專利名稱：逆變器式空調(diào)機(jī)的除霜控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及逆變器式空調(diào)機(jī)，特別涉及逆變器式空調(diào)機(jī)的除霜控制方法，這種方法，由于隨著室外管道溫度變化能可變地控制壓縮機(jī)和加熱器，縮短了除掉室外熱交換器上結(jié)霜的除霜時(shí)間，可以把一定空間的采暖效率經(jīng)常保持在一定水平以上。
通常，致冷采暖兩用的逆變器式空調(diào)機(jī)(如分裂熱泵型逆變器式空調(diào)機(jī))在用來采暖時(shí)，四通閥使致冷劑按照壓縮機(jī)→蓄熱器→室內(nèi)熱交換器→膨脹裝置→室外熱交換器→四通閥→壓縮機(jī)的順序進(jìn)行循環(huán)。而在致冷時(shí)，四通閥控制致冷劑按照壓縮機(jī)→四通閥→室外熱交換器→膨脹裝置→室內(nèi)熱交換器→蓄熱器→壓縮機(jī)的順序進(jìn)行循環(huán)。


圖1表示具有上述致冷采暖循環(huán)的逆變器式空調(diào)機(jī)中的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。即，為把商用交流電壓1輸入到壓縮機(jī)4的驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，整流器2把商用交流電壓1變成直流電壓。為了用逆變器3再次驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)3動(dòng)作，就要再把上述變換后的直流電壓逆變換成交流電壓來驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)4。
控制裝置5控制晶體管基極的驅(qū)動(dòng)器6，以便控制上述逆變器3的動(dòng)作，從而使逆變器3的輸出頻率可以變化。這時(shí)，控制裝置5根據(jù)室外溫度傳感器7和室外管道溫度傳感器8感知的室外管道溫度來控制晶體管基極驅(qū)動(dòng)器6，使壓縮機(jī)4的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率上升和下降，從而控制采暖或致冷運(yùn)轉(zhuǎn)。
這里，未加說明的標(biāo)號(hào)a是加熱器控制單元，它卷繞在室內(nèi)熱交換器和蓄熱器的室外管道上，用來控制把熱能降在致冷劑上的加熱器的發(fā)熱量。
可是，在規(guī)定時(shí)間進(jìn)行采暖運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，排風(fēng)扇向外排放的冷氣使室外的熱交換器上結(jié)霜，為了除掉這些霜，必須進(jìn)行除霜運(yùn)轉(zhuǎn)?？傊鐖D2所示，進(jìn)行一定時(shí)間t1的采暖運(yùn)轉(zhuǎn)，一定時(shí)間t2的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)之后，再進(jìn)行一定時(shí)間t1的采暖運(yùn)行。
如上所述，采暖運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，為了除掉室外熱交換器上的結(jié)霜，采暖時(shí)隨時(shí)進(jìn)行除霜運(yùn)行。這里，只要控制器通閥使致冷劑循環(huán)和致冷循環(huán)一起動(dòng)作，就可以進(jìn)行除霜運(yùn)轉(zhuǎn)。
可是，原來的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)不考慮室外溫度和室外管道的溫度，僅僅在規(guī)定期間按照固定的控制模式進(jìn)行，問題是在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，即使超過了實(shí)際除霜的時(shí)間，室外管道溫度上升時(shí)間(除霜時(shí)間)也不能縮短。也就是說，如圖2所示，把除霜運(yùn)轉(zhuǎn)起始時(shí)間的室外管道溫度提高到規(guī)定的溫度(如12℃)要花費(fèi)長(zhǎng)時(shí)間t2，另外，即使到了規(guī)定時(shí)間除霜運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)束后，還沒有把結(jié)霜除盡，因?yàn)槭彝鉄峤粨Q器上仍然有結(jié)霜，致使熱交換效率下降，采暖效率必然降低，從而導(dǎo)致耗電增加，甚至于，不僅會(huì)發(fā)生室外熱交換器凍結(jié)現(xiàn)象，而且也不可能創(chuàng)造舒適的環(huán)境。
因此，為解決上述的種種問題，提出了本發(fā)明的逆變器型空調(diào)機(jī)除霜控制方法，本發(fā)明的目的是提供一種逆變器式空調(diào)機(jī)，它的控制裝置根據(jù)室外管道溫度判斷的最佳除霜時(shí)間，在判斷的最佳除霜時(shí)間內(nèi)把室外熱交換器上的結(jié)霜完全除掉，從而縮短了除霜時(shí)間。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在除室外熱交換器結(jié)霜而進(jìn)行除霜運(yùn)轉(zhuǎn)(致冷運(yùn)轉(zhuǎn))的逆變器式空調(diào)機(jī)中，按照本發(fā)明的除霜控制方法的特征是第一步是判斷由室外管道溫度傳感器感知的室外管道溫度，當(dāng)滿足進(jìn)行除霜運(yùn)轉(zhuǎn)的條件時(shí)，控制四通閥，以便改變致冷劑的流向，進(jìn)行除霜運(yùn)轉(zhuǎn);第二步是判斷現(xiàn)在的除霜狀態(tài)，以便在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行除霜，然后判斷壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率的加熱器的相位角是否可以變化;第三步是根據(jù)第二步的判斷結(jié)果，控制壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率和加熱器的相位角，進(jìn)行除霜運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖1是普通的逆變器式空調(diào)機(jī)的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。
圖2是已有的逆變器式空調(diào)機(jī)的動(dòng)作狀態(tài)圖。
圖3A是本發(fā)明的逆變器式空調(diào)機(jī)的除霜控制方法流程圖。
圖3B是圖3A上除霜控制程序的詳細(xì)流程圖。
圖3C是圖3A中壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率程序的流程圖。
圖4A是本發(fā)明的室外管道溫度的變化率流程圖。
圖4B是表示室外管道溫度變化率和加熱器相位角關(guān)系的特性圖。
圖4C是表示室外管道溫度變化率的壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率關(guān)系的特性圖。
按照本發(fā)明的逆變器式空調(diào)機(jī)的除霜控制方法是為了在采暖運(yùn)轉(zhuǎn)之后在規(guī)定的時(shí)間期間內(nèi)除掉室外熱交換器上所結(jié)有霜的控制方法，圖3A表示進(jìn)行這種方法的流程圖。
參照?qǐng)D3A，按照本發(fā)明的逆變器式空調(diào)機(jī)一旦啟動(dòng)，先在S1步把控制裝置5恢復(fù)初始狀態(tài)。在S2步，將由室外管道溫度傳感器8感測(cè)并輸入到控制裝置5的感測(cè)溫度用裝設(shè)在控制裝置5內(nèi)的模/數(shù)變換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，判斷當(dāng)時(shí)的室外管道溫度T是多少度。然后在S3步，由S2步判斷的室外管道溫度T達(dá)到進(jìn)行除霜的條件時(shí)，控制器通閥使致冷劑按照壓縮機(jī)→四通閥→室外熱交換器→膨脹裝置→室內(nèi)熱交換器→蓄熱器→壓縮機(jī)的順序進(jìn)行循環(huán)。于是，逆變器式空調(diào)機(jī)形成制冷循環(huán)，進(jìn)行S40步的除霜控制程序，除掉室外熱交換器上的結(jié)霜。
如圖3B所示，在S41判斷是否處于除霜過程中，如果正在除霜，進(jìn)到S42步，判斷除霜運(yùn)轉(zhuǎn)是否復(fù)原。即，判斷室外管道溫度傳感器感測(cè)的室外管道溫度T是否達(dá)到了規(guī)定溫度(例如12℃)以上。如果S42步判斷的結(jié)果是室外管道溫度T沒有達(dá)到規(guī)定的溫度以上，即除霜運(yùn)轉(zhuǎn)不復(fù)原的情況下，進(jìn)到S43步，計(jì)算初始溫度變化率Y1。
此時(shí)，溫度變化率Y成了決定除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需要的壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率和加熱器相位角的基準(zhǔn)值，這個(gè)變化率由下式求出Y= (△T)/(△t) = (T1-TO)/(t1-tO) ［℃/min］……式(1)就是說，如圖4A所示，為了把室外管道溫度T從除霜運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)間t0的室外管道溫度T0達(dá)到把結(jié)霜除盡的解除除霜時(shí)間t1時(shí)的溫度T1，就必須保持由(1)式求出的溫度變化率Y。
因此，控制裝置5可以知道室外管道溫度傳感器8感知的輸入溫度T的變化率是多么大時(shí)能在規(guī)定的時(shí)間(△t＝t1-t0)內(nèi)使溫度達(dá)到能把室外熱交換器上的結(jié)霜完全除盡的溫度T1。這就是說，控制器5如保持從(1)式求出的溫度變化率Y進(jìn)行除霜運(yùn)轉(zhuǎn)不能在規(guī)定的時(shí)間(△t＝t1-t0)內(nèi)達(dá)到把霜除盡的溫度T1。
所以，假定由室外管道溫度傳感器8感測(cè)并在除霜運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)間t0輸入到控制器5的室外管道溫度T0是-12℃，除霜運(yùn)解除時(shí)間室外管道溫度T1是12℃?？梢杂?1)式?jīng)Q定初始溫度變化率Y1。
Y1= (△T)/(△t) = - (T1-TO)/(△t) = (12℃-(-12℃))/(△t) = (24℃)/(△t)如果取上述除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間(△t＝t1-t0)為3分鐘的話，溫度變化率Y1則為Y1 24/3 ＝8[℃/min]這就是說每分鐘把室外管道溫度T提高8℃，經(jīng)過3分鐘就能把結(jié)霜除盡。
用這種方法，如果規(guī)定除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為4分鐘的話，溫度變化率就成了6℃/分，如每分鐘把室外管道的溫度提高6℃，則4分鐘不能把霜除盡。
按照上述的方法，只要求出初始的溫度變化率Y1，控制裝置5就控制壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率和加熱器的相位角，而室外管道溫度變化率γ就成為最初求出的溫度變化率Y1。即加熱器的相位按照與(1)式示出的溫度變化率Y成正比地控制，而壓縮機(jī)4的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率按照與(1)式示出的溫度變化率成反比地控制。
下面參照?qǐng)D4B，加熱器的相位角與溫度變化率Y成反比。
圖4C上，壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率與溫度變化率Y成正比。
所以，如圖4B，4C所示，若按照加熱器相位角X0和壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻Xf驅(qū)動(dòng)空調(diào)運(yùn)行，那么室外管道溫度變化率Y就保持為初始計(jì)算出來的溫度變化Y1。
如上所述，控制裝置5在S43步計(jì)算出初始溫度變化率Y1之后，就進(jìn)行S44步，在S44步計(jì)算現(xiàn)時(shí)溫度變化率Yx。
這時(shí)，除霜?jiǎng)幼髦螅鶕?jù)室外管道溫度傳感器8感測(cè)并輸入到控制器5的室外管道溫度，由(1)式計(jì)算上述的現(xiàn)時(shí)溫度變化率Yx，這里，規(guī)定的時(shí)間△t可以任意設(shè)定。
在S44步計(jì)算現(xiàn)時(shí)的溫度變化率Yx時(shí)，控制裝置5在S45步和S46步把在S44步計(jì)算出的現(xiàn)時(shí)溫度變化率Yx的大小與上述在S43步計(jì)算出的溫度變化Y1進(jìn)行比較。比較的結(jié)果說明，如果初始溫度變化率Y1和現(xiàn)時(shí)溫度變化率Yx相同，按照現(xiàn)時(shí)的加熱器相位角和壓縮機(jī)的相位頻率運(yùn)轉(zhuǎn)，在設(shè)定的時(shí)間期限內(nèi)就能達(dá)到所規(guī)定的室外管道溫度。
這樣，控制裝置5在S47步把加熱器相位角和壓縮機(jī)的相應(yīng)頻率都保持在初始設(shè)定的狀態(tài)，來控制空調(diào)機(jī)。但是，上述S45步和S466步比較的結(jié)果意味著若是現(xiàn)時(shí)的溫度變化率Yx比初始的溫度變化率Y1，按照這時(shí)的加熱器相位角和壓縮機(jī)相位頻率進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，在設(shè)定的時(shí)間期限內(nèi)就不能達(dá)到規(guī)定的室外管道。即室外管道溫度提高中的幅度小，若僅僅按照基本的加熱器相位角和壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率Xf運(yùn)行，就不能在設(shè)定的時(shí)間期限內(nèi)達(dá)到規(guī)定的室外管道溫度。
所以，在S48步就要增大溫度變化率Y。
在S40步使溫度變化率增大，在圖4B上，加熱器的相位角減小(發(fā)熱量增加)，在圖4C上，壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率提高(室內(nèi)致凝率增大，除霜效率提高)。
如圖4B、4C所示，這就是說，以減小的加熱器相位角和提高的壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率驅(qū)動(dòng)加熱器和壓縮機(jī)時(shí)，按照增大的溫度變化率Y來提高室外管道溫度，從而在設(shè)定的時(shí)間期限內(nèi)達(dá)到規(guī)定的溫度。另外，在S45步和S46步中的比較結(jié)果說明，若現(xiàn)時(shí)溫度變化率Yx大于初始溫度變化率Y1，按照這時(shí)的加熱器相位角和壓縮機(jī)的相位頻率運(yùn)轉(zhuǎn)，在設(shè)定的時(shí)間期限之前就能達(dá)到規(guī)定的室外管道溫度。
也就是說，由于使室外管道溫度上升幅度大，按照基本的加熱器相位角和壓縮運(yùn)轉(zhuǎn)頻率Xf運(yùn)轉(zhuǎn)，在設(shè)定的時(shí)間期限之前就能達(dá)到規(guī)定的室外管道溫度。所以，在S49步就要減小溫度變化率Y。
如圖4B所示，減小上述溫度變化率，就使加熱器相位角增大(發(fā)熱量減小)，如圖4C所示，而使壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率下降(室內(nèi)致冷效率下降，除霜效率下降)。
如圖4B和4C所示，這就意味著，若根據(jù)增大的相位角和減小的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率來驅(qū)動(dòng)加熱器和壓縮機(jī)，則室外管道溫度按照減小的溫度變化率Y上升，從而能在設(shè)定的時(shí)間期限達(dá)到規(guī)定的溫度。
一方面，在判斷除霜運(yùn)轉(zhuǎn)是否復(fù)原的S42步，若判斷為除霜復(fù)原(結(jié)束)，在S39步就進(jìn)行解除除霜運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作(控制四通閥，改變循環(huán)致冷劑的流動(dòng)，再次進(jìn)行采暖運(yùn)行)。
如上所述進(jìn)行除霜控制程序(S40步)之后，控制裝置5在S50步運(yùn)行壓縮機(jī)頻率確定程序。
圖3C是更詳細(xì)地表示上述步驟S50的壓縮機(jī)頻率確定的流程圖，參照?qǐng)D3C，在S51步，判斷壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率是否變化。即為了改變室外管道溫度變化率Y，由進(jìn)行S40步的除霜控制的結(jié)果來判斷是否出現(xiàn)了必須使壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率變化的情況。
在S51步的判斷結(jié)果，若是必須改變壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，那么控制裝置5進(jìn)行S52步。在S52步輸出控制信號(hào)到晶體管基極驅(qū)動(dòng)器6。按照新設(shè)定的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率使壓縮機(jī)的動(dòng)作。晶體管基極驅(qū)動(dòng)器6用上述控制信號(hào)控制逆變器3，由變化了的脈沖調(diào)幅信號(hào)(PWM信號(hào))驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。
這樣，改變了壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率。在所希望的時(shí)間內(nèi)，可以由致冷運(yùn)轉(zhuǎn)(除霜運(yùn)轉(zhuǎn))除去結(jié)在室外熱交換器上的霜。然后，在S53步和S54步，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中所用的現(xiàn)時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率與遵照除霜條件的標(biāo)定頻率相比較，它們是否一致，比較結(jié)果用現(xiàn)時(shí)頻率驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，如果現(xiàn)時(shí)頻率比標(biāo)定頻率低，在S55步提高現(xiàn)時(shí)頻率使之達(dá)到標(biāo)定頻率，來驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。另外，如果現(xiàn)時(shí)頻率高于標(biāo)的頻率，在S56步把現(xiàn)時(shí)頻率降低，使之與標(biāo)定頻率一致，然后驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。
于是，由于調(diào)整循環(huán)的致冷劑量，使溫度達(dá)到規(guī)定的室外管道的溫度，所以清除室外管道結(jié)霜的除霜時(shí)間為最佳值。如上所述，改變壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率時(shí)，變化的壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率一面使除霜條件得到滿足，同時(shí)使除霜時(shí)間縮短。如上所述，在S50步壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率確定程序進(jìn)行完之后，控制裝置5進(jìn)行S6步。在上述的S56步，在保持室內(nèi)熱氣效率狀態(tài)下確定向外排氣的室外排風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。
然后，在S7步，如圖3B所示，按照由除霜控制程序調(diào)整的相位角來控制加熱器、調(diào)整發(fā)熱量，滿足最大限度的除霜條件和同時(shí)，進(jìn)行除霜運(yùn)轉(zhuǎn)。
按照本發(fā)明的方法，根據(jù)室外管道溫度變化率彈性地控制除霜時(shí)間，不僅節(jié)省了除霜時(shí)間，而且提高了采暖效率，還能大大地節(jié)省電耗。
另外，本發(fā)明明確地指出，可以實(shí)施本發(fā)明的種種變形的方案，但都未脫離本發(fā)明的范圍。
雖然上面僅描述了逆變器式空調(diào)機(jī)，然而既使對(duì)于不需除霜運(yùn)作的采暖設(shè)備也適用本發(fā)明的方法，能取得同樣的效果。
權(quán)利要求
1.逆變器式空調(diào)機(jī)的除霜控制方法，其特征在于第一步是在為除掉室外熱交換器上結(jié)霜而進(jìn)行除霜運(yùn)轉(zhuǎn)(致冷運(yùn)轉(zhuǎn))的逆變器式空調(diào)機(jī)中，判斷室外管道溫度傳感器感測(cè)的室外管道溫度并滿足進(jìn)行除霜運(yùn)轉(zhuǎn)條件時(shí)，控制器通閥使致冷劑流動(dòng)方向變化進(jìn)行除霜運(yùn)；第二步判斷現(xiàn)時(shí)的除霜狀態(tài)以便在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行除霜，然后判斷壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率和加熱器的相位角是否可變化；第三步是根據(jù)前述第二步的判斷，控制壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率以及加熱器的相位角，進(jìn)行除霜運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器式空調(diào)機(jī)的除霜控制方法，其特征在于前述的第二步包括感測(cè)室外管道溫度變化率并判斷在規(guī)定時(shí)間內(nèi)除霜是否結(jié)束的除霜條件判斷步驟;和依據(jù)前述除霜條件判斷步驟的判斷結(jié)果決定除霜條件的除霜條件決定步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的逆變器式空調(diào)機(jī)的除霜控制方法，其特征在于除霜條件判斷步驟是比較在除霜運(yùn)轉(zhuǎn)初始階段計(jì)算的室外管道溫度變化率和以后周期性地計(jì)算的室外管道溫度變化率，再進(jìn)行判斷的步驟
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的逆變器式空調(diào)機(jī)的除霜控制方法，其特征在于室外管道溫度變化率Y由下式(10)計(jì)算Y= (△T)/(△t) = (T1-TO)/(t1-tO) ［℃/min］……式(1)(式中Δt是除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間、△T是現(xiàn)時(shí)室外管道溫度To和除霜運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)束時(shí)的室外管道溫度T1的差)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的逆變器式空調(diào)機(jī)的除霜控制方法，其特征在于除霜?jiǎng)幼骺刂撇襟E是依據(jù)初始的室外管道溫度變化率和以后的除霜?jiǎng)幼麟A段的室外管道溫度變化率的比較結(jié)果，決定加熱器相位角和壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率。
全文摘要
本發(fā)明涉及逆變器式空調(diào)機(jī)，特別涉及逆變器式空調(diào)機(jī)的除霜控制方法，按照這種方法，根據(jù)室外管道溫度變化能可變地控制壓縮機(jī)和加熱器，由于縮短了除掉室外熱交換器上結(jié)霜的除霜時(shí)間，可以把一定空間的采暖效率經(jīng)常保持在一定水平以上。本發(fā)明的逆變器式空調(diào)機(jī)除霜控制方法，由控制裝置根據(jù)室外管道溫度判斷最佳除霜時(shí)間，在判斷出的除霜時(shí)間內(nèi)把室外熱交換器上的結(jié)霜完全除盡，從而縮短了除霜時(shí)間。
文檔編號(hào)F25D21/00GK1073760SQ9211498
公開日1993年6月30日 申請(qǐng)日期1992年12月26日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月27日
發(fā)明者金泰德 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社