CN101110564A - 一拖多式空调器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一拖多式空调器及其控制方法，其室外机的压缩机控制模块包括：用来将交流电整流为直流电的二极管整流电路；可根据PWM信号将整流后的直流电压转换为3相交流电压，并将3相交流电压输出到电机的变频器；和可根据变频器的输出电流频率，对施加给变频器的PWM信号进行补偿，从而控制变频器的控制器；还包括：用来检测变频器的输出电流的电流感知器和用来计算电流感知器检测到的输出电流频率的频率计算器；所述的控制器将一定的指令值fn与计算出的频率fc进行比较，并根据比较结果控制变频器的运行状态。有益效果是：无需使用大容量滤波电容器，也能够正确计算出用来驱动电机的电压频率，从而正确地控制变频器运行。

Description

一拖多式空调器及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种空调器，特别是涉及一种一拖多式空调器及其控制方法。

背景技术

一般来讲，空调器是一种用来调节室内温度和/或净化室内空气的家用电器。具有多个相互独立的室内空间的大型建筑物一般使用一拖多式空调器，这种一拖多式空调器一般包括：多个分别设置在相互独立的各自室内空间内的室内机和一个与各个室内机相连接的室外机。

图1为已有的普通一拖多式空调器的结构框图。如图1所示，已有的普通一拖多式空调器包括：多个室内机1a、1b、1c和一个室外机1；所述的多个室内机1a、1b、1c分别通过冷媒排管2与室外机1相连接。

一般情况下，所述的室内机1a、1b、1c分别设置在室内，而室外机1则设置在室外(例如，设置在阳台上)。

图2已有的普通一拖多式空调器的室外机压缩机的控制电路框图。

如图2所示，已有的普通一拖多式空调器的室外机压缩机的控制电路10包括：用来连接交流电源的交流电源接线端R、S、T；用来将交流电整流为直流电的二极管整流电路11；用来防止接通电源时防止涌流产生的防涌流电路S1、S2、R1；用来使整流后的直流电压变平滑的滤波电容器C；用来在切断电源时使滤波电容器C放电的放电电路R2、S3；用来使整流后的直流电压根据PWM信号进行变换，并将变换后的3相交流电压输出到电机13的变频器12；和用来控制防涌流电路S1、S2、R1及放电电路R2、S3的控制器14。

另外，室外机压缩机的控制电路10还包括：用来产生PWM信号并受控制器14控制的PWM发生器(图中未示出)。所述的PWM发生器可以设置在变频器12内。

接通空调器电源时，所述的室外机压缩机的控制电路10的控制器14断开防涌流电路中的电磁开关S1、S2，通过电阻R1对滤波电容器C充电，从而防止涌流的产生。为了所述有效地防止涌流和滤波，滤波电容器C一般为数千μF的大容量电容器。

当滤波电容器C充电结束后，所述的控制器14接通电磁开关S1、S2，使整流后的直流电压输入给到变频器12。此时，电磁开关S3保持断开状态。

当切断空调器电源时，为了防止滤波电容器C的充电电压供给到变变频器12上，所述的控制器14立即断开电磁开关S1、S2，与此同时接通电磁开关S3，从而使滤波电容器C的充电电压通过电阻R2进行放电。

但是，已有的普通一拖多式空调器存在以下缺点：由于其室外机压缩机的控制电路中包含有一个大容量滤波电容器，因此必须设置构成防涌流电路的电阻R1及电磁开关S1、S2和构成放电电路的电阻R2及电磁开关S3。控制电路中使用这么多器件，不仅费用昂贵，而且占用空间也相当大，不利于电路的最小化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服上述已有的普通一拖多式空调器的缺点，提供一种无需使用大容量滤波电容器，也能够正确计算出用来驱动电机的频率，从而控制变频器运行的一拖多式空调器及其控制方法。

另外，本发明目的还在于，提供一种利用计算出的频率对变频器的PWM信号进行补偿，从而正确控制电机的输出的一拖多式空调器及其控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：本发明一拖多式空调器包括多个室内机和一个分别与各室内机相连接的室外机；其特征在于：所述的室外机的压缩机控制模块包括：用来将交流电整流为直流电的二极管整流电路；可根据PWM信号将整流后的直流电压转换为3相交流电压，并将3相交流电压输出到电机的变频器；和可根据变频器的输出电流频率，对施加给变频器的PWM信号进行补偿，从而控制变频器的控制器；还包括：用来检测变频器的输出电流的电流感知器和用来计算电流感知器检测到的输出电流频率的频率计算器；所述的控制器将一定的指令值f_n与计算出的频率f_c进行比较，并根据比较结果控制变频器的运行状态。

所述的压缩机控制模块包括多个电流感知器，来检测变频器的输出电流。

所述电流感知器包括：变流器和二极管桥式整流器；所述的变流器用来检测变频器的输出电流，并将检测到的输出电流信号输送给二极管桥式整流器，二极管桥式整流器对来自变流器的输出电流信号进行整流。

所述的变流器将变频器的输出电流以一定比率衰减后，再输送给二极管桥式整流器。

所述的二极管桥式整流器对变流器检测到的输出电流进行整流。

所述的频率计算器包括有一个用来接收来自电流感知器的输出电流信号，并产生与之相对应的脉冲信号的脉冲转换器，根据所产生的脉冲信号计算出输出电流信号的频率。

所述的控制器将来自频率计算器的输出电流的频率值f_c与指令值f_n进行比较，并根据比较结果补偿PWM信号的占空比(duty)。

本发明一拖多式空调器的控制方法包括：检测变频器的输出电流的阶段；计算检测到的输出电流的频率的阶段；将计算出的频率与一定的指令值进行比较的阶段；和控制器根据比较结果对变频器进行控制的阶段。

所述的检测变频器的输出电流的阶段，包括对检测出的输出电流进行整流的阶段。

在所述的对检测出的输出电流进行整流的阶段中，对对检测出的输出电流进行半波整流。

所述电流感知器将变频器的输出电流以一定比率衰减后进行检测。

本发明一拖多式空调器的控制方法还包括生成与整流后的电流相对应的脉冲的阶段，并且通过频率计算器计算出生成的脉冲的频率。

所述的控制器根据比较结果对变频器进行控制的阶段中，根据计算出的频率与一定的指令值进行比较的结果补偿PWM信号的占空比(duty)。

本发明有益效果是：无需使用大容量滤波电容器，也能够正确计算出用来驱动电机的电压频率，从而正确地控制变频器运行。

另外，本发明利用计算出的频率对变频器的PWM信号进行补偿，从而正确控制电机的输出。

附图说明

图1为已有的普通一拖多式空调器的结构框图。

图2已有的普通一拖多式空调器的室外机压缩机的控制电路框图。

图3为本发明一拖多式空调器的室外机压缩机的控制电路框图。

图4为图3本发明一拖多式空调器的室外机压缩机的控制电路框图的部分详细图。

图5a和图5b为被检测电流的波形图。

图6为本发明一拖多式空调器的控制方法的流程图。

图中：

21：二极管整流电路    22：变频器

23：电机              24：控制器

30：电流感知器        40：频率计算器

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

值得指出的是，本发明保护范围并不局限于以下内容，本发明保护范围由权利要求书记载的内容限定。

图3为本发明一拖多式空调器的室外机压缩机的控制电路框图。

如图3所示，本发明一拖多式空调器的室外机压缩机控制模块20包括：用来连接交流电源的交流电接线端R、S、T；用来将交流电整流为直流电的二极管整流电路21；可根据PWM信号将整流后的直流电压转换为3相交流电压，并将3相交流电压输出到电机23的变频器22；和可根据变频器22的输出电流频率，对施加给变频器22的PWM信号进行补偿，从而控制变频器22的控制器24。

另外，本发明一拖多式空调器的室外机压缩机控制模块20还包括用来产生PWM信号的PWM发生器(图中未示出)，所述的可以单独设置，也可以设置在变频器22内。所述的控制器24接收到来自PWM发生器的PWM信号并对其进行一定的补偿后，将补偿后的PWM信号输出到变频器22，变频器22根据补偿后的PWM信号将变频后的3相交流电压输出到电机23。

另外，本发明一拖多式空调器的室外机压缩机控制模块20中没有设置图2所示的已有的普通一拖多式空调器的室外机压缩机的控制电路中的大容量电容器C，仅在变频器22的输入端并联了一个小容量电容器Cs(其容量仅为几μF)，该小容量电容器Cs的作用是去除整流后的直流电压中的噪声。

由于作为滤波电容器的电容器Cs的容量较小，因此通过整流电路21整流得到的直流电压中具有相当大的脉动成分，这样就使得流过电机23的正弦波电流中含有很多畸变成分，这些畸变成分不仅会导致电机23产生噪声及振动，而且会降低电机23本身的效率，从而降低空调器的电耗性能。

更具体地说，在使用小容量电容器Cs时，二极管整流电路21的输出端(A-B端)的电压具有固定的频率(例如360Hz)，由于变频器22工作时，切换噪声会对二极管整流电路21的输出端(A-B端)的电压产生影响，将具有高载波频率的噪声叠加到二极管整流电路21的输出端(A-B端)。当控制器24检测到叠加有上述噪声的电压信号执行控制操作时，其准确性便会降低。

因此，正确的方案是，所述的控制器24检测到变频器22的输出端的输出电流信号后，再将检测到的输出电流信号以一定的指令值进一步控制变频器22的运行状态，进而驱动电机23工作。

用来消除叠加噪声的部件是下面将要说明的电流感知器30和频率计算器40。

所述的电流感知器30的输入端与变频器22与电机23之间的连接线23a、23b、23c中的一个连接线相连接，其输出端与频率计算器40的输入端相连接；起作用是检测变频器22的输出电流，并将检测到的输出电流信号传送到频率计算器40。

所述频率计算器40的输出端与控制器24的输入端相连接；起作用是计算来自电流感知器30的输出电流信号的频率，即变频器22施加到电机23的电流的频率。所述的控制器24将来自频率计算器40的输出电流的频率值与指令值进行比较，并对PWM信号进行补偿(向PWM发生器或者变频器驱动部(图中未示出)传送控制命令)，使其达到指令值，从而使变频器22根据补偿后的PWM信号进行驱动。

图4为图3本发明一拖多式空调器的室外机压缩机的控制电路框图的部分详细图。

如图4所示，所述的电流感知器30包括：变流器31和二极管桥式整流器32；所述的变流器31与电流感知器30的输入端与变频器22与电机23之间的连接线23a相连接，用来检测变频器22的输出电流，并将检测到的输出电流信号输送给二极管桥式整流器32，二极管桥式整流器32对来自变流器31的输出电流信号进行半波整流。

由于连接线23c上的电流较大，若直接将输入给二极管桥式整流器32进行半波整流，会损坏二极管桥式整流器32。因此变流器31将连接线23c上的电流以一定比率衰减后，再输送给二极管桥式整流器32。

所述二极管桥式整流器32包括4个桥式连接的二极管，对来自变流器31的输出电流信号进行半波整流。

所述的电流感知器30还可以设置二个或三个，分别与连接线23a、23b、23c相连接。使用多个电流感知器30可以使频率计算器40的频率计算时间相比使用一个电流感知器30时要短。

所述的频率计算器40包括有一个用来接收来自电流感知器30的输出电流信号，并产生与之相对应的脉冲信号的脉冲转换器41，并计算一定时间内的与输出电流信号相对应的脉冲的上升沿或下降沿的数量，从而计算出输出电流信号的频率。

图5a和图5b为被检测电流的波形图。

图5a是在二极管整流电路21的输出端(A-B端)检测到的电压的波形图，可以看出，显然二极管整流电路21的输出端(A-B端)的电压中混杂有相当大的噪声(约100V)成分，因此根据该含有相当大噪声成分的电压进行控制，很难保证控制的准确性。

图5b是在变频器22的输出端检测到的输出电流的波形图。如图5b所示，从整体上看电流波形明显，噪声成分也非常少。因此，利用该输出电流进行控制，会提高控制的准确性。

图6为本发明一拖多式空调器的控制方法的流程图。

如图6所示，本发明一拖多式空调器的控制方法包括：

S61阶段：所述的电流感知器30的变流器31从变频器22的输出端检测输出电流信号。

S62阶段：所述的电流感知器30的二极管桥式整流器32对检测到的电流信号进行半波整流，并将整流后的电流信号输送给频率计算器40。

S63阶段：所述的频率计算器40的脉冲转换器41将整流后的电流信号转换为脉冲信号。

S64阶段：所述的频率计算器40根据生成的脉冲信号计算出输出电流的频率fc。

S65阶段：所述的控制器24接收到频率计算器40计算出的频率fc信号后，将频率fc与一定的指令值fn进行比较。所述指令值fn是指从室外机的主控制模块施加的与电机的输出有关的频率值。若比较的结果为频率fc小于指令值fn，则进入S66阶段；反之，则进入S67阶段。

S66阶段：所述的控制器24为了提高频率fc而补偿施加于变频器22的PWM信号。所述的对PWM信号的补偿是通过增加PWM信号的占空比(duty)来完成的。所述的补偿也可以通过前述的PWM发生器或者变频器的驱动器来完成。

S67阶段：所述的控制器24判断输出电流频率fc与指令值fn是否相等。若二者相等，由于输出电流频率fc满足电机23驱动的要求，则维持该状态直至结束。若二者不相等，则进入S68阶段。

S68阶段：由于电流频率fc大于指令值fn，所述的控制器24减小PWM信号的占空比(duty)，对变频器22的PWM信号进行补偿。

综上所述，反复地执行上述S68阶段至S68阶段，直至使变频器22的输出电流频率fc与指令值fn达到一致，进而根据指令执行电机驱动。

Claims (13)

1.一种一拖多式空调器，包括多个室内机和一个分别与各室内机相连接的室外机；其特征在于：所述的室外机的压缩机控制模块(20)包括：用来将交流电整流为直流电的二极管整流电路(21)；可根据PWM信号将整流后的直流电压转换为3相交流电压，并将3相交流电压输出到电机(23)的变频器(22)；和可根据变频器(22)的输出电流频率，对施加给变频器(22)的PWM信号进行补偿，从而控制变频器(22)的控制器(24)；还包括：用来检测变频器(22)的输出电流的电流感知器(30)和用来计算电流感知器检测到的输出电流频率的频率计算器(40)；所述的控制器(24)将一定的指令值f_n与计算出的频率f_c进行比较，并根据比较结果控制变频器(22)的运行状态。

2.根据权利要求1所述的一拖多式空调器，其特征在于：所述的压缩机控制模块(20)包括多个电流感知器(30)，来检测变频器(22)的输出电流。

3.根据权利要求1所述的一拖多式空调器，其特征在于：所述电流感知器(30)包括：变流器(31)和二极管桥式整流器(32)；所述的变流器(31)用来检测变频器(22)的输出电流，并将检测到的输出电流信号输送给二极管桥式整流器(32)，二极管桥式整流器(32)对来自变流器(31)的输出电流信号进行整流。

4.根据权利要求3所述的一拖多式空调器，其特征在于：所述的变流器(31)将变频器(22)的输出电流以一定比率衰减后，再输送给二极管桥式整流器(32)。

5.根据权利要求3所述的一拖多式空调器，其特征在于：所述的二极管桥式整流器(32)对变流器(31)检测到的输出电流进行半波整流。

6.根据权利要求1或者权利要求3至5中任意一项所述的一拖多式空调器，其特征在于：所述的频率计算器(40)包括有一个用来接收来自电流感知器(30)的输出电流信号，并产生与之相对应的脉冲信号的脉冲转换器(41)，根据所产生的脉冲信号计算出输出电流信号的频率。

7.根据权利要求1所述的一拖多式空调器，其特征在于：所述的控制器(24)将来自频率计算器(40)的输出电流的频率值f_c与指令值f_n进行比较，并根据比较结果补偿PWM信号的占空比(duty)。

8.根据权利要求3所述的一拖多式空调器的控制方法，其特征在于：包括：检测变频器(22)的输出电流的阶段；计算检测到的输出电流的频率的阶段；将计算出的频率与一定的指令值进行比较的阶段；和控制器(24)根据比较结果对变频器(22)进行控制的阶段。

9.根据权利要求8所述的一拖多式空调器的控制方法，其特征在于：所述的检测变频器(22)的输出电流的阶段，包括对检测出的输出电流进行整流的阶段。

10.根据权利要求9所述的一拖多式空调器的控制方法，其特征在于：在所述的对检测出的输出电流进行整流的阶段中，对对检测出的输出电流进行半波整流。

11.根据权利要求8所述的一拖多式空调器的控制方法，其特征在于：所述电流感知器(30)将变频器(22)的输出电流以一定比率衰减后进行检测。

12.根据权利要求8、9、10或11所述的一拖多式空调器的控制方法，其特征在于：还包括生成与整流后的电流相对应的脉冲的阶段，并且通过频率计算器(40)计算出生成的脉冲的频率。

13.根据权利要求8所述的一拖多式空调器的控制方法，其特征在于：所述的控制器(24)根据比较结果对变频器(22)进行控制的阶段中，根据计算出的频率与一定的指令值进行比较的结果补偿PWM信号的占空比(duty)。

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