空調機的控制方法

專利名稱：空調機的控制方法
技術領域：
本發明涉及把太陽能電池發生的直流電力應用于運轉電力的空調機及該空調機的控制方法。
通常，作為使用太陽能電池的空調機的現有技術，有實公昭61-4174號公報登載的專利。該公報登載的專利技術是，當太陽能電池的輸出功率大時(晴天時)，空調機的運轉電力使用太陽能電池的輸出電力，當太陽能電池的輸出功率小時(雨天或陰天時)使用交流電源(商用電源)供給的交流電力。
使用這種現有技術的空調機在太陽能電池的輸出功率小于指定值時，不能使用太陽能電池，所以，未充分利用太陽能電池。在太陽能電池的輸出功率較小時(雨天及陰天時)，如果使太陽能電池的面積增大，可以確保空調機的運轉所需要的直流電力，但是，其反面則是在晴天時，如果太陽能電池面積過大，就會有剩余電力。
另外，也不能追蹤太陽能電池隨太陽照射量的變化而變化的最佳工作點，所以，當偏離最佳工作點時，太陽能電池的發電效率將變壞。
不需要空調運轉時，被調室內沒有使用者時，如果不利用太陽能電池，太陽能電池的利用率也降低。
針對上述問題，本發明的目的旨在提供一種能有效地利用太陽能電池的空調機的控制方法。
本發明的控制方法把分別由交流電源供給交流電力的多臺空調機和太陽能電池用單一系統的直流電源母線相連接，各空調機通過直流電源母線把太陽能電池供給的直流電力加在將交流電力整流后得到的直流電力上，作為空調機的運轉電力使用，同時，限制從直流電源母線向空調機供給的直流電力，以使太陽能電池供給的直流電力不超過指定值。
另外，把太陽能電池分割為多個太陽能電池板，各個太陽能電池板和直流電源母線連接。
在使用由交流電源供給的交流電力和由太陽能電池供給的直流電力進行空調運轉的空調機中，備有改變太陽能電池供給空調機的直流電力的電壓的換流器，用換流器改變電壓，使該直流電力達到最大值。
在使用由交流電源供給交流電力和由太陽能電池供給直流電力進行空調運轉的空調機中，當太陽能電池供給的直流電力的電壓小于指定電壓時，便停止太陽能電池向空調機供給直流電力。
在使用由交流電源供給交流電力和由太陽能電池供給直流電力進行空調運轉的空調機中，該空調機具有利用上述交流電力和上述直流電力驅動制冷劑壓縮機的方式和只利用上述直流電力驅動制冷劑壓縮機的方式。
使用由上述方式構成的空調機控制方法，通過公用的電源母線可以把太陽能電池產生的直流電力供給多臺空調機，所以，空調機的運轉臺數多時，把太陽能電池的發電電力分配使用，空調機的運轉臺數少時，由運轉著的空調機消耗太陽能電池的發電電力，所以，總在利用太陽能電池的發電電力。
用換流器使太陽能電池產生的直流電力升壓時，是調節電壓以使該直流電力達到最大的，所以，太陽能電池可以在總是獲得最大效率的工作點進行發電。
由于備有只使用太陽能電池產生的直流電力進行驅動的方式，所以，不使用商用的交流電力就可以對被調室進行空調前的預空調。
另外，通過把太陽能電池分割成多個太陽能電池板，從而可以增加太陽能電池板的設置自由度。
圖1是本發明實施例的空調機的簡圖;
圖2是空調機的制冷循環圖;
圖3是室內機組的電路主要部分的框圖;
圖4是室外機組的電路主要部分的框圖;
圖5是濾波電路的電路圖;
圖6是圖4所示的升壓變壓器之后的電路圖;
圖7是圖4所示的控制的電路的電路圖;
圖8是V/F變換電路的電路圖;
圖9是異常電壓檢測電路的電路圖;
圖10是驅動電路的電路圖;
圖11是表示室外送風機的送風量的關系的說明圖;
圖12是為了從太陽能電池得到最大發電電力的流程圖;
圖13是微處理器供給驅動電路的信號波形圖;
圖14是控制FET的ON/OFF的信號的波形圖;
圖15是決定三相模擬正弦波的頻率的流程圖;
圖16是只用太陽能電池的輸出驅動壓縮機時的流程圖;
圖17是由3臺空調機和3塊太陽能電池板構成本發明時的系統圖;
圖18是將太陽能電池的輸入電力限制為指定值時的流程圖;
圖19是DC/DC換流器的其它實施例主要部分的電路圖。
下面，參照


本發明的實施例。圖1是由室內機組和室外機組構成的使用本發明的空調機的簡圖。圖中，1是室外機組，通過構成制冷循環的制冷劑配管2、3和信號線及電力線4與室內機組5連接。6是電源插頭，由商用交流電源供給交流電力。7是直流電力線，它向室外機組1供給太陽能電池8產生的直流電力。
該空調機的運轉，在室內機組5接收到遙控器(圖中未示出)的無線控制信號后進行。
圖2是圖1所示的空調機的制冷循環圖。圖中，9是制冷劑壓縮機，10是四通切換閥，11是室外熱交換器，12，14是過濾器，13是減壓裝置，例如電動膨脹閥，15是室內熱交換器，16是消音器，17是儲壓器，使用制冷劑配管將它們連接成環狀，構成制冷循環。
18是電磁開閉閥，開啟時構成制冷劑的分流回路。19，20是送風裝置，送風裝置19用來向室外熱交換器11進行送風，使用螺旋槳風扇。送風裝置20用來向室內熱交換器15進行送風，使用橫流風扇。
冷氣運轉時，從壓縮機9排出的高溫高壓制冷劑沿實線箭頭方向流動，室外熱交換器11起冷凝器的作用，室內熱交換器15起蒸發器的作用，利用室內熱交換器15進行被調室的冷氣運轉。
暖氣運轉時，從壓縮機9排出的高溫高壓制冷劑沿虛線箭頭的方向流動，室內熱交換器15起冷凝器的作用，室外熱交換器11起蒸發器的作用，利用室內熱交換器15進行被調室的暖氣運轉。
除霜運轉時，由于是在暖氣運轉時的制冷劑流動中打開電磁閥18，所以，制冷劑沿帶點的實線箭頭方向流動。即，使從壓縮機9排出的一部分高溫高壓制冷劑向起蒸發器作用的室外熱交換器11循環，使室外熱交換器11的溫度上升，進行室外熱交換器11的除霜運轉。
圖3是圖1所示的室內機組5的電路的主要部分的框圖。圖中，21是微處理器(Intel公司產品87C196MC，內部存儲有程序)，根據存儲在內部ROM中的程序而動作，對空調機進行控制。該控制通過信號接收器輸入遙控器23傳送來的控制信號及室溫值和輸入室溫傳感器24檢測的室內熱交換器15的吸入空氣溫度及熱交器溫度傳感器25檢測的室內熱交換器15的溫度后，控制送風裝置20的送風量(直流風扇電機的轉速)和風門擋板電機28的轉動角度(從室內機組5排出的調節空氣的排出角度)，同時，計算被調室所需要的制冷能力，然后，通過串行電路26、27(是用指定的波特率調制用高/低(H/L)電壓表示的信號的電路，和解調從室外機組傳送來的同樣信號的電路)將表示該制冷能力的信號向信號線4輸出。
信號線4由電力專用線P、信號專用線S和電力及信號的公用線G構成。串行電路27是把信號線同公用線G連接的電路。
30是功率繼電器，其觸點的開閉通過驅動器29由微處理器21的輸出信號控制。利用觸點的閉合，可使由插頭6得到的交流電力供給端子31。33是電機驅動電路，是將6個功率開關元件連接成三相橋式電路構成的，各開關元件根據微處理器21的信號導通/截止(ON/OFF)，以此來控制直流風扇電機的轉動。根據直流電機非通電的定子線圈中產生的感應電壓的變化計算出轉子的轉動角，根據該轉動角可以得到該微處理器輸出的信號(參見USP4495450號)。
34是電源基板，由電流熔斷器35、整流電路36、直流風扇電機的驅動用電源電路37和用于微處理器21等的控制用電源電路38構成。
圖4是圖1所示的室外機組1的電路主要部分的框圖。端子39通過信號線和圖3所示的端子31相連接;并且使各個端子的序號保持相互一致。
40是直流/直流/(DC/DC)換流器的控制電路，利用開關元件(MOSFET)41和升壓變壓器42將太陽能電池8發生的直流電力升壓后，輸給逆變器電路的直流部。
43是轉換開關，具有連動的2個接點，通過操作該轉換開關43，可以選擇將太陽能電池8和濾波電路44連接，或者將太陽能電池8斷開。
圖5是濾波電路44的電路圖。圖中，45、46是變阻器，47是放電器，48是二極管，用來防止電力向太陽能電池8發生逆流。49～51，53，54，56～58是吸收噪音用的電容器，52，55是扼流圈，構成噪音濾波器。59是平滑用電解電容器，60是直流電流檢測器，是不使用分流電阻檢測直流電路的檢測器(使用霍耳元件的檢測器)，并將該直流電流從端子65向控制電路40輸出。61，62是電阻，63是電流檢測器60的電源用電容器，64是吸收噪音用的電容器。
66是端子，將電容器59的端電壓向控制電路40輸出。
圖6是圖4所示的升壓變壓器42、開關元件41、二極管電橋電路67和濾波電路68的具體的電路圖。69、70是開關元件，利用控制電路40的信號進行開/關(ON/OFF)。通過這些開關元件的ON/OFF，在升壓變壓器42的次級線圈中產生出感應電壓。該感應電壓經二極管電橋電路67進行全波整流后，通過濾波電路68變換為直流電力。
71是扼流圈，72～75，77是吸收噪音用的電容器，76是噪音濾波器。CF、CV2是插接件。
圖7是圖4所示的控制電路40的具體的電路圖。表示該時刻通過插接件65供給的電流值的電壓，通過接插件CM供給控制室外機組的微處理器。
80是V/F(電壓/頻率)變換電路，用來把插座66(示于圖5)輸出的電壓變換為與該電壓對應的頻率的脈沖序列，然后，向晶體管81輸出。82是能高速動作的光耦合器，該光耦合器82的輸出經晶體管83、84進行整形和功率放大后，輸給接插件CM，通過使用光耦合器82把V/F變換電路80和接插件CM絕緣起來。
圖8是V/F變換電路80的具體電路圖。85是內裝2個差動放大器的集成電路，構成振蕩電路。振蕩頻率由端子6和端子7之間的電壓差決定。
另外，在圖7中，90是異常電壓檢測電路，供給接插件CV2的電壓大于290V時，將信號輸出光耦合器91。光耦合器91根據該信號向接插件CM輸出信號。
圖9是異常電壓檢測電路的具體電路圖。92是定電壓輸出電路(TL431ACLP)，向集成電路95(和集成電路85相同)的端子2供給基電壓。從接插件CV2輸入的電壓經電阻93，94分壓后，輸出端子3。
另外，在圖7中，100是場效應管(FET)的驅動電路，它根據通過光耦合器101供給的信號(改變ON工作狀態的一定頻率的脈沖波)生成FET69，70的ON/OFF信號(改變ON占空比的32KHz的ON/OFF信號)。
驅動電路100的輸出信號通過電阻102，103輸出，經接插件CF供給FET69，70。輸給FET69，70的ON/OFF信號是ON/OFF相互逆轉的信號。
圖10是驅動電路100的具體電路圖。圖中，104是集成電路(LPC494C)，從端子9和端子10輸出用于驅動產生開關電流的FET69，70的ON/OFF信號(32KHz)。端子10的輸出是端子9的輸出的反轉。
從端子13輸出+5V的恒定電壓，該電壓通過電阻105使光耦合器101通斷，從而使電容器106的端電壓平滑為與光耦合器101輸出的信號(改變ON占空比的脈沖波形)對應的電壓。該電壓輸給端子16。根據該電壓生成調節ON的占空比的ON/OFF信號。振蕩頻率由連接在端子5和端子6之間的電阻107和電容器108設定。
端子2是控制該集成電路的動作的端子，給該端子2加上大于指定的電壓(高電平電壓)時，進行信號的輸出動作。因此，接插件109處于地電位(約為0V)時，信號的輸出動作停止。接插件109位于圖4所示的開關43將太陽能電池打開的一側時，與濾波電路44的地電位(0V)連接，其電位成為地電位。
110是功率放大用的緩沖電路(TSC1427CPA)，用來把集成電路104的端子9、端子10輸出的ON/OFF信號進行功率放大，放大到能驅動FET69，70的電平。
這樣構成的控制電路40把表示太陽能電池8的輸出電流的電壓傳送給微處理器111，通過集成電路把表示太陽能電池8的輸出電壓的頻率的脈沖波輸給微處理器111，把表示升壓變壓器(開關變壓器)42的輸出整流后的次級電壓由后述的倍壓電路進行是否大于290V的信號輸給微處理器111(在Intel公司產品8797JF中存儲了程序)，同時，根據微處理器111供給的PWM控制的信號，改變使FET產生ON/OFF時的ON占空比，來調節上述次級電壓。
在圖4中，112是控制電路40中使用的電源用噪音濾波器。113，114分別是檢測大氣溫度的熱敏電阻和檢測室外熱交換器11的溫度的熱敏電阻。
根據檢測的大氣溫度，微處理器111通過繼電器控制接點115、116、117，來控制室外送風機19(電機)的送風量(轉速)。通過控制這些接點115～117，可以把送風量控制為強強、強、弱、停止等4檔。
冷氣運轉時，大氣溫度小于29℃時，變為弱，大于31℃時，變為強。強/弱的切換，設定為2℃的溫度差。供給壓縮機9的三相交流電力的頻率為0Hz時，停止。
暖氣運轉時，根據大氣溫度和上述三相交流電力的頻率進行圖11所示的那樣的控制。在熱交換溫度的區域，熱敏電阻114檢測的熱交換器溫度大于5℃時，變為弱，小于0℃時，變為停止。弱/停止的切換設定為5℃的溫度差。
四通閥10、電磁閥18根據微處理器111的信號對光三端雙向可控硅118，119的ON/OFF進行控制。除霜運轉在上述大氣溫度和上述熱交換器溫度與屏蔽時間的關系滿足指定的條件時進行。
120是串行信號電路，是在室內機組的微處理器和微處理器111之間進行信號的發送接收的接口電路。
在圖4中，通過接插件39供給的單相100V交流電力，通過噪音濾波器121、扼流圈122供給進行全波整流的整流電路123。124、125是平滑用的電容器，與整流電路123一起構成倍壓整流電路。因此，可能得到約280V的直流電力。
經倍壓整流后的直流電力通過噪音濾波器126，經電容器127平滑后供給逆變器電路128。逆變器電路128由連接成三相橋路狀的6個功率開關元件(晶體和、FET、IGBT等)構成，各開關元件對應于根據PWM理論得到的ON/OFF信號而進行ON/OFF動作，將用三相模擬正弦波構成的三相交流供給壓縮機9(三相感應電機)。因此，壓縮機9的能力(轉速)可以由三相模擬正弦波的頻率決定。
為了得到與室內機組發送信號對應頻率的三相模擬正弦波，微處理器111生成了為此所需的信號，其生成方法沒有特別的限制，所以，說明省略。(作為一個例子，有USP4698744)。
129是電流熔斷器，130是變阻器，131是C.T(電流互感器)，用來檢測從接插件39供給的交流電力的電流。該C.T.131的輸出經電流檢測電路132變換為直流電壓后，輸入微處理器111，進行控制。
微處理器111將三相模擬正弦波的頻率向負的方向修正，以使C.T.131檢測的電流不超過設定值，例如15A。即，減小頻率，直至電流小于15A為止。以此，來保證由接插件39供給的交流電力不會超過15A。
133，134是電流熔斷器，135是電源電路，用來生成微處理器111的驅動用電源。
136是檢測壓縮機9成為高溫時的溫度的熱敏電阻，微處理器111將三相模擬正弦波的頻率向負的方向修正，以使該溫度不超過設定溫度，例如104℃，以此，來防止壓縮機9在過負荷時的溫度上升。
由太陽能電池8供給的直流電力，連接在倍壓整流時用的電容器124、125的兩端P和N之間，使它們成同極性。
利用控制電路40使太陽能電池8輸出的直流電力進行降壓/升壓，以使由太陽能電池8得到的電壓高于由倍壓整流得到的電壓。由倍壓整流得到的直流電力的電壓理論上(無負載)為280V，但是，由于噪音濾波器121、126、扼流圈(電抗)122、整流電路123、電容器124、125的損耗，在連接負載的狀態下，約為250V。因此，供給端子P、N間的電壓范圍只要得到大于250V就可以了。另外，根據逆變電路128使用的開關元件的耐壓限制，由異常電壓檢測電路將輸出電壓的上限電壓設定為290V。
通過這樣設定電壓，可將太陽能電池8的直流輸出供給逆變器電路128，同時，當太陽能電池的輸出降低、以致太陽能電池的輸出不足，電壓降低時，可由接插件39供給交流電力，保證總能向倒相電路128供給所需要的電力。
另外，太陽能電池在效率最好的工作點(電流和電壓)發電時，可以獲得最大的電力，這是大家所熟知的。即，能得到最大電力的時間是與太陽照射量無關的效率最好的工作點。
圖12是為了從太陽能電池得到最大發電電力的流程圖，是微處理器111根據存儲在內部ROM中的程序而進行的動作。微處理器111的初始化及其它處理省略。該流程圖是為了改變微處理器111輸出的脈沖波形的ON占空比而進行的操作。
在該流程圖中，在S11步，輸入直流電流檢測器60檢測的電流和接插件66輸出的電壓值(太陽能電池的電流和電壓)。
在S12步，利用該電流和電壓計算直流電力P(由太陽能電池供給空調機的直流電力)。這時，將已經存儲的直流電力值(前次計算的直流電力P的值)預先傳送給PO。因此，PO是前次算出的直流電力值，P是本次算出的直流電力值。
進入到S13步，判斷是否有異常電壓檢測電路90輸出的信號(判斷加在端子P、N間的電壓是否大于290V)。在S13步的條件滿足時，轉向S14步，將脈沖信號的ON占空比D從現在值減少4%，重新設定D＝D-4%(參見圖13)。
在S15步、S16步，比較前次算出的直流電力PO和本次算出的直流電力P的大小。當P＞PO時(S15的條件滿足時)，進入S17步，把脈沖信號的ON占空比D增加1%，設定為D＝D+1%。當P＜PO時(滿足S16的條件時)，進入S18步，把脈沖信號的ON占空比D減少1%，設定為D＝D-1%。
這樣將直流電力P和直流電力PO比較后，通過增減脈沖信號的ON占空比D，可以自動地設定脈沖信號的ON占空比D，使由電流和電壓的乘積求出的直流電力成為最大。(當不滿足S13的條件時)，即，總是可以得到使太陽能電池的發電成為最大的電流和電壓。
由于執行S14步的動作后，接下去便是執行S18，所以，滿足S13的條件時，實際上和執行D＝D-5%是一樣的。
在S19步，從端子S輸出與變更后的脈沖信號的ON占空比D對應的脈沖信號(圖13)。作為脈沖信號的生成方法，由定時器設定與ON占空比D對應的時間和OFF的時間，根據定時器的計數，將端子S的輸出切換為ON(高電平)、OFF(低電平)，生成脈沖信號。
接下去，繼續執行微處理器111的程序。利用這樣的結構，在程序的每1個循環中(1個循環的時間短時，可以定為指定的時間，例如0.1～1.0秒)變更脈沖信號的ON占空比。
圖13所示的信號(例如，約2.5KHz)通過圖7所示的接插件CM、光耦合器101供給驅動電路100。圖14是相對于該信號得到的信號S，S，利用該信號控制FET69，70的導通/截止(ON/OFF)。
信號的ON占空比D在0%～99%的范圍內可變，D可以限制不超過0%和99%。通過接插件66供給的電壓小于85V或大于150V時，ON占空比D限制為D＝0，使驅動電路100停止振蕩，保護太陽能電池。例如，如果在圖12所示的流程圖的S12和S13之間插入判斷這些條件的步驟，便可很容易地構成這個保護。此外，也可以通過限制D使太陽能電池的輸出電流不超過指定值(例如6.0A)。
圖15是圖12所示的流程圖A的繼續，是決定供給壓縮機9的三相模擬正弦波的頻率F的流程圖。
F0是從室內機組傳送來的目標頻率值，F是現在供給壓縮機的模擬正弦波的頻率，I是C.T.131檢測的電流。
在這個流程圖中，在S20步，輸入目標頻率F0和電流I。在S21步，判斷開關的ON/OFF或有/無信號。開關可以設置在室內機組中或室外機組中。將開關設置在室內機組或遙控器中間，室內機組發出與開關的ON/OFF對應的信號。因此，微處理器111可以判斷有/無信號。
在S22步，判斷電流I是否大于2.0A。即，判斷流入室外機組的電流(可以改變C.T.131的安裝位置，只檢測供給壓縮機9的電流(除去太陽能電池供給的電力))是否大于2.0A。用于該項判斷的常數2.0A，對于該項判斷的復歸，設定1.0A的差。滿足該條件時，進入S25步。
因此，一旦該項判斷(S22)滿足時，就把2.0A的常數變為1.0A，電流I在變得小于1.0A之前，S22的判斷為Yes。該1.0A的值是向壓縮機9供給9Hz(最低能運轉的頻率)的模擬正弦波所需要的室外機組(包括微處理器111和控制電路40等的動作電流)的消耗電流。
通過進行該項判斷(S22)，將從室內機組(接插件39)供給室外組的電流抑制在2.0A以下，從而可以總是進行100%地利用太陽能電池8產生的直流電力的運轉，即，可以進行主要利用該直流電力的壓縮機9的運轉。
在把太陽能電池8的電力和2.0A的電流加在一起的電力范圍內，可以把壓縮機9的能力設定為滿足室內機組的目標頻率F0的能力。
在S23、S24步，比較現在的頻率F和目標頻F0的大小，在S25步，減少F，在S28步，增加F。
在S26，S27步，設定頻率F的下限值(F＝9)。因此，F＝9時，壓縮機9以9Hz的頻率進行與S22步的判斷無關的運轉。
S29步是生成頻率為F的(在上述步驟設定的頻率)的三相模擬正弦波的步驟。在本流程圖中，將壓縮機9的下限頻率設定為9Hz，但是，也可以設定為0Hz。即，也可以只靠太陽能電池8的輸出來驅動壓縮機9。這時，微處理器111及控制電路40等的驅動電力直接從接插件39取得(未用C.T.131檢測)、修正F的值，使太陽能電池8發生的電力P(參見圖12的流程圖)不超過壓縮機9消耗的電力W(I×電壓(對于頻率，電壓預先設定得使V/F為一定值，所以，可以在微處理器111內部計算求得))。(參見圖16)對于與圖15的動作步驟相同的步驟，則標以相同的步驟序號，其中V0是太陽能電池8的發電電壓。
圖17是用3臺空調機和3塊太陽能電池板來構成本發明時的系統圖。但空調機的臺數及太陽電池板的塊數可不限于3臺和3塊。201～203是太陽能電池板，各直流電力的最大輸出為500W。1，205，206是空調機的室外機組，通過直流電源母線207(雙線)與太陽能電池板201～203連接。室外機組1，205，206分別與室內機組5，209，210成對地連接，以室外機組1，205，206作為熱源端，以室內機組5，209，210作為使用端，在安裝著室內機組5，209，210的房間內進行空調運轉。
室外機組1，205，206和室內機組5，209，210分別用接續線4，212，213(由交流電力的供給線、信號線、公用線構成的3線)相連接。從室內機組5，209，210向室外機組1，205，206供給單相交流電力和控制信號，從室外機組1，205，206向室機組5，209，210供給控制信號。
214是單相交流電源(商用交流電源)，通過交流配線215(雙線)向室內機組5，209，210供給交流電力。室內機組5通過電流斷路器216、交流配線(雙線)獲得交流電力，室內機組209通過電流斷路器218、交流配線219(雙線)獲得交流電力，室內機組210通過電流斷路器220、交流配線221(雙線)獲得交流電力。
這樣構成的空調機，根據房間的負荷大小及設定溫度和室溫的關系來調節空調能力，進行空調運轉。
各個室內機組和室外機組的結構和前面所述的空調機相同，所以，說明省略。
圖18是把太陽能電池210～203的輸入電力限制為指定值(500W)時的流程圖。在該流程圖中，在S1步，輸入電流檢測器60檢測的電流和由接插件66輸出的電壓值(太陽能電池的電流和電壓)。
在S2步，根據該電流和電壓計算直流電力P(太陽能電池供給空調機的直流電力)。這時，已經存儲的直流電力值(前次算出的直流電力P的值)預先賦值給PO。因此，PO是前次算出的直流電力值，P是本次算出的直流電力值。
然后，進入S3步，判斷是否有由異常電壓檢測電路90輸出的信號(判斷加在端子P、N間的電壓是否大于290V)。在S4步，判斷直流電力P是否大于500W。滿足S3，S4步的條件時，進入S5步，將脈沖信號的ON占空比D從現在值減去4%，重新設定為D＝D-4%。
在S6，S7步，比較前次算出的直流電力PO和本次算出的直流電力P的大小。P＞PO時(滿足S6步的條件時)，進入S8步，使脈沖信號的ON占空比D增加1%，設定為D＝D+1%。P＜PO時(滿足S7步的條件時)，進入S9步，將脈沖信號的ON占空比D減去1%，設定為D＝D-1%。
這樣比較直流電力P和直流電力PO后，通過增減脈沖信號的ON占空比D，可以自動地設定脈沖信號的ON占空比D，使由電流和電壓的乘積求出的直流電力成為最大。(不滿足S3、S4的條件時)即，總是得到使太陽能電池的發電為最大的電流和電壓。
執行S5步的動作后，接下去便執行S9步，所以，滿足S3或S4步的條件時，實際上和執行D＝D-5%是相同的。
在S10步，從端子S輸出與變更后的脈沖信號的ON占空比D對應的脈沖信號。作為脈沖信號的生成方法，由定時器設定與ON占空比D對應的時間和OFF的時間，根據該定時器的計數，將端子S的輸出切換為ON(高電平)、OFF(低電平)，從而生成脈沖信號。
接下去，繼續執行微處理器111的程序。
各空調機利用這樣的結構進行動作，使太陽能電池(太陽能電池板201～203)的輸出總是為最大。因此，即使在雨天或陰天，也可以自動地將太陽能電池的工作點調節到能獲得最大輸出的工作點。
通過將各空調機消耗的太陽能電池的輸出限制為500W(以空調機穩定運轉時的消耗電力為基礎進行設定)(S4步)，以及將加在逆變器電路128上的電壓限制為小于290V(S3)，實際上就是限制太陽能電池供給逆變器電路128的直流電力。
因此，只要DC/DC換流器(濾波器44、68、FET69，70，升壓變壓器42、整流電路67)的電力容量的設計實際上能耐500W就行了，DC/DC換流器的小型化、散熱對策都容易實現，并且可以把DC/DC換流器裝在室外機組內，使機組的外觀不太大。
使用能力可變型壓縮機的空調機，運轉開始時消耗電力特別大，負荷變動時(門和窗開閉時)消耗電力大，穩定運轉時(安定時)消耗電力小。其中，穩定運轉時消耗的電力小于500W，約占總電力的80%。但是，最大消耗電力約為1500～2000W的空調機和最大消耗電力大的空調機，穩定運轉時的消耗電力也很大。
將空調機和太陽能電池連接時，使太陽能電池的最大發電量(晴天時)與穩定運轉時的消耗電力符合，防止了太陽能電池的剩余發電，從而可以有效地利用太陽能電池。太陽能電池的發電量不足時，由交流電源補充電力。
因此，將多臺空調機與太陽能電池連接時，最好使太陽能電池的最大發電量等于空調機的臺數×穩定運轉時的消耗電力。這時，只要所有的空調機都在運轉就行，但是，例如當只有1臺空調機在運轉時，則起動時太陽能電池將向DC/DC換流器供給1500～2000W(但是，小于太陽能電池的最大發電量)的直流電力。因此，DC/DC換流器也必須設定能耐1500～2000W。因而本發明的500W(指定值)的限制，該設計中便不用了。
只有1臺空調機在運轉時，太陽能電池將產生剩余電力，所以，特別選出1臺運轉幾率高的空調機，停止其它空調機，只有該空調機運轉時，可以控制使上述500W的指定值增加為1000W左右。這時，裝在選出的空調機內的DC/DC換流器設計為能耐1000W。
在各空調機中，如果利用定時器把將上述指定值增加到約1000W的時間限制為從起動開始約1小時左右的短時間內，則DC/DC換流器可以仍設定為500W。
對其它空調機是否正在運轉的判斷，可利用各空調機傳來的信號進行判斷。或者當空調機的臺數較少時，也可以根據供給DC/DC換流器的直流電力的電壓和電流的關系進行判斷。
圖19是DC/DC換流器的其它實施例的主要部分的電路圖。圖中，301是積分電路，通過光耦合器輸入從微處理器111的端子供給的脈沖信號后進行積分，以電壓信號向PWM振蕩電路302輸出。PWM振蕩電路302把根據電壓信號將ON占空比變為0～45%的32KHz的脈沖信號向FET303的門電路輸出。利用FET303的ON/OFF，在開關變壓器304的次級產生交流電力，利用整流二極管305和平滑電容器306將該交流電力進行整流、平滑，得到直流電力。太陽能電池的發電量小時，也可以將該直流電力的電壓進行升壓，以獲得大于250V的電壓。
本發明的空調機的控制方法，用單一系統的直流電源母線分別將由交流電源供給交流電力的多臺空調機和太陽電池相連接，各空調機通過直流電源母線把太陽能電池供給的直流電力與交流電力整流后得到的直流電力加在一起，作為空調機的運轉電力使用，同時，限制從直流電源母線向空調機供給的直流電力，以使太陽能電池供給的直流電力不超過指定值，所以，空調機的運轉臺數較少時，太陽能電池的直流電力就可以不集中于單一的空調機，從而可以將空調機對太陽能電池承受的電力容量設計得小于指定值。即，耐電流、耐熱的對策容易，可使空調機實現小型化，并且價格低，從而對普及以太陽能電池為電源的空調機的多臺設置作出貢獻。
此外，由于控制使太陽能電池的輸出總是最大，所以，可以有效地利用太陽能電池。
權利要求
1.空調機的控制方法，其特征在于用單一系統的直流電源母線將多臺由交流電源分別供給交流電力的多臺空調機和太陽能電池相連接，各空調機通過直流電源母線把太陽能電池供給的直流電力與交流電力整流后得到的直流電力加在一起，作為空調機的運轉電力使用，同時，限制從直流電源母線供給空調機的直流電力，使太陽能電池供給的直流電力不超過指定值。
2.按權利要求1所述的空調機的控制方法，其特征在于太陽能電池分割為多個太陽能電池板，各太陽能電池與直流電源母線相連接。
3.空調機的控制方法，其特征在于在利用交流電源供給的交流電力和太陽能電池供給的直流電力進行空調運轉的空調機中，備有改變由太陽能電池供給空調機的直流電力的電壓的換流器，由換流器改變電壓，使該直流電力為最大值。
4.空調機的控制方法，其特征在于在利用交流電源供給的交流電力和太陽能電池供給直流電力進行空調運轉的空調機中，當太陽能電池供給的直流電力的電壓小于指定電壓時，停止太陽能電池向空調機供給直流電力。
5.空調機的控制方法，其特征在于在利用交流電源供給的交流電力和太陽能電池供給直流電力進行空調運轉的空調機中，該空調機具有使用制冷劑壓縮機的制冷循環，同時，具有使用上述交流電力和上述直流電力驅動該制冷劑壓縮機的運轉方式和主要使用上述直流電力驅動該制冷劑壓縮機的運轉方式。
全文摘要
用直流電源母線將太陽能電池201～203和空調機(室外機組1,205,206)相連接，各室外機組控制輸出電壓，使太陽能電池201～203的發電效率為最大，并且將供給空調機的直流電力限制為小于指定值。這樣，可使太陽能電池的發電效率總是很高，同時，也可將太陽能電池供給的直流電力經常限制在指定值以下，從而可在指定值以下設計出耐熱耐電流的對策。
文檔編號F24F11/02GK1081244SQ93107610
公開日1994年1月26日 申請日期1993年6月23日 優先權日1992年6月26日
發明者時崎久, 鬼圭吾, 古賀健一, 小倉一雄, 佐佐木重晴, 中村由浩 申請人:三洋電機株式會社