応させる制御期間中である所定期間(30分間)の電力量を[定格入力×0.5×0.5〔h〕]以下に抑えることとされている。
DRM3は、使用電力を制限することにより圧縮機5の回転数を制御する指令であり、ユニット入力値を定格入力値の75%以下に抑える、又はDRED規格に対応させる制御期間中である所定期間(30分間)の電力量を[定格入力×0.75×0.5〔h〕]以下に抑える指令とする。
また、DRED規格においては、デマンド制御が有効(オン状態)とされている場合には、定格入力を超えてはならないという制約がある。以下、本実施形態に係る空気調和装置1が、DRED規格に適用可能に制御されていることを「DRED対応制御」という。
制御装置4は、例えば、図示しないCPU(中央演算装置)、RAM(Random Access Memory)、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等から構成されている。後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをCPUがRAM等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。
制御装置4は、電力のデマンド指令信号に基づいて圧縮機5を制御し、使用電力を調整する。具体的には、制御装置4は、グリッド数決定部(グリッド数決定手段)41と、電力決定部(電力決定手段)42と、制御部(制御手段)43と、を具備している。
グリッド数決定部41は、所定期間と、デマンド指令信号に基づく要求電力値を分割する単位時間当たりのグリッド数とに基づいて、所定期間内で使用できる電力量を示す全グリッド数を決定する。具体的には、室内機3又は室外機2はCPU及びメモリを具備しており、CPUのクロック及びメモリの空き容量に基づいて全グリッド数が決定されるようになっている。これにより、室内機3又は室外機2が有するCPUのクロック及びメモリの空き容量を考慮してグリッドの分割数が決定されるので、CPU及びメモリ等のスペック(グレード)を上げずに現状の資産を使用して、スペックに応じて設定される範囲内で処理を行わせることができる。
図2(a)(b)には、横軸に時間〔s〕、縦軸に消費電力〔W〕を示しており、縦軸は定格入力、制御モードDRM2である場合の上限値[DRM2]が示されている。本実施形態においては、図2(a)に示されるように、所定期間を1800秒とし、電力上限値を[DRM2]とする場合の1秒当たりのグリッド数を10に分割した場合を例に挙げて説明する。例えば、グリッド数決定部41は、1800×10=18000グリッドを、所定期間(1800秒)内で使用できる全グリッド数として算出する。なお、本実施形態においては、1秒当たりのグリッド数を10に分割した場合を例に挙げているが、分割数はこれに限定されず、例えば100に分割した場合には1グリッド当たりの消費電力を小さくできる。
電力決定部42は、全グリッド数から、単位時間毎に使用した電力に相当するグリッド数を減算した残グリッド数から算出される所定期間のうち残り期間における使用可能電力に基づいて電力制御値を決定する。具体的には、電力決定部42は、全グリッド数から、DRM2またはDRM3がオン状態となってa秒後から1秒間に消費したグリッド数の総和を減算することにより所定期間の残り期間における残グリッド数を算出し、ユニット保護制御中であるか否かに応じて決定される上限値と残グリッド数とに基づいてa秒後の電力制御値を決定する。
なお、ユニット保護制御中とは、例えば、ユニット起動直後に低冷風、高温風を確保するため、或いは、暖房時の四方弁切換えを可能にするための高低圧間の差圧を確保する低負荷始動制御中を指す。
以下に、電力決定部42による電力制御値の決定方法について数式を用いて具体的に説明する。
ここで、後述する数式において、[DRM2]は制御モードDRM2で制御の基準となる電力〔W〕(≒定格入力×50%)、[DRM3]は制御モードDRM3で制御の基準となる電力〔W〕(≒定格入力×75%)、A2は1グリッド毎の面積(つまり、1グリッド毎の電力量)に考慮される補正係数、[DRM2]a´はDRM2が有効になりa秒後の制御値〔W〕(電力の上限値)、[DRM3]a´は、DRM3が有効になりa秒後の制御値〔W〕(電力の上限値)、[W]aはDRM2またはDRM3が有効になりa秒後の消費電力〔W〕、naはDRM2またはDRM3が有効になりa秒後から1秒間に消費したグリッド数とする。
また、Pfは力率、CTaはDRM2またはDRM3が有効になりa秒後の電流値〔A〕、VaはDRM2またはDRM3が有効になりa秒後の入力電圧〔V〕、αは電流センサの実公差の絶対値〔A〕とした場合、[W]aは以下の(ア)式で示される。
[W]a=(CTa+α)×Va×Pf ・・・(ア)
入力電圧を検出できないユニットの場合は、図3に示されるように圧縮機5の回転数とインバータ効率〔%〕との関係から(イ)式により消費電力が導かれる。
[W]a=インバータ消費電力/(インバータ効率/100) ・・・(イ)
このように求められた[W]aは、[W]a≧[DRM2]a´または[W]a≧[DRM3]a´となった場合に、圧縮機5の回転数を制御する。
ただし、a=0であり、ユニット保護制御中の場合は[DRM2]´=[DRM2]×A2×2、または[DRM3]´=[DRM3]×A2×4/3とし、ユニット保護制御中以外では、[DRM2]´=[DRM2]×A2、または[DRM3]´=[DRM3]×A2とする。
つまり、ユニット保護制御中の場合は定格入力を上限とした電力制限運転を実施し、ユニット保護制御中以外の場合は、デマンド指令信号で制限された電力での運転を実施する。
また、1≦a≦1799の場合は、以下の(ウ)(エ)式を満足する整数naを求める。ここで、(ウ)(エ)式に「0.1」が乗算されているのは単位時間当たりの消費電力を10分割にしているからである。
[DRM2]×A2×0.1×(na−1)<[W]a≦[DRM2]×A2×0.1×na ・・・(ウ)
または
[DRM3]×A2×0.1×(na−1)<[W]a≦[DRM3]×A2×0.1×na ・・・(エ)
上記(ウ)式または(エ)式を変換すると、それぞれ(オ)式または(カ)式となる。
Figure 0006345397
ただし、上限を下記とする。
ユニット保護制御中の場合は[DRM2]a´≦[DRM2]×A2×2、または[DRM3]a´≦[DRM3]×A2×4/3とし、ユニット保護制御中以外では、[DRM2]a´=[DRM2]×A2、または[DRM3]a´=[DRM3]×A2とする。
例えば、1≦a≦1799において、a=1の場合は、上記(キ)(ク)式に基づいて、以下のように計算される。
[DRM2]1´=[DRM2]×A2×0.1×(18000−n
または
[DRM3]1´=[DRM3]×A2×0.1×(18000−n
a=2の場合は、
[DRM2]´=[DRM2]×A2×0.1×(18000−n−n
または
[DRM3]´=[DRM3]×A2×0.1×(18000−n−n
・・・
a=1799の場合は、
[DRM2]1799´=[DRM2]×A2×0.1×(18000−n−n・・・−n1798
または
[DRM3]1799´=[DRM3]×A2×0.1×(18000−n−n・・・−n1798
とする。
なお、時間とnの添え字との関係は、図4に示される通りである。
このように、ユニット保護制御中の場合は定格入力以下の値での運転となるような電力制御値とし、ユニット保護制御中以外の場合は、デマンド指令信号で制限された電力以下の値での運転となるような電力制御値とする。
また、DRM2またはDRM3の制御モード期間が所定期間(1800秒)以上経過した場合はリセット、つまり、制御開始から所定期間(1800秒)毎に制御内容をリセットし、0からスタートする(図2(b)参照)。
制御部43は、デマンド指令信号を取得し、デマンド制御(DRED対応制御)が有効とされた場合に、デマンド指令信号に基づく要求電力や電力量を満たすように、空気調和装置1の室内機3又は室外機2に設定される定格周波数より小さい周波数で圧縮機5を制御する。また、制御部43は、電力決定部42から取得した電力制御値に基づいて圧縮機5を制御し、残グリッド数が所定値以下になった場合には圧縮機5を停止させる。また、制御部43は、高低圧間の差圧を確保するために圧縮機5の回転数を引き上げる保護制御中は、定格入力を上限とした電力制御値により電力制限運転を実施する。
ここで、本実施形態に係る空気調和装置1がDRED対応制御となる場合について説明する。まず、DRED対応制御のうち、DRM1,DRM2,DRM3に共通する制御について述べる。
(1)圧縮機5は、DRED対応制御中においては、保護制御を有効とする。
(2)下記(ケ)式が成立した場合、圧縮機5を即時停止にする。本実施形態においては、残グリッド数が10より小さくなった時点で圧縮機5を停止することとして説明するが、残グリッド数はこれに限定されない。
Figure 0006345397
続いてDRM1の制御モードについて説明する。
室外機2は、DRM1をオン状態とするデマンド指令信号を取得した場合を開始条件としてDRED対応のDRM1制御を開始し、DRM1をオフ状態とするデマンド指令信号を取得した場合を解除条件としてDRED対応のDRM1制御を解除する。制御モードDRM1が開始された場合には、室外機2は圧縮機5を即時停止させる。また、DRM1をオン状態とするデマンド指令信号を取得した場合には、室外機2は室内機3の室内コントローラ(図示略)へデマンド制御中である旨を通知する信号を送信する。
以下には、DRM2及びDRM3の制御モードに共通する特徴について説明する。
室外機2は、DRM2(または、DRM3)をオン状態とするデマンド指令信号を取得した場合を開始条件としてDRED対応のDRM2制御(または、DRM3制御)を開始し、DRM2(または、DRM3)をオフ状態とするデマンド指令信号を取得した場合を解除条件としてDRED対応のDRM2制御(または、DRM3制御)を解除する。
前段に説明した(キ)式及び(ク)式により算出されたw(=[DRM2]a´または[DRM3]a´)により、下表1に従い制御部43は、圧縮機5の回転数を制御する。ここで、解除値=制御値−120〔W〕(=制御値−0.5〔A〕×240〔V〕)として説明するが、制御値と解除値との差〔W〕はこれに限定されない。なお、Ncompは、圧縮機5の回転数である。
Figure 0006345397
なお、wが[解除値]以下になったとき(w≦[解除値])、或いは、制御開始後、wが上記表1の[解除値]<w<[制御値]の領域を1分間保持した場合のいずれかを満足した場合に上記表1の制御を解除し、以下に記載の解除運転(i)(ii)(iii)を実施する。
(i)圧縮機5の回転数Ncompの値を+1〔rps〕し、その回転数を10秒間保持して運転する。
(ii)圧縮機5の回転数Ncompがファジー演算などにより決定される圧縮機5への指令回転数Ninvとなるまで、上記(i)を繰り返す。
(iii)回転数が圧縮機5への指令回転数Ninvとなったときに解除運転を終了する。或いは、wが[W]a≧[DRM2]a´、または[W]a≧[DRM3]a´となる[制御値]以上となった場合は、上記表1及びその段落に記載の内容に従い、解除運転を終了する。
なお、上記表1の制御は下記条件(iv)(v)のいずれかを満足した場合に、上述した解除運転(i)(ii)(iii)を実施せずにそのまま解除する。
(iv)圧縮機5への指令回転数Ninvによる圧縮機5の回転数指令が、本制御による回転数以下となったとき
(v)デマンド制御の制御モードDRMのモードが変更されたとき
また、制御部43は、開始条件を満足した場合には、室内機3の制御部である室内コントロール(図示略)へDRM2またはDRM3のデマンド対応制御である旨の信号を送信する。
また、制御部43は、前回(過去)の所定期間における最大電力値に対する第1補正係数A1、前回の所定期間における電力量に対する第2補正係数A2、及びデマンド指令信号に基づく要求電力値に対する第3補正係数A3のうち、少なくともいずれか1つの補正係数を選定し、選定した補正係数によって空気調和装置1の使用電力を調整する。ここで、第1補正係数A1は、定格周波数に対する補正係数とし、第2補正係数A2は、各グリッドの電力値に対する補正係数とする。
例えば、制御モードがDRM2であり、あるユニットの冷房定格入力表示値(=最大電力スペック)が2350〔W〕、30分間の電力量スペックが587.5〔Wh〕である場合に前回の実測結果と比較されて第1補正係数A1、第2補正係数A2、及び第3補正係数A3が算出される場合について説明する。
本実施形態においては、実測結果として、電力量実測結果が592.6〔Wh〕、30分間の電力量スペック対比が100.9〔%〕、最大電力実測結果が2314〔W〕、最大電力スペック対比98.5〔%〕とする。
ここで、最大電力目標値は、最大電力スペック×95%以下、30分間電力量の目標値は、30分間の電力量スペック×100%以下とする。
第1補正係数A1については、最大電力目標値95〔%〕÷実測結果98.5〔%〕=0.964≒0.96(小数点第3位以下切り捨てとする)である。なお、第1補正係数A1を0.96とした場合の最大電力予測値を算出すると、2314.0〔W〕×0.96=2221.4〔W〕(94.5%)となり、最大電力目標値95〔%〕より小さいことがわかる。
第2補正係数A2については、30分間電力量の目標値100〔%〕÷実測結果100.9〔%〕=0.991≒0.99(小数点第3位以下切り捨てとする)である。なお、第2補正係数A2を0.99とした場合の電力量予測値を算出すると、592.6×0.99=586.7(99.9%)となり、30分間電力量の目標値100〔%〕より小さいことがわかる。
図5には、DRM2の制御モードが3回有効になった場合の実測結果の一例を示している。DRM2(1)、DRM2(2)、DRM2(3)が、それぞれのDRM2の制御モードの有効期間である。本実施形態においては、DRM2(2)を過去の所定期間30分として選定し、DRM2(3)の制御に適用する補正係数を求めることとして説明する。
図5に示されるように、DRM2(2)においては、ユニット電力〔W〕は、DRM2制御開始から所定期間30〔分〕よりも手前の29.5〔分〕のタイミングで0になっている。
このような場合に、第3補正係数A3は、実際に運転継続された期間をデマンド制御で要求されている所定期間(30分)で除算し、29.5分/30分=0.983≒0.98(小数点第3位以下は切り捨てとする)となる。なお、第3補正係数A3を0.98とした場合に、DRM2で制御基準となる電力である[DRM2]は、[DRM2]×0.98とされることにより、(29.5〔分〕で532.7〔Wh〕消費していた)第3補正係数A3の導入後で29.5分間の電力量は532.7〔Wh〕×0.98=522.0〔Wh〕(98.0%)となり、30分間の電力量予測値は522〔Wh〕×30〔分〕/29.5〔分〕=530.8〔Wh〕となり、始めに29.5分間で消費していた電力量532.7〔Wh〕より小さくなるため、30分間の連続運転が可能となる。
このように、DRM2(2)の終了後に、DRM2(2)の実測結果に基づいて補正係数を算出し、以降のDRM2の制御に算出した補正係数を用いることにより、空気調和装置1が所定期間30分間、運転が継続できる仕様となり、空気調和装置の延命につながる。
次に、本実施形態に係る空気調和装置1の作用について図1から図5を用いて説明する。
空気調和装置1の始動制御(保護制御)、制御モードDRM2に対応するデマンド対応制御がなされ、前回(過去)の所定期間(30分)の最大電力値、前回(過去)の所定期間の電力量、前回(過去)のデマンド指令信号に基づく要求電力値の情報が取得される。最大電力及び所定期間内の電力量のスペックの情報と前回値とに基づいて、前回の所定期間における最大電力値に対する第1補正係数A1、前回の所定期間における電力量に対する第2補正係数A2、及びデマンド指令信号に基づく要求電力値に対する第3補正係数A3が算出される。第1補正係数A1、第2補正係数A2、及び第3係数A3のうち、少なくともいずれか1つの補正係数が選定され、選定された補正係数によって対応するパラメータが補正され、補正後の制御値によって空気調和装置1の使用電力が調整される。
以上説明してきたように、本実施形態に係る制御装置4及び方法並びにプログラム、それを備えた空気調和装置1において、本発明によれば、デマンド制御が有効とされた場合に、所定期間において、空気調和装置1の室内機3又は室外機2に設定される定格周波数より小さい範囲で圧縮機5が制御され、前回の所定期間における最大電力値に対する第1補正係数A1、前回の所定期間における電力量に対する第2補正係数A2、及びデマンド指令信号に基づく要求電力値に対する第3補正係数A3のうち、少なくともいずれか1つの補正係数が選定され、選定された補正係数によって空気調和装置1による所定期間の使用電力が調整される。
これにより、最大電力値、所定期間内の電力量、及びデマンド指令信号に基づく要求電力値の少なくともいずれか1つを補正することにより所定期間内で空気調和装置を使用できる期間を延長できるので、ユーザの快適性が向上される。また、定格周波数を超えない範囲で空気調和装置1が制御される。
また、本実施形態によれば、所定期間(1800)と、単位時間当たりのグリッド数(10分割)とに基づいて、所定期間内で使用できる電力量を示す全グリッド数(18000)が決定され、決定された全グリッド数から、単位時間毎に使用した電力に相当するグリッド数の総和を減算した残グリッド数から算出される所定期間のうち残り期間における使用可能電力に基づいて電力制御値が決定され、この電力制御値に基づいて圧縮機5が制御される。
これにより、デマンド指令信号が入力された場合には、所定期間内で、かつ、デマンド指令信号に基づく要求電力値内の電力量で空気調和装置1が制御されるので、空気調和装置1はデマンド指令信号に応じた制御ができる。また、グリッド数によって使用可能電力量を演算することにより、電力量演算を簡便に電力量制限ができ、グリッド数を可視化することもできる。なお、本実施形態においては、使用した電力量を面積で扱うにあたり、単位時間当たりの使用電力量をグリッド単位で減算しているので、実際に使用している電力量と比較して多めに電力量の面積を減算することとなり、安全側に制御している。
参考実施形態〕
以下、本発明の参考実施形態について説明する。本参考実施形態に係る空気調和装置は、残り使用可能電力に基づいて電力目標を随時算出する点で第1の実施形態と異なる。以下、第1の実施形態と共通する点については説明を省略し、図1、図6及び図7を用いて異なる点について主に説明する。
制御部43は、デマンド指令信号を取得し、デマンド制御が有効とされた場合に、所定期間において、空気調和装置1の室内機3に設定される定格周波数より小さい範囲で圧縮機5を制御し、使用した電力量を単位時間毎に(例えば、毎秒)計算し、所定期間のうち残りの使用可能な電力量を残り時間で除算した値を次の電力目標として算出し、現在の電力値に第4補正係数を乗算することで次の電力目標とするような第4補正係数を設定し、設定された第4補正係数によって空気調和装置1の使用電力を調整する。
図6の時刻t0〜t1は、空気調和装置1の始動制御などの場合であり、圧縮機5の回転数の上昇が制御されている。30分毎に使用可能な電力量を1800〔秒〕×10〔グリッド〕に分割させ、1秒毎に使用した電力量が計算され、残りの使用可能な電力量を残り時間で除算した値が、次の1秒で使用可能な電力目標として算出される。現在の電力値に乗算することで、次の1秒で使用可能な電力目標を得るための補正係数を第4補正係数として設定し、現在の電力値と第4補正係数とに基づいて、圧縮機5の回転数が制御される。これにより、制限値[DRM2]よりも低い電力を上限値としている領域(t2以降)においてはデマンド指令信号による制限値[DRM2]を用いる場合と比較して使用電力量が少なくなるものの、運転継続時間を長くすることができ、上述した第1の実施形態より快適性の向上に繋がる。
参考実施形態の変形例〕
参考実施形態の変形例においては、現在の電力消費の実績に応じ、グリッド数の余剰が推定される場合には、制限値(例えば、制御モードがDRM2であれば[DRM2]の値)を超えて電力消費できるようにする点で上記と異なる。即ち、図7に示されるように、制限値[DRM2]としていたものを、所定期間のうち残りの使用可能な電力量を残り時間で除算した結果が制限値[DRM2]よりも大きくなった場合には、上限値を引き上げ、電力をできるだけ使用可能にする。具体的には、制御部43は、単位時間毎(例えば、毎秒)に残りの電力を残り時間で平均化して新たな制限値として算出する。
例えば、図7の時刻t1において、保護制御が終了し、その後負荷が減少し、[DRM2]より小さい値で電力が使用される場合があれば、図7の時刻t2以降で制限値[DRM2]を守ったとしても、グリッド数に余剰が生じる。そうした場合には、時刻t2の時点で、時刻t2〜時刻1800〔s〕までの期間で使用できるグリッド数を算出し、この算出結果を平均化して新たな制限値B´を決定する。
このように新たな制限値B´を用いることにより、グリッド数の余剰が推定される場合であっても制限値[DRM2]を継続して使用する場合と比較して、多くの電力を使用した運転が可能となるので、デマンド制限される電力量を守った上で、要求負荷に近い能力を出すことができ、空気調和装置1の運転を第1の実施形態より長くすることができるので、さらなる快適性の向上に繋がる。
なお、第1の実施形態と参考実施形態とを適宜組み合わせて実施してもよい。
1 空気調和装置
2 室外機
3 室内機
4 制御装置
5 圧縮機
41 グリッド数決定部(グリッド数決定手段)
42 電力決定部(電力決定手段)
43 制御部(制御手段)

Claims (8)

  1. 電力のデマンド指令信号に基づいて圧縮機を制御し、使用電力を調整する空気調和装置の制御装置であって、
    前記デマンド指令信号を取得し、デマンド制御が有効とされた場合に、所定期間において、前記空気調和装置の室内機又は室外機に設定される定格周波数より小さい範囲で前記圧縮機を制御し、過去の前記所定期間における最大電力値に対する第1補正係数、過去の前記所定期間における電力量に対する第2補正係数、及び前記デマンド指令信号に基づく要求電力値に対する第3補正係数のうち、少なくともいずれか1つの補正係数を選定し、選定した補正係数によって前記空気調和装置の使用電力を調整する制御手段を具備する空気調和装置の制御装置。
  2. 前記第1補正係数は、定格周波数に対する補正係数とする請求項1に記載の空気調和装置の制御装置。
  3. 前記所定期間と、前記デマンド指令信号に基づく要求電力値を分割する単位時間当たりのグリッド数とに基づいて、前記所定期間内で使用できる電力量を示す全グリッド数を決定するグリッド数決定手段と、
    前記全グリッド数から、単位時間毎に使用した電力に相当するグリッド数を減算した残グリッド数から算出される前記所定期間のうち残り期間における使用可能電力に基づいて電力制御値を決定する電力決定手段とを具備し、
    前記制御手段は、前記電力制御値に基づいて、前記圧縮機を制御する請求項1または請求項2に記載の空気調和装置の制御装置。
  4. 前記第2補正係数は、各前記グリッドの電力値に対する補正係数とする請求項3に記載の空気調和装置の制御装置。
  5. 前記室内機又は前記室外機はCPU及びメモリを具備し、
    前記CPUのクロック及び前記メモリの空き容量に基づいて前記全グリッド数が決定される請求項3または請求項4に記載の空気調和装置の制御装置。
  6. 請求項1から請求項のいずれかに記載の制御装置を具備する空気調和装置。
  7. 電力のデマンド指令信号に基づいて圧縮機を制御し、使用電力を調整する空気調和装置の制御方法であって、
    前記デマンド指令信号を取得し、デマンド制御が有効とされた場合に、所定期間において、前記空気調和装置の室内機又は室外機に設定される定格周波数より小さい範囲で前記圧縮機を制御し、過去の前記所定期間における最大電力値に対する第1補正係数、過去の前記所定期間における電力量に対する第2補正係数、及び前記デマンド指令信号に基づく要求電力値に対する第3補正係数のうち、少なくともいずれか1つの補正係数を選定し、選定した補正係数によって前記空気調和装置の使用電力を調整する過程を有する空気調和装置の制御方法。
  8. 電力のデマンド指令信号に基づいて圧縮機を制御し、使用電力を調整する空気調和装置の制御プログラムであって、
    前記デマンド指令信号を取得し、デマンド制御が有効とされた場合に、所定期間において、前記空気調和装置の室内機又は室外機に設定される定格周波数より小さい範囲で前記圧縮機を制御し、過去の前記所定期間における最大電力値に対する第1補正係数、過去の前記所定期間における電力量に対する第2補正係数、及び前記デマンド指令信号に基づく要求電力値に対する第3補正係数のうち、少なくともいずれか1つの補正係数を選定し、選定した補正係数によって前記空気調和装置の使用電力を調整する処理をコンピュータに実行させるための空気調和装置の制御プログラム。
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