CN1969450B - 空气调节装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种甚至在配置有分别通过反相电路驱动的多个压缩机时，也可以实现简化配置并减小尺寸的空气调节装置。此时，多个压缩机(1)、(2)分别通过反相电路驱动，反相电路(12)、(22)由组合模块(10)、(20)构成，该组合模块(10)、(20)具有结合在其中的分别对交变电流进行整流的整流电路，(11)、(21)，且将AC电源(7)连接到多个组合模块的各个整流电路的各个输入端，并且并联连接多个整流电路的输出端以形成DC电线路，该DC电线路连接到多个组合模块的各个反相电路的输入端。

Description

空气调节装置
技术领域
本发明涉及具有分别由反相电路驱动的多个压缩机的空气调节装置。
背景技术
到目前为止已经提出具有分别由单独反相电路驱动与控制的两容量可变压缩机的空气调节装置(例如，参看日本专利No.2557903)。该空气调节装置设有制冷循环，其中该两个压缩机的排气侧以共用方式连接到一制冷管，且入口侧也以共用方式连接到一制冷管。
在这种空气调节装置中驱动两个压缩机的电源电路包括两个电路：一个电路通过使用整流电路对来自AC电源的交变电流进行整流、通过使用两个整流电路将整流电路的输出转换成变频交变电流、然后向对应压缩机分别提供交变电流；以及另一个电路通过两个整流电路对来自AC电源的交变电流进行整流、通过使用反相电路即将整流电路的输出转换成变频交变电流、然后向对应压缩机分别提供交变电流。
发明内容
通过本发明要解决的问题
上述驱动空气调节装置的AC电源包括200V的商用三相AC电源与400V的商用三相AC电源。这里，在空气调节装置具有10马力的空气调节容量的情况中，该两个压缩机的容量等于5马力；例如，在400V的三相AC电源驱动一个5马力的压缩机时，AC电源侧的输出电流近似为11A。因此，在驱动两个压缩机时，AC电源侧的电流是22A。
当通过一整流电路对来自AC电源的交变电流进行整流来获得用于两个压缩机的直流电流时，流过整流电路的电流近似为41A，从而所使用的整流电路必须具有50A的额定值。
然而，具有AC输出电压额定值为400V与输出电流额定值的为50A的整流电路并不常见，从容量的观点来看是专用类型，因而造成配置工作量大且成本高。
同时，因为反相设备控制着压缩机的容量，所以大多使用具有整流电路与反相电路集成为组件的组合模块。在组合模块中，整流电路作为反相电路的DC电源与其结合成整体，因而它具有与反相电路相同的额定值。
因此，当使用组合模块时，必须使用具有更大额定值以能够为两个压缩机输出AC电源的元件作为反相电路，其中该组合模块通过使用一整流电路对来自AC电源的交变电流进行整流来获得用于两个压缩机的DC电源。具有大额定值的元件是昂贵的，其配置工作量大，还增加了容纳元件的空气调节装置的尺寸。
因而，也有采用一种将整流电路与反相电路分开、并形成半导体连接的配置，而不使用任何组合模块。然而，在这种情况中，需要更多的精力来进行布线，还需要宽广的安装空间。
同时，当采用分别从独立整流电路获得两个反相电路的DC电源的配置时，则整流电路的电流额定值与反相电路的相等，从而可使用组合模块.
然而，在这种配置中，整流电路与反相电路之间必须为各个组合模块设置诸如功率因数改进电抗器和平滑电容器之类的电路元件、以及滤波电路，因而造成配置工作量大且成本高。
本发明已经实现解决上述问题的目的。本发明的一个目的是提供甚至在包括有分别通过反相电路驱动的多个压缩机时、也可实现简化配置并减小尺寸的空气调节装置。
用于解决问题的方法
为了实现上述目的，根据本发明，具有分别通过反相电路驱动的多个压缩机的空气调节装置的特点为：反相电路构造成组合模块，其中反相电路与对交变电流进行整流的整流电路结合成整体；AC电源连接到多个组合模块的各个整流电路的各个输入端，且各个整流电路的输出端并联连接以形成DC电线路，以及该DC电线路连接到多个组合模块的各个反相电路的输入端。
根据上述配置，可提供甚至在设置有分别通过反相电路驱动多个压缩机时、也可实现简化配置并减小尺寸的空气调节装置。
附图说明
图1是示出应用本发明的空气调节装置的制冷循环的视图；
图2是示出通过使用独立的反相电路来执行压缩机的容量控制的控制电路配置的电路图，其中压缩机构成图1所示制冷循环；
图3是用于说明工作的压缩机的数量、以及根据空气调节负载的变化来控制压缩机容量的情形的变化曲线图。
图4是示出图2所示控制电路的具体配置步骤的流程图。
具体实施方式
[第一实施例]
图1示出了应用本发明的空气调节装置的制冷循环。在图1中，两个压缩机1和2的排气侧以共用方式连接到一制冷管，且入口侧也以共用方式连接到一制冷管。排气侧的管道与入口侧的管道分别连接到四通阀3。在四通阀3的一连接端口与另一连接端口之间，经由制冷管依次连接室内热交换器4、膨胀阀5、以及室外热交换器6。
因此，当执行加热操作时，如箭头A与B所示，制冷剂经由从压缩机1和2到四通阀3、到室内热交换器4、到膨胀阀5、到室外热交换器6、到四通阀3、再到压缩机1和2的路径进行循环。当执行冷却操作时，如箭头A与C所示，制冷剂经由从压缩机1和2到四通阀3、到室外热交换器6、到膨胀阀5、到室内热交换器4、到四通阀3、再到压缩机1和2的路径进行。
图2是示出通过使用独立的反相电路来执行压缩机1与2的容量控制的控制电路配置的电路图，其中压缩机1与2构成图1所示制冷循环。在图2中，涌入控制电路8的输入端连接到400V的商用三相AC电源7。
作为涌入控制电路8，例如有采用的一种电路，其中：电阻元件与继电器触点进行并联连接；当电源打开时，继电器触点保持在OFF状态，然后通过抑制涌流使继电器触点改变到ON状态.
涌入控制电路8的输出端连接到用于驱动压缩机1的组合模块和用于驱动压缩机2的组合模块20。组合模块10和20分别是整流电路11和反相电路12的组合、以及整流电路21和反相电路22的组合，且各自构成一集成组件。两个模块彼此相同，且具有相同的额定值。压缩器1和2也彼此相同，且具有相同的额定值。整流电路11和12的各个输入端连接到涌入控制电路8的输出端。
这里，当假定空气调节装置具有等于10马力的空气调节容量时，将具有5马力功率的两个压缩机用作压缩机1和2。为了控制压缩机1和2，采用各自具有三相桥接的二极管的整流电路作为整流电路11和21，从而可以接受具有400V电源的交变电流并输出25A的直流电流；采用具有三相桥接的诸如IGBT的开关元件、并具有超出25A的DC输入电流与600V的输入电压的额定值的反相电路来作为反相电路12和22。
并联连接整流电路11与21的各个输出端形成DC电线路；功率因数改进电抗器31串联连接到该DC电线路的正电线路(或负电线路)；功率因数改进电抗器31的负载侧的正电线路与负电线路之间连接有平滑电容32。
防止谐波泄漏到电源侧的滤波电路33的电源侧也连接到正电线路与负电线路。滤波电路33的负载侧分叉并连接到反相电路12的DC输入端与反相电路22的DC输入端。压缩机1和压缩机2分别连接到反相电路12的AC输出端与反相电路22的AC输出端。
同时，为了控制反相电路12和22，设置有：检测整流器电路11的输入电流的电流检测电路13；检测整流电路21的输入电流的电流检测电路23；接收基于来自电流检测电路的电流检测值、以及在温度设定单元(未示出)的一设定值与来自室内温度传感器的温度检测值之间的差值所计算的空气调节负载、并生成反相电路12和22的各个开关元件的ON/OFF信号的控制电路30；将ON/OFF信号放大并提供给反相电路12的驱动电路14；以及将ON/OFF信号提供给反相电路22的驱动电路24。
将参见图2和3来描述如上所述的第一实施例中的操作。三相AC电源7的交变电流经由涌入控制电路8提供到整流电路11和21，并从整流电路输出作为脉动电流。
脉动电流经由功率因数改进电抗器31施加到平滑电容器32的两端，并通过电容器32转换成具有小纹波分量的直流电流。电流电经由滤波电路33提供到反相电路12和22。
根据空气调节负载，控制电路30将ON/OFF信号施加到反相电路12以仅仅驱动压缩机1，或将ON/OFF信号施加到反相电路12和22以驱动压缩机1和2两者。
这里，当空气调节负载很小并因而仅驱动压缩机1时，改变反相电路12的输出频率以根据空气调节负载的变化改变压缩机容量；当空气调节负载很大并因而压缩机1和2都被驱动时，分别改变压缩机1和2的输出频率，以根据空气调节负载的变化来均衡压缩机容量以及压缩机1和2之间的变化率。
图3是示出上述关系的变化曲线图。控制压缩机的容量从而使空气调节负载与压缩机容量根据线R在空气调节负载的整个变化范围内彼此基本成比例。然而，在空气调节负载小于Q1的范围内，第一压缩机的容量被控制成具有R1值或更小；在空气调节负载大于Q1的范围内，第一压缩机与第二压缩机都通过基本相同的频率来控制，由此压缩机的容量被控制在从R1到R2(＝2R1)的范围内，且甚至当空气调节负载超出Q2时，压缩机的容量仍保持在R2处。
执行这种控制的结果是：当两个压缩机都在工作时，可平衡组合模块10和20的电流值。
根据第一实施例，所使用的组合模块10和20具有相同的额定值，所以整流电路11和21采用具有相同电流容量的整流元件。然而，由于整流元件之间的正向特性的差异，整流电路11和21之间的输出电流可能变得不平衡。
因此，甚至在检测出组合模块10和20之一的输入电流来执行控制、而使检测值是给定值或更小时，反相电路的开关元件的温度可能会异常升高，或者不能防止压缩机的过载。
因而，根据第一实施例，在整流电路11和21的输入侧分别放置有电流检测电路13和23以执行控制，而使两个电流检测值的合计值不超出预定阈值。
更具体地说，假定通过电流检测电路13检测的整流电路11的输入电流是i1，且通过电流检测电路23检测的整流电路21的输入电流是i2。控制电路30读取这些电流检测值并计算总电流I＝i1+i2，且控制反相电路12和22的输出频率，从而总电流I不超出预定阈值。
具体地说，在仅一个压缩机工作、且采用阈值Is1的情况下，控制反相电路的输出频率，从而使总电流I不超出阈值Is1，即I≤Is1。
另一方面，在两个压缩机都工作的情况下，控制反相电路的输出频率，从而不超出阈值Is2(＞Is1，通常是2Is1)，即I≤Is2。
图4是示出如上所述用于将输入电路抑制成小于阈值的值的具体配置步骤的流程图。这里，在步骤101，工作压缩机的数目是n，且基于室内设备的空气调节负载来确定各个反相电路的输出频率。工作压缩机的数目n与各个反相电路的输出频率的确定方法已经有各种提议并为公知，因此略去其解释。
此后，在步骤102，读取测定电流值Is1和Is2。在步骤103，计算检测电流值的总值I。然后，在步骤104，确定工作压缩机的数目是否为一个；当确定数目为一个时，在步骤105确定总值I是否超出一个压缩机的阈值Is1；当总值I超出Is1时，在步骤106减小当前工作的反相电路的输出频率，并重复上面的步骤过程；当总值I没有超出Is1时，重复上面的步骤过程但不减小频率。
同时，当在步骤104中确定压缩机的数目不是一个时，在步骤107中确定总值I是否已经超出两个压缩机的阈值Is2；当总值I已经超出Is2时，在步骤106减小当前工作的反相电路的输出频率，并重复上面的步骤过程；当合计值I没有超出Is2时，重复上面的步骤过程但不减小频率。
如上所述，根据第一实施例，将反相电路12和22分别构造成具有整流交变电流的整流电路11和21的组合模块10和20的组件；将AC电源7连接到组合模块10和20的整流电路11和21的各个输入端与各个输出端；并联连接整流电路11和21的输出端以形成DC电线路；将DC电线路连接到两个组合模块10和20的各个反相电路12和22的各个输入端。结果，仅需要一组功率因数改进电抗器31以及平滑电容32和33。因此，甚至在包括有分别通过反相电路驱动的多个压缩机时、也可实现简化配置并减小尺寸。
[第二实施例]
在第一实施例，描述了具有分别通过反相电路驱动的两个压缩机的空气调节装置。然而，本发明并不仅限于此，而是也可应用于具有分别通过反相电路驱动的三个或更多压缩机的空气调节装置。

Claims (1)

1.一种具有分别通过反相电路驱动的多个压缩机的空气调节装置，其中反相电路被分别构造成组合模块的组件，在所述组合模块中集成了用于整流交变电流的整流电路，且AC电源连接到多个所述组合模块的各个整流电路的各个输入端，并且并联连接各个整流电路的输出端以形成DC电线路，而且所述DC电线路连接到多个所述组合模块的各个反相电路的输入端，并且
其特征在于，所述空气调节装置包括：
检测多个所述组合模块的各个整流电路的输入电流的电流检测电路；以及
电流控制装置，用于在多个所述组合模块的反相电路工作期间，基于将所述电流检测电路所检测到的电流合计值与根据当时工作的所述反相电路的数目所设置成不同值的电流设定值相比较的结果，来控制所述组合模块的各个反相电路的输出频率。
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