CN101251287A - 空调机及其控制方法 - Google Patents

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CN101251287A CNA2007101054776A CN200710105477A CN101251287A CN 101251287 A CN101251287 A CN 101251287A CN A2007101054776 A CNA2007101054776 A CN A2007101054776A CN 200710105477 A CN200710105477 A CN 200710105477A CN 101251287 A CN101251287 A CN 101251287A
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Abstract

本发明涉及一种空调机及其控制方法，其目的在于利用风扇电机运行信息诊断室外机设置环境及运行条件，并根据外部运行条件的变化控制风扇电机的转数，从而补偿所述风扇电机的运行使其满足目标风量。为此，本发明所提供的具有用于调节室外机风量的风扇电机的空调机，包含：用于检测所述风扇电机的运行电流的电流检测部；用于检测所述风扇电机的电源电压的电压检测部；控制部，以用于通过所检测的电源电压和运行电流的乘积来测定所述风扇电机的消耗功率，并基于所测定的消耗功率信息来诊断所述室外机的设置环境。

Description

空调机及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种空调机，尤其涉及利用风扇电机的运行信息来诊断室外机的设置环境，并根据外部运行条件的变化来对风扇电机的转数进行补偿控制的空调机及其控制方法。
背景技术
通常，空调机是用于对室内空间进行制冷或制热的装置，通过在室内机及室外机之间循环制冷剂的通常的制冷循环，利用液体状态制冷剂气化时吸收周围热量、液化时释放其热量的特性进行制冷或制热运行。为了有助于吸收热量和排放热量，室外机和室内机中分别设有风扇，而且为了调节风扇的风量而使用风扇电机。
其中，设在室外机的风扇电机是促进热交换动作的装置，在制冷运行时促进排放热量，而在制热运行时促进吸收热量。而且，该室外机的风扇电机通过强制地向室外机内部的热交换器侧送风而吸入外部空气，并将通过热交换器进行热交换的空气由排出口导流部引导而向外部排出。这种室外机的风扇电机根据产品出厂时的规格设置为各种变形形态，当室外机的设置环境恶劣(例如，使用了不适合于排出口的导流部、设置场所封闭或吸入口侧被紧贴于墙壁等情况)时，由于用来进行热交换的空气流动受到妨碍，因此存在热交换效率降低并难以确保用来维持运行性能所需的风扇电机风量的问题。
发明内容
本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，其目的在于提供一种通过在设置室外机时利用风扇电机的运行消耗功率信息来诊断室外机设置环境及运行条件，从而可以更加准确地进行设置作业的空调机及其控制方法。
本发明的另一目的在于提供一种通过在室外机运行时掌握运行条件的变化所引起的负载变化状态来控制风扇电机的转数，从而可以对风扇电机的运行进行补偿使其满足目标风量的空调机及其控制方法。
为了实现上述目的，本发明所提供的空调机具有用于调节室外机风量的风扇电机，并包含：用于检测所述风扇电机的运行电流的电流检测部；用于检测所述风扇电机的电源电压的电压检测部；控制部，以用于通过所检测的电源电压和运行电流的乘积来测定所述风扇电机的消耗功率，并基于所测定的消耗功率信息来诊断所述室外机的设置环境。
并且，所述控制部测定所述风扇电机的对应于各转数的消耗功率，并比较所测定的对应于各转数的消耗功率与预先设定的对应于各转数的基准消耗功率，当基准消耗功率与对应于所述各转数的消耗功率测定值的比较值脱离第一范围时，判定所述室外机的设置环境不符合要求。
并且，所述控制部当基准消耗功率与对应于所述各转数的消耗功率测定值的比较值在第一范围以内时，判定所述室外机的设置环境符合要求。
并且，所述第一范围是约20％以上。
并且，本发明还包含显示部，以用于显示所述室外机设置环境的诊断结果。
并且，所述控制部在所述室外机运行时检查外部运行条件的变化引起的负载变化状态，当所述负载发生变化时，基于所述消耗功率信息对所述风扇电机的转数进行补偿控制使其满足所述室外机所要求的风量。
并且，所述控制部在以设定转数运行所述风扇电机的过程中检查是否发生负载变化，当所述负载发生变化时测定实际运行消耗功率，并比较所测定的运行消耗功率和预先设定的基准消耗功率，当基准消耗功率与所述运行消耗功率的比较值在第二范围以内时，对所述风扇电机的转数进行补偿控制使其满足一定风量。
并且，所述控制部当基准消耗功率与所述运行消耗功率的比较值脱离第二范围时，将所述风扇电机的转数调整为设定转数。
并且，所述第二范围是约10％以上。
本发明所提供的空调机控制方法，该空调机具有用于调节室外机风量的风扇电机，其特征在于包含步骤：在设置所述室外机时以各级转数运行所述风扇电机；在以各级转数运行所述风扇电机的过程中检测所述风扇电机的运行电流和电源电压；利用所检测的电源电压和运行电流的乘积来测定所述风扇电机的对应于各转数的消耗功率；比较所测定的对应于各转数的消耗功率和预先设定的对应于各转数的基准消耗功率，根据其比较结果来诊断所述室外机的设置环境。
并且，诊断所述室外机设置环境时判断基准消耗功率与对应于所述各转数的消耗功率测定值的比较值是否在第一范围以内，如果脱离所述第一范围，则判定所述室外机设置环境不符合要求，如果在所述第一范围以内，则判定所述室外机设置环境符合要求。
本发明所提供的空调机控制方法，该空调机具有用于调节室外机风量的风扇电机，其特征在于包含步骤：在所述室外机运行时以设定转数运行所述风扇电机；在以设定转数运行所述风扇电机的过程中检查是否发生负载变化；如果发生所述负载变化，则检测所述风扇电机的运行电流和电源电压而测定实际运行消耗功率；比较所测定的运行消耗功率和预先设定的基准消耗功率，根据其比较结果对所述风扇电机的转数进行补偿控制使其满足所述室外机所要求的风量。
并且，对所述风扇电机的转数进行补偿控制时判断基准消耗功率与所述运行消耗功率的比较值是否在第二范围以内，如果在所述第二范围以内，则补偿所述风扇电机的转数使其满足一定风量，如果脱离所述第二范围，则将所述风扇电机的转数调整为设定转数。
附图说明
图1为应用本发明的空调机室外机的俯视图；
图2为本发明实施例所提供的空调机风扇电机的控制结构图；
图3为本发明所提供的用于诊断空调机室外机设置环境的控制方法的工作流程图；
图4为本发明所提供的基于空调机室外机运行时的负载变化的风扇电机转数控制方法的工作流程图。
主要符号说明：10为室外机，20为吸入口，22为排出口，24为热交换器，28为风扇电机，40为控制部，42为驱动集成电路(IC)，44为功率集成电路(IC)，46为旋转信号检测部，48为电压检测部，50为电流检测部，54为显示部。
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。
图1为应用本发明的空调机室外机的俯视图。
如图1所示，空调机的室外机10内部由隔板18划分为设有压缩机12的机械室14和通过空气循环而进行热交换的热交换室16。室外机10的后面和侧面形成吸入口20，以用于向热交换室16内部流入外部空气，室外机10的前面形成排出口22，以用于排出经过热交换室16的空气。
所述热交换室16内设有与后面和侧面的吸入口20相邻的热交换器24、用于将经过热交换器24的空气强制排到排出口22的风扇26、用于旋转该风扇26的风扇电机28，从而使通过室外机10的后面和侧面的吸入口20流入的空气经过热交换器24进行热交换之后通过排出口22排出。
图2为本发明实施例所提供的空调机风扇电机的控制结构图，包含：控制部40，用于控制室外机10的整体动作；驱动集成电路42，以用于根据控制部40的控制信号向依次给风扇电机28供应电源的功率集成电路44输出速度控制信号，从而控制风扇电机28的速度；功率集成电路44，该功率集成电路44由开关元件构成并依次开通或断开，从而根据驱动集成电路42的速度控制信号来旋转风扇电机28；旋转信号检测部46，用于检测风扇电机28进行旋转时产生的脉冲形态的频率发生器(FG：Frequency Generator Pulse)旋转信号；电压检测部48，用于检测供应到所述功率集成电路44的直流电源电压；电流检测部50，用于检测所述风扇电机28中的运行电流；输入部52，用于输入诊断室外机10设置环境的诊断信号和空调机的运行或停止信号；显示部54，用于显示所述室外机10的设置环境诊断结果。
所述控制部40根据所述电压检测部48所检测的电源电压和所述电流检测部50所检测的运行电流的乘积来测定所述风扇电机28的运行所消耗的实际功率，并利用所测定的消耗功率信息来诊断室外机10的设置环境及运行条件，而且在室外机10运行时，通过检查外部运行条件的变化所引起的负载变化来补偿所述风扇电机28的转数，使其满足室外机10所要求的风量。
更具体地讲，当输入用于诊断室外机10设置环境的信号时，所述控制部40使风扇电机28按照预定的每一级(1～5级)转数(例如，1级为200rpm)运行一定时间而测定对应于各转数的消耗功率，并将所测定的对应于各转数的消耗功率与预先设定的对应于各转数的基准消耗功率进行比较，当对应于各转数的消耗功率测定值与基准消耗功率相比其差值超出第一范围(约20％)时，诊断为室外机10设置环境及运行条件不符合要求，并通过显示部54提供该诊断结果。
并且，所述控制部40在室外机10运行时检查外部运行条件(热交换器结冰、吸入口被杂质堵塞、排出口处逆风等)所引起的负载变化，当负载发生变化时，所述控制部40测定风扇电机28的运行消耗功率，当所测定的运行消耗功率脱离预先设定的基准消耗功率的第二范围(约10％)时，为了控制所述风扇电机28的转速而调整风扇电机28的转数，然后重复测定消耗功率并调整所述风扇电机28的转数直到所测定的消耗功率在基准消耗功率的一定范围(约10％)之内，由此补偿所述风扇电机28的运行使其满足室外机10所要求的风量。
并且，所述控制部40将为了控制风扇电机28的速度而供应到风扇电机28的成比于转数的电压(Voltage Level)，即对应于目标控制信号的电压输出到驱动集成电路42，由此控制风扇电机28的转速。
所述驱动集成电路42通过开通或断开功率集成电路44而将对应的功率传递到风扇电机28，由此改变风扇电机28的转速。
所述旋转信号检测部46用于检测风扇电机28的转速，旋转信号检测部46通过用于检测风扇电机28的转子位置的霍尔传感器(hall sensor)来检测转子的位置，并通过该风扇电机28转子的位置信息来检测转子的旋转速度。
所述电压检测部48在直流环节电压图案(DC-link Voltage pattern)串连分压电阻，从而通过光电耦合器(photocoupler)等输入控制部40的输入电平的电压值。
所述电流检测部50通过串连连接于风扇电机28电源部接地图案(GNDPattern)的电阻以电压形式检测风扇电机28中流动的电流，并输入到所述控制部40中。
所述显示部54当所述室外机10的设置环境及运行条件不符合要求时，点亮黄色或红色的发光二极管(LED)，当所述室外机10的设置环境及运行条件符合要求时，点亮绿色或蓝色发光二极管。
另外，为了改变电机的转速并提高旋转效率，所述风扇电机28使用无刷直流电机(BLDC motor)。
下面说明如上所述的空调机及其风扇电机控制方法的动作过程及作用效果。
图3为本发明所提供的用于诊断空调机室外机设置环境的控制方法的工作流程图。
当设置室外机10之后进行试运行时，如果用户通过输入部52输入用于诊断室外机10设置环境的诊断信号(S100)，则控制部40使风扇电机28按照预定的每一级(1～5级)转数(例如，1级为200rpm)运行一定时间(S102)。
此时，控制部40通过电流检测部50检测风扇电机28中流动的运行电流，并通过电压检测部48检测供应到功率集成电路44的直流电源电压，从而根据电源电压和运行电流的乘积来测定所述风扇电机28的运行所消耗的对应于各转数的功率(S104)。
因此，所述控制部40将所测定的对应于各转数的消耗功率与预先设定的对应于各转数的基准消耗功率进行比较(S106)，并判断对应于各转数的消耗功率测定值与基准消耗功率相比其差值是否在第一范围(约20％)以上(S108)。
如果对应于各转数的消耗功率测定值与所述基准消耗功率相比其差值不超出第一范围(约20％)，则控制部40诊断室外机10的设置环境及运行条件符合要求，并通过显示部54点亮绿色或蓝色的发光二极管来提供室外机10的设置环境及运行条件符合要求的诊断结果(S110)。
另外，当所述步骤S108的判断结果为对应于转数的消耗功率测定值与所述基准消耗功率相比其差值超出第一范围(约20％)时，控制部40诊断室外机10的设置环境及运行条件不符合要求，并通过显示部54点亮黄色或红色的发光二极管来提供室外机10的设置环境及运行条件不符合要求的诊断结果(S112)。
下面说明在运行空调机的室外机10时检查外部运行条件的变化所引起的负载变化而将风扇电机28的转数补偿为一定风量的方法。
图4为本发明所提供的基于空调机室外机运行时的负载变化的风扇电机转数控制方法的工作流程图。
首先，当用户通过输入部52输入空调机运行信号时，控制部40判断室外机10是否运行(S200)，当室外机10开始运行时，向驱动集成电路42输出用于使风扇电机28运行为设定转数的速度控制信号。
随之，所述驱动集成电路42根据控制部40的速度控制信号来开通或断开功率集成电路44，由此使风扇电机28以设定转数运行(S202)。
在所述风扇电机28以设定转数运行的过程中，如果室外机10的运行条件有所变化(热交换器结冰、吸入口被杂质堵塞、排出口处逆风等)，则负载会发生变化，这种负载变化通过风扇电机28的转数变化或电压变化等进行监测。
如果所述室外机10运行条件的变化引起负载的变化(S204)，则控制部40通过旋转信号检测部46检测运行中的风扇电机28的转数(S206)，并将所检测的风扇电机28运行转数与设定的转数进行比较，以判断所述风扇电机28的运行转数和设定转数是否相同(S208)。
所述步骤S208的判断结果，如果风扇电机28的运行转数与设定转数不同，则控制部40调节输出到驱动集成电路42的速度控制信号的电压大小(S210)，由此调节风扇电机28转数(S212)，然后返回到所述步骤S206重复后续步骤。
另外，如果所述步骤S208的判断结果为风扇电机28的运行转数与设定转数相同，则控制部40通过电流检测部50检测风扇电机40中流动的运行电流，并通过电压检测部48检测供应到功率集成电路44的直流电源电压(S214)，从而以电源电压和运行电流的乘积来测定所述风扇电机28运行所消耗的实际功率(S216)。
接着，所述控制部40比较所测定的运行消耗功率和预定的基准消耗功率(S218)，并判断运行消耗功率与基准消耗功率相比其差值是否在第二范围(约10％)以内(S220)。
所述步骤S220的判断结果，如果运行消耗功率与所述基准消耗功率相比其差值不在第二范围(约10％)以内，则控制部40调节输出到驱动集成电路42的速度控制信号的电压大小(S222)，由此调节风扇电机28的转数(S224)，然后返回到所述步骤S214进行后续的步骤。
另外，如果所述步骤S220的判断结果为运行消耗功率与所述基准消耗功率相比其差值在第二范围(约10％)以内，则控制部40判断为满足兼顾外部运行条件的室外机10所要求的风量范围，因此以补偿预定的一定风量的控制转数运行风扇电机28(S226)。
综上所述，依据本发明所提供的空调机及其风扇电机控制方法，在设置室外机时利用风扇电机的运行消耗功率信息来诊断室外机设置环境及运行条件，从而可以更加准确地进行设置作业，而且在设置室外机之后运行室外机时，通过检查外部运行条件的变化引起的负载变化状态而控制风扇电机的转数，从而可以补偿风扇电机使其以所要求的风量运行。
估计日后随着确保步行者权利为宗旨的室外机设置条件管制力度的不断加强，室外机设置环境会受到更大的制约而且也会改变排出口部分的设置，因此可能会发生运行能力不足、制冷/制热效率降低以及耐久性能降低等各种质量问题，本发明为了解决这些问题，在设置阶段通过诊断功能来判断是否符合要求而事先采取预防措施，同时在运行过程中通过利用室外机风扇电机的实际运行参量(消耗功率)信息来实现持续的运行状态监控功能。
并且，针对运行可靠性及性能受产品设置环境的影响较大的空调机开发出可以由产品自身提供的设置环境诊断技术，因此可以改善受设置误差的产品质量指标，而且通过手册提供的产品固有设置基准信息和实际设置环境中获得的运行参量来提供判断基准，从而可以进行更加实际并准确的设置作业。
并且，通过根据运行条件的变化使产品性能维持在最好状态的控制技术，改善在设置产品之后运行产品时，因只依靠风扇电机转数反馈信息进行控制动作而引起的风扇电机的控制动作与外部运行条件的变化无关的单一性问题，因此可以适应外部运行条件的变化而适当地实现整套产品的目标风量，最终可以提高产品的性能和效率以及确保可靠性。对于没有专门的控制电路的单相异步电机而言，也可以通过判断设置环境是否符合要求的诊断技术来实现对室外机产品的设置是否符合要求的判定以及运行状态的监控功能。尤其，单相异步电机没有专门的保护电路，只是通过电机自身的温度保护部件来实现保护功能，因此单相异步电机是在产品设置有误时及过负荷的运行条件下电机烧损及冒烟等产品责任(PL)事故发生概率较高的产品，但是如果使用本发明可以有助于事先预防适用于室外机的风扇电机的质量事故。

Claims (15)

1. 一种空调机，具有用于调节室外机风量的风扇电机，其特征在于包含：
用于检测所述风扇电机的运行电流的电流检测部；
用于检测所述风扇电机的电源电压的电压检测部；
控制部，以用于通过所检测的电源电压和运行电流的乘积来测定所述风扇电机的消耗功率，并基于所测定的消耗功率信息来诊断所述室外机的设置环境。
2. 根据权利要求1所述的空调机，其特征在于所述控制部以各级转数运行所述风扇电机并测定所述风扇电机的对应于各转数的消耗功率，并比较所测定的对应于各转数的消耗功率与预先设定的对应于各转数的基准消耗功率，当基准消耗功率与对应于所述各转数的消耗功率测定值的比较值脱离第一范围时，判定所述室外机的设置环境不符合要求。
3. 根据权利要求2所述的空调机，其特征在于所述控制部当基准消耗功率与对应于所述各转数的消耗功率测定值的比较值在第一范围以内时，判定所述室外机的设置环境符合要求。
4. 根据权利要求3所述的空调机，其特征在于所述第一范围是约20％以上。
5. 根据权利要求3所述的空调机，其特征在于还包含显示部，以用于显示所述室外机设置环境的诊断结果。
6. 根据权利要求1所述的空调机，其特征在于所述控制部在所述室外机运行时检查外部运行条件的变化引起的负载变化状态，当所述负载发生变化时，基于所述消耗功率信息对所述风扇电机的转数进行补偿控制使其满足所述室外机所要求的风量。
7. 根据权利要求6所述的空调机，其特征在于所述控制部在以设定转数运行所述风扇电机的过程中检查是否发生负载变化，当所述负载发生变化时测定实际运行消耗功率，并比较所测定的运行消耗功率和预先设定的基准消耗功率，当基准消耗功率与所述运行消耗功率的比较值在第二范围以内时，对所述风扇电机的转数进行补偿控制使其满足一定风量。
8. 根据权利要求7所述的空调机，其特征在于所述控制部当基准消耗功率与所述运行消耗功率的比较值脱离第二范围时，将所述风扇电机的转数调整为设定转数。
9. 根据权利要求8所述的空调机，其特征在于所述第二范围是约10％以上。
10. 一种空调机控制方法，该空调机具有用于调节室外机风量的风扇电机，其特征在于包含步骤：
在设置所述室外机时以各级转数运行所述风扇电机；
在以各级转数运行所述风扇电机的过程中检测所述风扇电机的运行电流和电源电压；
利用所检测的电源电压和运行电流的乘积来测定所述风扇电机的对应于各转数的消耗功率；
比较所测定的对应于各转数的消耗功率和预先设定的对应于各转数的基准消耗功率，根据其比较结果来诊断所述室外机的设置环境。
11. 根据权利要求10所述的空调机控制方法，其特征在于诊断所述室外机设置环境时判断基准消耗功率与对应于所述各转数的消耗功率测定值的比较值是否在第一范围以内，如果脱离所述第一范围，则判定所述室外机设置环境不符合要求，如果在所述第一范围以内，则判定所述室外机设置环境符合要求。
12. 根据权利要求11所述的空调机控制方法，其特征在于所述第一范围是约20％以上。
13. 一种空调机控制方法，该空调机具有用于调节室外机风量的风扇电机，其特征在于包含步骤：
在所述室外机运行时以设定转数运行所述风扇电机；
在以设定转数运行所述风扇电机的过程中检查是否发生负载变化；
如果发生所述负载变化，则检测所述风扇电机的运行电流和电源电压而测定实际运行消耗功率；
比较所测定的运行消耗功率和预先设定的基准消耗功率，并根据其比较结果对所述风扇电机的转数进行补偿控制使其满足所述室外机所要求的风量。
14. 根据权利要求13所述的空调机控制方法，其特征在于对所述风扇电机的转数进行补偿控制时判断基准消耗功率与所述运行消耗功率的比较值是否在第二范围以内，如果在所述第二范围以内，则补偿所述风扇电机的转数使其满足一定风量，如果脱离所述第二范围，则将所述风扇电机的转数调整为设定的转数。
15. 根据权利要求14所述的空调机控制方法，其特征在于所述第二范围是约10％以上。
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