專利名稱：空調器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及采用通過逆變器以可變轉數(shù)驅動的壓縮器的空調器，特別涉及一在啟動加熱后，能縮短從室溫到預設溫度的所需時間，或通過組合電動機和致冷循環(huán)器構成以使在寒冷地帶時能得到一舒適的加熱操作的空調器，和它所用的電動機。
在傳統(tǒng)的空調器中，為減少電力消耗，在不需相對大容量時，特別在壓縮器的低轉數(shù)范圍內(nèi)改善了操作。作為改善操作的這種最新技術的例子，列出了一種技術，其中通過一PWM(脈沖寬度調制)反相器可變地控制驅動壓縮器的電動機轉數(shù)。通過PWM控制，不必增加太多的驅動力矩就能增加效率。
同時，另一種熟知的空調器，它適應于相對低的室外溫度或通過相對于驅動負荷在冷卻劑壓縮中使用大容量壓縮器的加熱操作的大驅動負荷。
在室外溫度低或必須的加熱容器大時，冷卻壓力增加及內(nèi)部熱交換機的壓縮壓力也增高、為減少壓縮壓力，可考慮通過增加內(nèi)部熱交換機的熱傳播或交換面積，減少上述壓縮壓力，以使冷凝冷卻劑氣體更為容易。由此減少電動機的驅動力矩和增加效率。
作為控制電動機的轉數(shù)，以增加效率的傳統(tǒng)技術一例，下面的技術為人所熟知。例如在日本專利公開號No.7-89743(1995)中，展示了傳統(tǒng)技術的一電動機驅動裝置的示例，其中采用了一能抑制輸入電流高次諧波的電功率轉換器作為電源。

圖12示出這種傳統(tǒng)電動機驅動裝置的框圖，標號1為a-c功率源，2為一整流器，2a，2b，2c和2d為二極管，3為一電抗，4為二極管，5為一電容，6為開關元件，7為電壓比較器，8為乘法器，9為負載電流檢測器，10為電流比較器，11為一振蕩器，12為驅動電路，13為一逆變器，14為電動機，15為一微計算機，16為逆變器驅動電路，17為調制器。
在同一圖中，一個包含整流器2、電抗3、二極管4，電容5，開關元件6，電壓比較器7，乘法器8，負載電流檢測器9，電流比較器10，振蕩器11、驅動電路12和調制器17的部分組成一電功率轉換器，逆變器使用該電功率轉換器作為其電源。
首先解釋電功率轉換率。
通過由2a-2d的二極管構成的整流器2，全波整流從a-c電源的a-c電壓，被轉換成整流電壓Es。通過電抗3和二極管4，該整流電壓Es施加到電容5，得到一平滑d-c電壓Ed。開關元件6與二極管4和電容5并聯(lián)。
此帶電容5的平滑d-c電壓Ed，被電阻R3和R4分壓，以形成d-c電壓Ed＇，電壓比較器7得到它和參考電壓Eo的差值，以形成一電壓控制信號Ve。
通過整流器2由正弦波形的a-c電源電壓全波/整流器得到的整流電壓Es也由電阻R1和R2分壓以形成正弦波的同步信號Es＇，由剩法器8計算該正弦同步信號Es＇及電壓比較器7來的電壓控制信號Ve以形成電流參考信號Vi＇。在電流比較器10中比較電壓參考信號Vi＇與負載電流檢測器9得到的電流信號Vi的獲得修改信號Vk。修改信號Vk所施加的修改器17修改振蕩器11的鋸齒形或三角形的載波，以形成所謂PWM(脈沖寬度調制)的開關驅動信號Vg，其中根據(jù)修改信號Vk改變占空比，根據(jù)修改信號Vk，驅動電路12驅動開關元件6到ON(開)或OFF(關)狀態(tài)。
如前述，傳統(tǒng)技術中，隨著正弦整流電壓Es的波形，開關元件6被驅動成ON或OFF，由此可得到高次諧波成分較少和高功率因子的正弦電流作輸入a-c電流。且，根據(jù)參考電壓Eo與d-c電壓Ed的差改變開關元件6的切換速率，由此可得到穩(wěn)定的d-c電壓Ed而與負載的波動無關。因此，也就是說，通過適當設置參考電壓Eo與電阻R3與R4的阻值，可得到所需的d-c電壓Ed的值，并將a-c電源轉化為d-c輸出。
下面介紹圖12示電動機驅動電路。
上述電源轉換器產(chǎn)生的d-c電源通過逆變器13被逆變?yōu)閍-c電源，并被用來驅動電動機14。同時微計算機15根據(jù)速度指令計算和輸出PWM信號并通過逆變器驅動電路16送至逆變器13，由此驅動逆變器13即以一預定轉換比驅動開關元件(未示于圖中)到ON或OFF。
下面，作為內(nèi)部熱交換機的熱交換面積被擴大的一傳統(tǒng)空調器，如最近Toshiba Review，Vol.51，No.2，1996，pp67-70(Document 1)“采用新去濕法的低能耗型GD系列空調”所示，發(fā)展了其內(nèi)部熱交換機從內(nèi)部機器前面擴展至其后面的空調器，和在內(nèi)部熱交換機下流側提供了在加熱時能用作額外冷卻器的內(nèi)部輔助熱交換機的空調。
上述傳統(tǒng)技術有以下缺點。
1)在操作負荷大時，特別是空調在極冷卻區(qū)如寒冷地區(qū)室外溫度為-10℃或-15℃加熱時，和當空調啟動運行時室溫下降至使室內(nèi)的墻壁和家具被冷卻時，根據(jù)通過上述PWM控制力圖增加效率而不使其驅動力矩增得太高的轉數(shù)控制技術，由于缺少驅動力矩，不可能使它以所需高轉數(shù)旋轉，由此不能達到預定溫度或要花很長時間達到它。
2)在使用了相對于工作負載而言冷卻壓縮容量大的壓縮器時，若室外溫度相對較高和/加熱負載小時，由于過度操作壓縮器被打開或關閉。由于室溫上升和下降，隨著打開和關閉次數(shù)的增加，也喪失了電功耗和舒適性。
3)在家用空調器中，考慮到斷路的平均容量，在空調器的輸入電流中設計了一上限。也由于此原因，不能太多地增加上述驅動力矩。
4)當室外溫度低時，由于所需加熱能力大，壓縮器的冷卻劑排放壓力增加和內(nèi)部熱交換機壓縮壓力升高。由于高壓縮壓力下做功數(shù)量增大，它導致電消耗增加。
5)為減少電消耗，須減少上述壓縮壓力。為此，增加內(nèi)部熱交換機的熱交換面積是明智的，由此易于壓縮致冷氣體。然而，對于空調器，考慮了安裝和房間內(nèi)部寬度以后已決定了標準內(nèi)部機器的尺寸，很難增加與內(nèi)部機器尺寸直接相關的內(nèi)部熱交換機的面積。
與上述相同，在空調器中，內(nèi)部機器中的內(nèi)部熱交換機已足夠大，且還有輔助熱交換機時，還需在致冷和加熱中盡可能提高內(nèi)部熱交換機的熱交換效率，由此通過設計內(nèi)部熱交換機管道結構和對其中氣流的關系保持高的冷卻循環(huán)效率。
具體的解釋，由于上述傳統(tǒng)技術的電動機驅動裝置的結構，可得到穩(wěn)定的d-c電壓Ed而與輸入a-c電壓的變化無關，然而在需根據(jù)輸入a-c電源值改變d-c電壓Ed時，需修改電路常數(shù)。特別是，由于上述現(xiàn)有技術中是升壓型電源轉換器，為了得到穩(wěn)定的控制，d-c電壓Ed應設為如下方程所示d-c電壓Ed≥a-c源電壓x1.41+10[v]若輸入a-c源電壓為100V，d-c電壓Ed應等于或高于150V，若它是200V，Ed應等于或高于300V。
由此，為得到能用于100V和200V a-c電源1的電源轉換器，需將d-c電壓值Ed設為等于或高于300V。
如在100V輸入a-c電壓源時，通過無100％轉換速度斬波器和等于或高于150V的任意d-c電壓Ed的旋轉控制，能去掉損耗，而不是通過300V左右的恒定d-c電壓Ed和任意轉換速率的逆變器13的斬波驅動的旋轉控制。然而，現(xiàn)有技術決沒有考慮這些，因此其缺點是損耗比必需的大得多。
另外，上述現(xiàn)有技術中，由于它采用了一方法，通過參考電流參考信號Vi在正弦波形中控制輸入a-c電流，若a-c源電壓是100V和200V，由于整流電壓Es的差異兩種情形所得正弦波形形狀不同，電流參考信號Vi＇是由乘法器8計算電壓控制信號Ve和從全波整流a-c電源1的a-c電壓而得到的正弦整流電壓Es中分壓而形成的正弦同步信號Es＇而產(chǎn)生的。由于此原因，若同時適用于100V a-c和200V a-c源電壓，將導致電源轉換器的功率因子很差且有高成分的高次諧波。
此外，采用上述電源轉換器的電動機驅動裝置或空調器，若它用于100V或200V a-c電壓，須設計電源轉換器分別滿足相應于它們的規(guī)定。由此，它增加了生產(chǎn)類型或變化，并減少了生產(chǎn)或制造的效率。
另外，若輸入a-c電流小時，特別地是無需上述控制時，相反，根本未考慮輸入電流小時消除或禁止不穩(wěn)定運行控制或損耗或噪聲。
例如，當一電阻用作負載電流檢測器9以從它兩端的電壓得到電流信號Vi時，即使是極小電流也須產(chǎn)生足夠的控制電壓，顯然，須將電阻值設成一較大值。此時，電阻功耗增加，增加了損耗，特別是負載電流大時。
另外，由于d-c電壓Ed恒定逆變器13，電動機14以一相應于占空比的預定轉數(shù)旋轉，根據(jù)決定于微計算機15來的PWM信號占空比的轉換比的斬波d-c電壓Ed來決定該占空比。即在這種傳統(tǒng)電動機驅動裝置中根據(jù)占空比的改變改變電動機14的轉數(shù)，逆變器13總是由斬波操作來驅動，由此引起電功率損失(斬波損失)和必然地降低其效率。
本發(fā)明的目的是要解決這種問題，并提供一種能通用于多種不同電源，如100V和200V，并通過降低高次諧波的所含比例對每種電源都有好的功率因子的空調器。
本發(fā)明的另一目的是提供空調器，構造成使它當輸入電流小時消除或抑制不穩(wěn)定操作控制、損耗或噪聲。
本發(fā)明的還一目的是提供空調器，構造成使它能減少電消耗，由此增加其效率。
本發(fā)明的另一目的是提供空調器，通過減少逆變器中的電功耗和內(nèi)部熱交換機中的壓縮壓力來增加效率，并提供裝有減少逆變器功耗的電動機驅動裝置的空調器。
為完成上述目標，根據(jù)本發(fā)明，提供了一電動機驅動裝置和一種空調器，其中，例如檢測a-c電源的a-c電壓并同時決定，如是100V還是200V，并提供了根據(jù)判斷結果改變d-c電壓檢測值或參考電壓值的模塊，改變通過從所述a-c電源的a-c電壓全波整流而得到的正弦整流電壓分壓獲得的正弦同步信號值的方法，由此能適應于不同電壓，即100V和200V。
為完成上述目標，根據(jù)本發(fā)明，在電動機預定轉數(shù)范圍內(nèi)象斬波器一樣驅動逆變器，當它的驅動轉數(shù)高于預定值時，它變成功率源驅動，其中所述逆變器的d-c電壓被改變。由于此功率源驅動，大大減弱了電損耗，由此增加了效率。
為完成上述目標，根據(jù)本發(fā)明，可考慮由PAM(脈沖幅度調制)控制及把內(nèi)部輔助熱交換機置于上述內(nèi)部熱交換機的下流側來實現(xiàn)驅動壓縮器的電動機轉數(shù)。
即，上述目標由含下述部件的空調器實現(xiàn)
壓縮冷卻劑的壓縮器；冷卻劑能從所述壓縮器流入其中的內(nèi)部熱交換機；一輔助內(nèi)部熱交換機，加熱時在冷卻劑流動中該機位于所述內(nèi)部熱交換機的下游側；驅動所述壓縮器的電動機；及一電動機驅動裝置，用于為要驅動所述電動機提供a-c電壓；其中，若所述電動機的轉數(shù)低于預定值，用通過斬波控制逆變器的第二開關元件的整流電流獲得的輸出電壓驅動電動機；及若所述電動機的轉數(shù)高于預定值，用通過相應于電動機轉數(shù)控制電源轉換器的第一開關元件開與關的導通率獲得的輸出電壓和用逆變器的開關元件的轉換周期100％導通率來驅動電動機。
圖1是根據(jù)本發(fā)明空調器的第一實施例的框圖；圖2是圖1所示第一實施例的控制方法的流程圖；圖3是圖1所示第一實施例的輸入a-c源電壓為100V時，圖2所示控制方法的解釋；圖4說明了與傳統(tǒng)技術相比，圖3所示控制方法的效果；圖5是圖1所示有變化第一實施例的框圖；圖6是圖1所示第一實施例與采用圖5電路的空調器的比較；圖7是根據(jù)本發(fā)明空調器第二實施例的框圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明空調器第三實施例的框圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明空調器第四實施例的框圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明空調器第五實施例的框圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明空調器第五實施例的控制方法的流程圖；圖12是傳統(tǒng)空調器中電動機驅動裝置的電路結構圖；圖13是外部氣溫與加熱特性的關系圖；圖14是緊接按本發(fā)明實施例的有源轉換器工作之后a-c電源輸入的波形圖；圖15是在PWM/PAM切換之前與之后的電抗3的電流和反向器電流；圖16是相應于負載驅動的電抗器電流的波形；
圖17是電抗器電流相對于d-c電流的波形；圖18是根據(jù)本發(fā)明的一種實施例的空調內(nèi)部機器的結構圖；圖19是圖1中去濕閥門的結構和工作示意圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明實施例的空調器的循環(huán)結構；及圖21是根據(jù)本發(fā)明實施例的空調器的內(nèi)部結構；此后，將參照附圖全面解釋本發(fā)明的實施方式。
圖1是根據(jù)本發(fā)明空調器第一實施例的框圖，標號18指d-c電流切換開關，19為一觸發(fā)元件，20為一同步信號交換開關，21為一電壓指示交換開關，22為一驅動信號交換，23為一輸入電流檢測器，24為一有源轉換器模塊，25為LPF(低通濾波器)，其中為避免冗余解釋，圖12中相應元件采用相同標號。
用電阻R4，R5及R6的分壓電路分壓由電容5平滑的d-c電壓Ed，并形成d-c電壓Ed1和Ed2。其中，Ed1＝Ed×(R5+R6)/(R4+R5+R6)Ed2＝Ed×R6/(R4+R5+R6)且Ed1＞Ed2。
d-c電壓Ed1和Ed2分別加至d-c電壓交換開關18的接點B和接點A。根據(jù)d-c電壓Ed的分壓Ed1微計算機15在交換中控制d-c電壓交換開關18，并選出d-c電壓Ed1和Ed2之一作為從d-c電壓交換開關18的d-c電壓Ed1＇輸出。
d-c電壓交換開關18的輸出d-c電壓Ed1＇加至電壓指示/交換開關21的接觸點B。LPF 25平滑PWM信號形成d-c電壓Ed2＇并從用以電動機14的速度控制的微計算機15輸出，Ed2＇加至電壓指示交換開關21的接點。在交換中微計算機15也控制電壓指示交換開關21，若電動機負荷小于100％轉換比則選接點B，若電動機負荷大于100％轉換比則選接點A。
電壓指示交換開關21選取的d-c電壓Ed1＇與Ed2＇之一加至電壓比較器7，并得到相對于參考電壓Eo的差以形成電壓控制信號Ve。
圖12所示傳統(tǒng)技術中，雖然通過比較電容5平滑的d-c電壓Ed的分壓d-c電壓Ed＇與參考電壓Eo得到電壓控制信號Ve，但根據(jù)實施例一，是通過從兩種d-c電壓Ed1和Ed2和LPF 25中所得d-c電壓Ed2＇中選取一電壓并將它與參考電壓Eo相比而得到電壓控制信號Ve。
另一方面，整流器2輸出的正弦波全波整流電壓Es被電阻R1，R2和R3的分壓器分壓，得到電壓Es1和Es2。其中Es1＝Es×(R2+R3)/(R1+R2+R3)E2＝Es×R3/(R1+R2+R3)且Es1＞Es2。
電壓Es1和Es2分別加至同步信號交換開關20的接點B和A。根據(jù)電容5的平滑d-c電壓Ed的分壓Ed1，在交換中微計算機15以與d-c電壓交換開關相同的方式控制同步信號交換開關20，并從同步信號交換開關20選電壓Es1與Es2之一作為正弦同步信號Es＇加至乘法器8。
從乘法器8得到電流參考信號Vi＇，并使用它以與圖12所示傳統(tǒng)技術的相同方法實施開關元件6的開關控制。
如上述，對實施例一，隨著正弦波全波整流電壓Es的波形，開關元件6處于開或關，由此使輸入a-c電流為高功率因子，高次諧波少的正弦波形，當根據(jù)參考電壓Eo與d-c電壓Ed＇的差改變開關元件8的轉換速率時，能得到穩(wěn)定的d-c電壓Ed而與負載變化無關。由此，通過正確設置參考電壓Eo和電阻R4，R5和R6的阻值，可使d-c電壓Ed為一所需電壓值。
此外，微計算機15也通過輸入電流檢測器23檢測輸入a-c電流Is，并將“L”(低電平)觸發(fā)信號VT送至觸發(fā)元件19直到輸入a-c電流Is值大于預設值。在觸發(fā)信號VT為“L”時，觸發(fā)元件19控制驅動電路12，并將開關元件6變?yōu)殛P態(tài)。觸發(fā)信號VT從“L”變至“H”(高電平)時，觸發(fā)元件19在該時刻將開關元件6變?yōu)楣ぷ鲬B(tài)。
另外，微計算機15輸出PWM信號并通過一般接于A側的驅動信號交換開關22將其送至逆變器驅動電路16，且根據(jù)取決于PWM信號占空比的轉換比，逆變器驅動電路16控制逆變器13的開關元件(圖中未示出)的開與關。由此，按該轉換比斬波的、電容5提供的d-c電壓Ed的d-c電源，并將其轉換成a-c電源，并送至電動機14以一相應于PWM信號占空比的轉數(shù)旋轉此電機。
下面，作為在日本使用的例子，參考圖2解釋實施例一的控制操作方法。在日本有兩種a-c電源電壓，即100V和200V。
首先，當打開電源(步驟100)時，微計算機15被初始化，由此微計算機15分別把d-c電壓交換開關18和同步交換開關20轉至接點A側，電壓指示交換開關2的接點轉至B側，驅動信號交換開關22的接點轉至A側。由此，d-c電壓交換開關18選d-c電壓Ed2，下述d-c電壓Ed＇被加至電壓比較器7Ed′＝Ed×R6/(R4+R5+R6)且同步信號交換開關20選正弦同步信號Es2。
在這種條件下電容5開始充電，微計算機15檢測電容5d-c電壓的分壓Ed1(步驟101)。從d-c電壓Ed1的檢測電壓值，由以下方程得到d-c電壓EdEd＝Ed1×(R4+R5+R6)/(R5+R6)然后，若d-c電壓Ed高于例如160V(步驟102)，判斷輸入a-c電源電壓為200V，d-c電壓交換開關保持在接點A(步驟403)。由此，d-c電壓Ed＇為d-c電壓Ed2，然后由如下得到電容5的d-c電壓EdEd＝Ed2×{1+(R5+R4)/R6}同時，同步信號交換開關20也保持在接點A(步驟104)。因此，正弦同步信號Es＇如下Es＇＝Es×R3/(R1+R2+R3)另一方面，若d-c電壓Ed低于如120V(步驟102)，判斷輸入a-c電壓為100V，d-c電壓交換開關18轉至接點B(步驟110)。因此，電容5的d-c電壓Ed如下Ed＝Ed1×{1+R4/(R5+R6)}另外，同步信號交換開關20轉至接點B(步驟111)。因此，正弦同步信號Es＇如下Es＇＝Es×(R2+R3)/(R1+R2+R3)這樣，根據(jù)輸入a-c電壓值控制d-c電壓交換開關18和同步信號交換開關20的切換，當輸入a-c電壓為200V時，d-c電壓Ed＇與正弦同步信號Es＇分別為較低的d-c電壓Ed2和Es2，當輸入a-c電壓是100V時，d-c電壓Ed＇與正弦同步信號Es＇分別為較高的d-c電壓Ed1和Es1。由此，能抑制輸入a-c電壓是100V和200V時之間的d-c電壓Ed＇的差別，并避免由于電壓控制信號Ve幅度過高產(chǎn)生的飽和引起的控制不穩(wěn)定，避免從正弦同步信號Es＇和電壓控制信號Ve計算出的電流參考信號Vi＇被干擾成非正弦電流波形的缺點。
上述實施方式僅公開了100V和200V兩種輸入a-c電壓，然而，一般地可假設幾種輸入a-c電壓，V1，V2，…，Vn，和相同方式地幾種d-c電壓Ed＇和Es＇，通過判斷輸入a-c電壓靠近V1，V2，Vn中哪一種，并根據(jù)其決定選取相應于輸入a-c電壓的d-c電壓Ed＇和Es＇可得到相同效果。
在步驟102中判斷輸入a-c電壓是200V時，電壓指示交換開關21也保持與接點B側接觸的狀態(tài)(步驟105)。此時，近似有Eo＝Ed＇，因此，d-c電壓Ed如下Ed＝Eo×{1+(R5+R4)/R6}此時，例如為Ed＝300V另外，此時，驅動信號交換開關22也保持著接觸于接點A側(步驟105)，從微計算機15輸出的PWM信號經(jīng)驅動信號交換開關22加至逆變器驅動電路。
由上述操作，由電源轉換器提供的d-c電源Ed被逆變器13逆變，由此驅動電動機14(步驟106)。以與圖10所示傳統(tǒng)技術相同的方式，通過根據(jù)速度指令的計算，微計算機產(chǎn)生和輸出上述PWM信號，由此通過逆變器驅動電路16驅動逆變器13，并通過以PWM信號占空比決定的預設轉換速率打開和關閉逆變器13的開關元件實現(xiàn)對電動機14轉數(shù)的控制。
然而，一般地，在輸入a-c電壓是上述V1，V2，…，Vn之一的Vk(j＝1，2，…，n)時，通過將相應于輸入a-c電壓Vj的d-c電壓Ed＇與恒定參考電壓Eo比較和設定由整流及平滑輸入a-c電壓Vj而得的d-c電壓Ed為一任意常數(shù)(如300V)，逆變器13的開關元件被以任意轉換速率打開和關閉。
升壓電路中。若d-c電壓Ed降至小于輸入a-c電壓的全波整流電壓Es，則功率因子減小且電流波形紊亂。為防止此缺點，當決定用于200V時，將其設成Ed＝300V常值而實行控制。當然，條件是即使低于Ed＝300V也完全能得到所需的電動機14的轉數(shù)，若它高于300V，也不喪失本發(fā)明的要點。
微計算機15由輸入電流檢測器23(步驟107)檢測輸入a-c電流Is，在輸入a-c電流Is大時輸出一“H”觸發(fā)信號VT至觸發(fā)元件19以使在此期間打開和關閉開關元件6，由此繼續(xù)其操作(步驟109)。
另外，即使步驟102中判定輸入a-c電壓為100V時，電壓指示切換開關21保持接觸在接點B側的狀態(tài)(步驟112)。因此，以與上面相同的方式，大約有Eo＝Ed＇，d-c電壓Ed如下Ed＝Eo×{1+R4/(R5+R6)}此時，例如Ed＝150V。以此方式，通過使用共同的參考電壓Eo，可將電容5上的d-c電壓Ed設成另一不同于輸入a-c電壓為200V時的電壓值。
此時，若逆變器13的轉換速率小于100％(步驟116)，以與步驟105和106相同的方式驅動電動機14(步驟112和113)，以與步驟107和108相同的方式打開和關閉開關元件6(步驟114和115)，由此繼續(xù)如步驟118的操作。
然而，在輸入a-c源電壓為100V時，例如，若電動機負荷變大，特別是逆變器13中開關元件的轉換速率為100％(步驟116)，電壓指示交換開關21轉至接點A側，驅動信號交換開關22轉至接點B側(步驟117)。
由此，通過經(jīng)LPF25平滑處理由微計算機15基于速度指令計算和輸出的開關元件驅動信號(PWM信號)，從而得到d-c電壓Ed2＇，從電壓指示交換開關21作為d-c電壓Ed＇輸出，由d-c電壓Ed＇產(chǎn)生的電壓控制信號Ve被送至電壓比較器7。對此作響應，控制開關元件6的開和關以使電容5上的d-c電壓Ed為等于或高于150V的任意值。另外，同時，由于驅動信號交換開關22轉至接點B側，以100％轉換速率驅動逆變器13的電壓Ei經(jīng)驅動信號交換開關22被送至逆變器驅動電路16。
此后，當用空調用于加熱時，將參照圖3詳述本實施例中上述輸入a-c電壓為100V的操作。然而，除了附加一室溫傳感器29外，圖3與圖1相同。
在同一圖中，空調帶有室溫傳感器29，微計算機15，經(jīng)室溫傳感20檢測室內(nèi)溫度(以下檢測溫度稱為“測量室溫”)將它與用戶設置的所需室溫(設置室溫)相比，若測量室溫低且距設置室溫較遠，根據(jù)其差值增加PWM信號的占空比，以便通過增加逆變器13中開關元件的轉換比來增加電動機14的轉數(shù)。
此時電容5的d-c電壓Ed即逆變器13的d-c電壓固定在150伏，且逆變器13的開關元件接通斬波操作。然而，若當上述PWM信號的占空比為100％時測量室溫未到設置室溫時，如上述步驟117中所解釋，微計算機15將驅動信號交換開關22轉至接點B側，以便向逆變器驅動電路16提供恒壓Ei。由此，當保持逆變器13中開關元件的轉換比為100％時，電壓指示交換開關21轉至接點A側，以將通過LPF 25平滑后的PWM信號得到的電壓Ed2＇作為電壓Ed＇送至電壓比較器7。通過使PWM信號的占空比慢慢變小，電壓Ed＇逐步減少至參考電壓Eo。
由此，開關元件6的轉換比大于電容5的d-c電壓Ed為150V時的轉換比。由此，電容5的d-c電壓Ed逐漸從150V上升以增加電動機14的轉數(shù)。同時室溫進一步增加，測量室溫達到設置室溫。
如上，當輸入a-c電壓為100V時，通過交換相應開關，有可能從微計算機15的一個端口輸出開關元件6和逆變器13的驅動信號。在逆變器13的開關轉換比為100％時，輸出指示電壓E＇d2(PWM信號)用來改變作為逆變器13電源的d-c電壓Ed，當它小于100％時，輸出控制電壓(PWM信號)來驅動逆變器13。對這些情況中的每一種，提供了一裝置(驅動信號交換開關22)來交換地輸出以100％轉換速率驅動逆變器13中開關元件的預定電壓或來自微計算機15的某個端口的逆變器驅動信號(PWM信號)，上述這種控制可用功能較低和價錢較低的微計算機15來執(zhí)行，由此能提供廉價的產(chǎn)品。
另外，當轉換比為100％時，通過控制電容5上得到的d-c電壓Ed能實現(xiàn)電動機14的轉數(shù)控制。
因此，由于逆變器13中開關元件的開關轉換速率小于100％，以及將d-c電壓Ed1設置在相對較低的任一值，如150V附近，通過比較d-c電壓E＇d1和參考電壓Eo通過以任意轉換速率打開和關閉逆變器13的開關元件可以控制電動機14的轉數(shù)，因此能減少逆變器13或電動機14的損耗，由此增加其效率。
另外，當逆變器13中開關元件的轉換速率為100％時，不是d-c電壓Ed1＇，而是一任意指令由壓Ed2＇被送至電壓比較器7以與參考電壓Eo比較，由此根據(jù)所需電動機14的轉數(shù)改變指令電壓Ed2＇。以此方法，通過控制d-c電壓為高或低而使電動機14的轉數(shù)為高或低，而不影響逆變器13的斬波操作。因此能減少逆變器13的斬波損耗。
通過這種轉數(shù)控制，以低d-c電壓逆變驅動電動機14可減少逆變器13的開關損耗和增加效率，并實現(xiàn)高效。
圖4是電動機轉轉數(shù)和功率因子的關系，比較本實施方式和傳統(tǒng)空調器，在一定電機負載時曲線A表示輸出a-c電壓為100V時，本實施方式執(zhí)行上述功能的特性，B表示其逆變器d-c電壓保持不變的傳統(tǒng)空調或輸入a-c電壓為200V時本實施方式執(zhí)行上述功能的特性。
同一圖中，對于其逆變器的d-c電壓保持恒定，如300V，和其電動機的轉數(shù)由逆變器斬波的轉換速率控制的空調(以下稱“傳統(tǒng)空調”)其效率如相對于電動機轉數(shù)n(rpm)的特征曲線B變化。效率的增加和轉數(shù)n的增加是由于逆變器斬波轉換速率的增加。
與此相反，在輸入a-c電壓為100V和如上述逆變器斬波轉換速率低于100％時，在恒定d-c電壓150V的逆變器通過控制斬波轉換速率控制電動機的轉數(shù)，當轉換速率達到100％時，其效率如相對于電動機轉數(shù)n的特征曲線A變化，依據(jù)此實施例，其電動機的轉數(shù)由控制逆變器的d-c電壓來控制(以下稱“100V輸入實施例”)，因此，它比傳統(tǒng)空調器的效率B高得多。
此外，假設電動機轉數(shù)低的區(qū)域N1是100V輸入實施方式中逆變器斬波轉換速率低于100％的區(qū)，假設電動機高的區(qū)域N2是100V輸入實施方式中逆變器斬波轉換速率等于100％的區(qū)，假設在區(qū)域N1和N2的邊界電動機的最大轉數(shù)為4000(rpm)，即當逆變器的d-c電壓為100V和電動機由斬波驅動時。在它們的任一方中，當逆變器中開關元件的轉換比為100％時，逆變器的d-c電壓為300V，電動機轉數(shù)為9000(rpm)。
傳統(tǒng)空調中，在包括區(qū)域N1與N2的整個區(qū)間中逆變器的d-c電壓為300V，并通過控制逆變器開關元件的轉換速率來控制電動機的轉數(shù)。相反，在100V輸入實施方式中，在區(qū)域N1中通過對逆變器的d-c電壓300分成一半即150V，并通過控制逆變器開關的轉換速率來控制電動機的轉數(shù)。因此對低壓d-c電壓100V輸入實施方式效率變高。
在區(qū)域N2中，根據(jù)100V輸入實施方式，通過用逆變器開關元件的100％轉換速率但不斬波逆變器控制逆變器的d-c電壓來控制電動機的轉數(shù)。因此，雖然效率幾乎恒定，但如特征曲線A所示，由于不斬波逆變器，效率比傳統(tǒng)空調高。
然而當電動機的轉數(shù)達到約9000(rpm)，在100V輸入實施方式中，逆變器的轉換速率為100％，d-c電壓為300V，在相同條件下，傳統(tǒng)空調中逆變器的轉換速率是100％，因此特征曲線A與B一致。
在圖1示實施例1中，另外在上述過程中執(zhí)行電源轉換器的控制，通過為正弦同步信號Es＇適當設置R1，R2和R3的阻值，或為d-c電壓Ed＇適當設置R4，R5和R6的阻值，在輸入a-c電壓為100V和200V時可分別得到任意d-c電壓Ed，并能得到高次諧波少及功率因子高的電源轉換器。
此時，輸入電流檢測器23的檢測輸出電壓被送至微計算機15，若它大于預定值，微計算機15輸出開關元件6(第一開關元件)的驅動觸發(fā)信號VT以激發(fā)切換操作。因此在提供電流大時，可得到穩(wěn)定的高的功率因子。
例如，在一電阻用作負載電流檢測器9和根據(jù)其兩端的電壓得到電流信號Vi時，即使在電流極小時也須產(chǎn)生足夠的控制電壓，顯然，須將電阻值取大。此時，當負載電流大時由于電阻負載電流檢測器9消耗的電功率增大，損耗增加。因此為減少損耗，并盡可能地小，且為了防止低負載電流下的極小檢測電壓的不穩(wěn)定操作，特別是當輸入電流檢測器23的檢測輸出值小于預定值時，開關6禁止被驅動。以此方式，低輸入電流下的不穩(wěn)定操作被抑制，而實現(xiàn)了高輸入時的損耗降低。另外，通過低輸入電流時禁止開關元件6的斬波，減少損耗和噪聲都是可能的。
然而在圖1中，有源轉換模塊24是在同一襯底上將有源轉換器的驅動部分、100V/200V的電路切換部分，逆變器驅動信號和d-c電壓指示信號的切換部分等組合和統(tǒng)一而構成的模塊。
如圖5所示，對其他電路而言有源轉換塊24采用獨立的襯底結構，用電容26，電抗27，二極管28等無源元件作為一整體構成的功率因子改進電路Q來替代是可能的，用含微計算機15的外設電路板也能使它用于普通用途。
圖6表示電動機的輸出區(qū)，作為比較，一個是在如圖5所示的無源元件構成的空調器，另一種是在第一實施例中，其使用有源元件并由如圖1所示的逆變器d-c電源電壓控制電動機的轉數(shù)，圖1中水平軸表示轉數(shù)N，垂直軸表示負載轉矩，且電動機的輸出W約正比于N×T。
在同一圖中。輸入電流由家用保險絲的容量限制，(如20A)，且空調器的最大輸入(＝輸入電源電壓×輸入電流×功率因子)受限。一使用圖5所示電路的空調器，因功率因子約90％，輸入限制區(qū)(如，電動機可得到作為輸出的區(qū)域)被限在直線Y以下的區(qū)域。與此相反，在上述的實施方式1，因功率因子被提高到如前述的約100％，輸入限制區(qū)被限在直線X以下的區(qū)域，因此，與采用圖5所示電路的空調相比，給電動機的有效功率增加了10％。特別地，當電動機的負載力矩大時，它會受到這種輸入限制區(qū)的限制。
若電動機的轉數(shù)增加，電動機的最大輸出區(qū)為逆變器的d-c電壓Ed所限制。由于電動機通過自身的旋轉產(chǎn)生一感應電壓，在低d-c電壓時無電流流動，即使無負載時轉數(shù)不超過一定值。特別地，實際使用時電動機大部分時間被驅動的低速區(qū)中電動機的效率越高，以相同轉數(shù)產(chǎn)生的感應電壓越大，因此有趨勢使相同d-c電壓驅動的轉數(shù)減少。因此，僅能整流和平滑a-c電壓。例如由圖5所示結構電動機效率越高，就越難增加轉數(shù)，因而問題的折衷導致了最大輸出的減少。
在采用圖5所示電路的空調中，d-c電壓Ed位于從約230V到最大約280V，當Ed＝230V時的限制區(qū)由線Y＇指示。僅可能在線Y＇左邊的區(qū)間畫出電動機的輸出。與此相反，根據(jù)上述實施方式1，在上述例中，d-c電壓Ed為300V，并從150V～300V可變，其中最大300V的限制區(qū)由線X＇指示出。；以此看來，電動機的輸出區(qū)擴大，有可能采用高效率的電動機獲得更高的最大輸出，以解決上述缺陷。
圖7是根據(jù)本發(fā)明空調實施方式2的框圖，標號30是a-c電源電壓檢測器，對應于圖1所示元件的另一種用相同標號以避免重復。
同一圖中，與圖1示實施方式1的區(qū)別在于提供了a-c電源電壓檢測器30，它檢測a-c電源1的a-c電壓。根據(jù)檢測輸出信號Vs＇，微計算機15判定輸入a-c電源電壓。根據(jù)判定結果，以與實施方式1相同的方式控制d-c電壓交換開關18和同步信號交換開頭0的切換。
實施方式1與2中，由微計算機15的軟件判斷輸入a-c電壓和輸出控制信號，然而可由硬件如電路實現(xiàn)，很清楚也能有相同的效果。
圖8是根據(jù)本發(fā)明空調實施方式3的框圖，標號31是一a-c/d-c交換開關，＝其它相應于圖1示的元件采用相同標號以免重復。
同一圖中，根據(jù)實施方式3，還提供了d-c電源32(如約150V)如太陽能電源及整流器2，它構造成可通過a-c/d-c交換開關31選擇d-c電源電壓EA和整流器2的整流電壓Es之一，由此它作為d-c電壓的升壓電路。
選擇d-c電源32時，圖2中微計算機15判定電容5的d-c電壓低于160V時執(zhí)行相同(操作步驟102)。因此可用實施方式3，能以低壓d-c電壓源32驅動電動機14。
當d-c電源如太陽能電池連于電抗3的電源側時，即使d-c電源電壓波動，它能穩(wěn)定在預定d-c電壓Ed。由此，不管如太陽能電池和d-c電源(太陽能電池，電池，燃料電池等)的電源電壓的波動，均可與它相連。當電源經(jīng)一二極管和一電抗連于開關元件6的收集極與發(fā)射極間時也有相同效果。
當d-c電源32的輸出d-c電壓EA大于經(jīng)全波整流來自a-c電源1的輸入a-c電源電壓而得的d-c電壓Ed時，能由自動改變a-c/d-c交換開關31經(jīng)d-c電源32控制電動機，或以前面手動方式執(zhí)行電路切換。
直流電壓如太陽能電池經(jīng)二極管(圖中未示出)連至平滑電容5時，若d-c電源的輸出電壓達到上述所需d-c電壓，則由d-c電源提供電力，若它未達到上述所需d-c電壓，則由a-c電源提供電力以提升它至所需d-c電壓，由此經(jīng)打開和關閉逆變器13中開關元件，來控制電動機14的轉數(shù)。由此能實現(xiàn)通用于商用a-c電源和上述d-c電源，及較少能耗。
圖9是根據(jù)本發(fā)明空調實施方式4的框圖，其它相應于圖1示的元件采用相同標號以免重復。
同一圖中，與圖1示實施方式1的區(qū)別在于微計算機15有d-c電壓交換開關18，電壓指示交換開頭0及驅動信號交換開關22的功能，并在于單獨提供了至逆變器驅動電路16的輸出端和至電壓比較器7的輸出端。
以與實施方式1相同的方式，根據(jù)輸入電源電壓，微計算機15輸出一信號以切換同步信號交換開關20，它讀入d-c電壓Ed的分壓Ed1并進行A-D轉換。相應于100V或200V輸入電源電壓，根據(jù)分壓Ed1得到d-c電壓Ed＇，其占空比使積分所得d-c電壓等于d-c電壓Ed＇的PWM信號被形成并輸出。該PWM信號被低通濾波器25平滑至d-c電壓Ed＇并加至電壓比較器7。
這種軟件操作相應于其硬件的操作，即在前面實施方式1等中基于平滑電容5的d-c電壓Ed控制d-c電壓交換開關18，電壓指示交換開關21和驅動信號交換開關22的切換，以選擇分壓Ed1與Ed2之一，與硬件操作相比，可以更簡單的結構執(zhí)行相同操作。
作為一對逆變器驅動部分16的信號，當逆變器13中開關元件(第二開關元件)的轉換速率為100％時，微計算機15提供一預定恒定電壓Ei，當轉換速率小于100％時它提供控制電壓(PWM信號)。
作為對電壓比較器7的d-c電壓Ed＇，上述轉換速率為100％時提供改變d-c電壓Ed的指令電壓Ed2＇(PWM信號)。PWM信號被低通濾波器25平滑至d-c電壓Ed＇并被加至電壓比較器7。
另一方面，當轉換速率小于100％時，微計算機15從d-c Ed2分壓(或d-c電壓Ed)獲得預定低壓Ed＇，并輸出其占空比使積分所得電壓等于低d-c電壓Ed＇的PWM信號。PWM信號被低通濾波器25平滑至d-c電壓Ed＇并加至電壓比較器7。
因此對一外設電路如交換電壓的開關，通過由微計算機15執(zhí)行相同操作，特別是需多步交換功能時，能大大減少部件數(shù)，也能減少至相應開關的接線的數(shù)目，由此大大增加可靠性及抗噪聲特性。
這里，不用說圖7至9中所示實施方式也執(zhí)行與圖2和3解釋相同的操作，按圖1所示同樣的方法，并可得到參照圖4和6解釋的效果。
如上述實施方式，在由升壓d-c電壓至任意值而控制電動機的驅動和由整流和平滑之后的d-c電壓判斷電源電壓時，驅動d-c電壓和a-c電源電壓不必相關。因此判斷前，上一操作中所施電壓充電的電荷應被完全釋放。
一般，由于經(jīng)放電電阻等放電，因而沒有問題。然而放電系統(tǒng)中有一些缺陷或操作時出現(xiàn)同步中斷，明智的是基于前一操作條件保持d-c電壓為高電平。
例如，操作時電源電壓被同時中斷時，復位微計算機15并再判斷電源電壓。此外，在電源同時中斷后的極短時間內(nèi)，不足以使平滑電容5上的充電電荷被釋放掉，如由Ed＝300V驅動，有可能有害地確認判定的a-c電源電壓為高壓a-c電源。
另外，作為檢測a-c電壓的方法，有一眾所周知的方法，其中電源電壓被用電感變壓器提升，其第二輸出被整流和平滑以被d-c電壓值判斷。然而，雖然能容易地得到正比于電源電壓的輸出，但電感變壓器本身耗費增加，即由于變壓器的電導增加了損耗，并需保留其安裝空間。
下面解釋根據(jù)本發(fā)明的實施方式5，其中復位微計算機后通過判斷前首先將平滑電容上的電荷釋放掉來避免a-c電壓的誤判，通過有效地使用基于平滑電容的d-c電壓判斷，就價格觀點而言，電功耗少和安裝空間小它是有利的。
圖10是根據(jù)本發(fā)明空調實施方式5的框圖，標號33是整流a-c電源電壓的一整流器，34為平滑整流器33的整流電壓的平滑電容，35為將平滑電容34平滑的d-c電壓轉變成任意多種電壓的變壓器電路，36為連于a-c電源1與整流器2間的電源繼電器，37為交換全波整流器或倍壓整流器之一中整流器33的連接的交換繼電器，其中其他相應于圖3元件采用相同標號以免重復。
下面參照圖11解釋實施方式5的控制方法。首先，打開a-c電源時(步200)，啟動微計算機15，由此微計算機15將d-c電壓交換開關18和同步交換開關轉至接點A側，電壓指示交換開關21轉至B側，驅動信號交換開關22至接點A側。由此d-c電壓交換開關18選擇d-c電壓Ed2，同步交換開關20選擇正弦同步信號Es2(步201)。
這里，電源繼電器36處于不導通，在判斷輸入a-c電壓之前，為進行無突停的判斷決定d-c電壓Ed是否足夠低于d-c電壓Eth(如，100V)(步202)。
如果Ed＞Eth，電源繼電器保持不通，通過逆變器13上臂的一任意相位和下臂中不同于上臂相位的一任意相位，使平滑電容6中的電荷經(jīng)電動機14放電(步203)。
此時，逆變器13上臂中開關元件(未示出)被以任意占空比打開和關閉，通過斬波電流I1和環(huán)路電流I2形成流入電動機14的電流。
此外，平滑電容5來的電流為斬波電流I1，即使平滑電容5持有電荷，它由下列方程放電Ed(t)＝Ed(o)× expI(-Do2×t)/(R×C)]式中Ed(o)初始d-c電壓Do 任意占空比t經(jīng)歷時間R電動機繞線電阻，及C平滑電容器的電容且該放電持續(xù)至Ed＜Eth。
以此方式，該結構的優(yōu)點是低價和小尺寸的，由于采用已有的逆變器13和電動機14而無需新增，特別是放電電阻等作為平滑電容5的放電模塊。
然而當平滑電容5已預先被放電時，無需實施上述操作。
下面，當電源繼電器36打開時(步204)，決定于a-c電源電壓的電荷經(jīng)整流器2和電抗3從a-c電源1充入平滑電容5。
等待產(chǎn)生相應于a-c電壓的d-c電壓的必需時間后，微計算機15檢測平滑電容5上d-c電壓Ed的分壓Ed1(步驟101)。對由下面方程描述的檢測d-c電壓Ed1Ed＝Ed1×(R4++R5+R6)/(R5+R6)例如若它大于160V(步驟102)，判定d-c電壓Ed為輸入a-c電壓200V，若它小于160V(步驟102)，判定它為輸入a-c電壓100V。
下面的操作與圖2所示的流圖解釋的相同。
以此方式，通過在判斷a-c電源電壓之前，首先釋放平滑電容5上的電荷，可避免a-c電壓的誤判。
另外，圖10中，根據(jù)輸入a-c電源電壓屬于上述哪一種電壓，通過打開和關閉交換繼電器37改變整流器33的結構，由此能選擇全波整流器或帶平滑電容14的倍壓整流器結構。如輸入a-c電壓判定為100V時，通過打開交換繼電器37整流器33被轉至倍壓整流器，若它被判為200V，通過關閉交換繼電器37整流器33被轉至全波整流器。通過受控電源電路35平滑電容34上的d-c電壓被適當?shù)剞D換，由此得到電壓比較器7或乘法器8，負載電流檢測器9，電流比較器10，振蕩器11，驅動電路12，微計算機15，逆變器驅動電路16，開關18、20、21和22，觸發(fā)元件19，輸入檢測器23等的d-c電源。
通過執(zhí)行上述控制，可抑制輸入電壓對應于受控電源的波動，由此增加線性整流。因此通過增加交換繼電器37，可容易地得到穩(wěn)定的輸出電壓，而與輸入受控電源無關。
如上所述，若工作負載大，在加熱負載大條件下，如外部溫度低，如-10℃或-15℃，通過以上所述PAM控制可調控制驅動壓縮機的電動機的轉數(shù)來增加加熱能力，能連續(xù)工作在所需高轉數(shù)(本實施例，為設置的最大轉數(shù)9000rpm)。根據(jù)上述PAM控制，基于如圖13所示加熱負載的變化控制驅動壓縮器的電動機的轉數(shù)。
與此相反，當室外氣溫低時，特別是通過以PWM控制來驅動的電動機，如圖13所示的各種壓縮器的加熱能力在轉動力矩中減少，因此，不可能完全驅動至所需轉數(shù)。若使用大容量壓縮器，雖然可循環(huán)驅動直至所需轉數(shù)，但當負載小如室外氣溫高時，加熱能力過剩，它頻繁地重復開與關。由此引起室溫頻繁地上下波動，喪失舒適性和增大電功耗。上面解釋了加熱操作，雖然有些不同，但致冷也有相似的趨勢。
通過采用能通用于逆變器PWM控制和PAM控制的電路結構，可使負載低時電耗較少，負載高時功率大。即當負載低如在室外氣溫高時，可以低驅動電壓，低轉數(shù)和高電動機效率用PWM控制來運行驅動壓縮器的電動機，從而能使運行電耗少。當室外氣溫低時，通過轉至PAM控制用高轉數(shù)高驅動電壓來驅動驅動壓縮器的電動機，由此能以所需加熱能力來驅動。
關于上述實施方式中控制產(chǎn)生的電壓、電流波形，將參照圖14-17來解釋。
圖14為作為有源轉換器工作之前和之后的a-c電源輸入的波形。與工作之前的圖14(a)相比，由于緊隨輸入電壓的正弦波形形成電流波形，工作之后的圖14(b)波形中功率因子為100％，并比工作之前少70％。圖14(c)是采用一模擬方法后功率因子的改善，如圖5的解釋，此時功率因子約90％。
圖15是PWM/PAM交換前與后電抗了的電流和逆變器電流(從電容5至逆變器13的電流)。圖15(a)是當轉數(shù)相對較低和低負載時交換之前至它的電抗電流。圖中，“ON”指開關元件被打開的時間階段，“斬波周期”指有源轉換器斬波周期。
圖15(b)是交換前的逆變器電流?！稗D換周期”指逐次打開和關閉多個開關元件以把輸入至逆變器的d-c電壓逆變?yōu)閍-c電壓而產(chǎn)生的轉換電流的周期?！皵夭ㄖ芷凇敝改孀兤鞯臄夭ㄖ芷冢皉”指斬波成分中的紋波。圖15(c)是交換后相對較高轉數(shù)和高負載時電抗電流的波形。圖15(d)是交換后逆變器電流波形，它的曲線平滑。
圖16是相對于負載的波動，用PWM控制電壓為一常數(shù)如150V時，電抗電流的波形。圖16(a)為輕負載時波形，該圖16(a)部分b在時間軸的放大圖示于圖16(b)。圖16(c)為高負載時波形，該圖16(c)部分(d)在時間軸的放大圖示于圖16(d)。從圖14可清楚地看到，若d-c電壓相同(150V)，開關元件的占空比相同，電流波形的高度根據(jù)負載的幅度變化。
圖17為電抗電流關于d-c電壓的波形，圖17(a)是轉數(shù)相對較低和電壓恒定(150V)的PWM區(qū)。該圖17(a)部分b在時間軸的放大圖示于圖17(b)。圖17(c)為轉數(shù)相對較高的和電壓變化(150V-300V)的PAM區(qū)。該圖17(c)部分d在時間軸的放大圖示于圖17(d)。比較圖17(c)和(d)的波形，PAM控制區(qū)中的ON占空比變寬。即使無負載，PAM控制區(qū)中的ON占空化變寬以增加d-c電壓。
一空調實施方式示于圖18，圖19，圖20，其中帶有一冷卻循環(huán)，以通過結合本發(fā)明的電動機驅動裝置到空調實施方式在塞冷地區(qū)(包括即使不在寒冷地區(qū)，但開始工作時加熱負載較大的情形)以較少電耗實現(xiàn)良好加熱，和當壓縮器中冷卻劑排放壓高時通過避免壓縮功增加和將冷卻劑的壓縮壓抑制為低來減少電耗。圖18為本實施方式中內(nèi)部機器的側面圖。圖18中標號101指裝于內(nèi)部機器中多級(三級)彎曲的內(nèi)部熱交換機在內(nèi)部機器中它的構造是前端下部102與搭接的前端上部分103和后端部分104之間并被熱分割線124熱分開。標號126指一內(nèi)部的附加熱交換機，它在去濕和制冷操作時位于內(nèi)部熱交換機101氣流或上行流側，在加熱操作時位于其下行流或低側。在這些熱交換機中，用記號“○”標記的標號120指帶有多個良好熱輻射片123的熱傳輸管，標號121和虛線122指相同熱傳輸管120的連接管。另外，標號105指在去濕時具有阻塞功能的去濕節(jié)流閥裝置，去濕節(jié)流閥105之一連接端通過一熱連接管106連在作為一整體組合的前端上部分103和后端部分104上，去濕節(jié)流閥105的另一連接端通過連接管107連在熱分開的內(nèi)部熱交換機101的前端下部分。
標號109指單通或直通型內(nèi)部扇片，110為前端吸氣網(wǎng)格，111為整方面的上吸氣網(wǎng)格，112為上后端吸氣網(wǎng)格，113為過濾器，114為后殼，115為輸出管，116為輸出管上的轉向盤，室內(nèi)空氣由內(nèi)部扇9吸入，如箭頭191、192、193所指經(jīng)前端吸氣柵110，整方面的上吸氣網(wǎng)格111，上部后端吸氣網(wǎng)格112和過濾器113被吸入，并在與在多級中彎曲的內(nèi)部交換機101中的冷卻劑熱交換后經(jīng)內(nèi)部扇109從輸出管115被吹出。
標號117指多級彎曲內(nèi)部熱交換機101中前端部分102與103的露珠(dewdrop)接收盤，118指多級彎曲內(nèi)部熱交換機101中后端部分104的露珠接收盤。兩者均接收在致冷或去濕中產(chǎn)生的去濕水。
圖19是圖18所示去濕節(jié)流閥裝置105的實施例圖，圖19(a)是去濕或干燥時去濕節(jié)流閥裝置105的動作情況，圖19(b)是致冷和加熱時去溫節(jié)流閥裝置105的另一動作情況。這些圖中，標號130指閥主體，131為閥片，132為閥體，133為閥體132的閥門部分，134與135為連接管，136為移動閥體132的電磁馬達，另外大箭頭138與139指致冷劑流動方向(管道方向)，箭頭140指去濕或干燥時冷卻劑流動方向。
如圖19(a)所示，在去濕或干燥時，通過電磁馬達136閥體132處于關閉。此時，高壓壓縮液態(tài)冷卻劑流過內(nèi)部輔助熱交換機126和橋接內(nèi)部熱交換機101中前端上部103與后端104之間的部分，并如箭頭140所示從連接管134流入閥體133與閥片131縫隙所確定的窄通道137，通過調節(jié)功能在此成為低壓低濕冷卻劑后，它經(jīng)連接管135流入作為一蒸發(fā)器工作的內(nèi)部熱交換機101中前端下部分。
結果，內(nèi)部輔助熱交換機126和橋接于內(nèi)部熱交換機101的前端上部分103和后端部分104間的部分作為一加熱器(再加熱器)工作，前端下部分102作為致冷器工作，由此同時加熱去濕或干燥操作和致作冷內(nèi)部空氣是可能的。
如圖19(b)所示，致冷和加熱工作時，通過用電磁機136拉升閥體132，去濕節(jié)流閥裝置105是處于完全關閉。結果連接管134與135幾乎無傳輸阻抗的相互連接，因此冷卻劑無阻地自由流動。
圖20是本實施方式整體循環(huán)結構，標號150為通過轉數(shù)控制等而容量可變的、壓縮冷卻劑的壓縮器等，151為轉換工作條件的四通閥，152為外部熱交換機，153為無阻塞功能且能全開的電移動擴展閥，其中通過將它們與連接管，及前述內(nèi)部輔助熱交換機126，多級彎曲內(nèi)部熱交換機101和去濕節(jié)流閥裝置105環(huán)接起來構成冷卻循環(huán)。圖20中示意地展示內(nèi)部輔助熱交換機126和多級彎曲內(nèi)部熱交換機101中熱傳輸管在該實施方式中流動路徑的狀態(tài)。內(nèi)部輔助熱交換機126與一系統(tǒng)的冷卻劑流動路徑159相連，并通過連接管129與至內(nèi)部熱交換器101相連。
其前端上部分103與后端部分104作為一整體相連的內(nèi)部熱交換機101這樣構成，使得熱傳送管形成雙系統(tǒng)中冷卻劑流動通道154與155，另外被分割線124熱分開的下部分熱交換機102與兩冷卻劑通道156與157相連。另外，這些熱傳送管的冷卻劑通道154與155，156，與157經(jīng)去濕節(jié)流閥105通過連接管106和107連接。另外，標號158為一外部風扇。
在上述內(nèi)部機械結構和冷卻循環(huán)結構中，在去濕或干燥工作時，通過在致冷工作的同時轉換四通閥102并適當阻塞去濕節(jié)流閥105和完全打開電動擴展閥153，如點劃線所示，按照從壓縮器150開始至四通閥151，外部熱交換機152，電動擴展閥153，內(nèi)部輔助熱交換機126，內(nèi)部熱交換機101的前端上部分103及后端部分104，去濕節(jié)流閥105，內(nèi)部熱交換機101的前端下部分102，四通閥151并回至壓縮器150的順序循環(huán)冷卻劑，由此外部熱交換機152作為上流側的冷凝器，內(nèi)部輔助熱交換機126與內(nèi)部熱交換機101的前端上部分103及后端部分104作為下流側的冷凝器，內(nèi)部熱交換機101的前端下部分102作為蒸發(fā)器工作。
室內(nèi)空氣，被內(nèi)部扇109吹動如箭頭191，192與193所所示，室內(nèi)部空氣在用作蒸發(fā)器的前端下部熱交換機部分102中被冷卻和去濕，同時，它被在下流側用作冷凝器即另外通過混合這些空氣，加熱器的內(nèi)部輔助熱交換機126和內(nèi)部熱交換機的前端下部分103與后端部分104加熱，并被吹出室內(nèi)。
此時，通過用控制轉數(shù)來控制壓縮器150的容量和內(nèi)部扇19及外部扇158的送風能力，能調節(jié)致冷器102及加熱器126，103與104的容量以便在寬范圍內(nèi)改變排放空氣的加濕量和溫度。
下面，致冷時，通過打開去濕節(jié)流閾105和適當阻塞電移動擴展閥153，冷卻劑如實線箭方向循環(huán)，由此外部熱交換機152作為冷凝器，內(nèi)部輔助熱交換機126與多級彎曲內(nèi)部熱交換機101作為蒸發(fā)器工作，以使室內(nèi)致冷。
加熱時，通過轉換四通閥151，打開去濕節(jié)流閥105和適當阻塞電移動擴展閥153，冷卻劑如虛線箭頭所示方向循環(huán)，由此在冷卻劑路徑中上流側的多級彎曲內(nèi)部熱交換機101作為冷凝器，下流側的內(nèi)部輔助熱交換機126作為過度致冷器，外部熱交換器152作為蒸發(fā)器工作以加熱室內(nèi)。
致冷和加熱時，需進行高效驅動，同時保持多級彎曲內(nèi)部熱交換機101及內(nèi)部輔助熱交換機126的循環(huán)功能和熱交換功能。
以下解釋該方法。
圖20中，致冷時，冷卻劑從內(nèi)部輔助熱交換機126流向多級彎曲內(nèi)部熱交換機101，兩個熱交換機作為低壓氣態(tài)冷卻劑的體積流量大的蒸發(fā)器工作。由此，小橫截面處的壓力損失變大，循環(huán)性能降低。因此，圖20中，兩系統(tǒng)的冷卻劑路徑154和155，156和157分別與搭接于多級彎曲內(nèi)部熱交換機101的前端上部分和后端的部分103及104和前端下部分102連接。結果冷卻劑路徑中壓力損失變?yōu)闃O小，由此能足夠減小性能的下降。另外，由于可通過提供內(nèi)部輔助熱交換機126或提供搭于前端與后端之間的內(nèi)部熱交換機101來增加作為蒸發(fā)器的熱交換面積，能改善性能并提高整體性能。
另外為增加加熱時性能，需在作為冷凝器的內(nèi)部熱交換機的出口在冷卻劑通道中下流側采用充分的過度致冷。過度致冷區(qū)中，冷卻劑為液態(tài)，同時它的溫度緩慢地從冷凝溫度下降，需加快冷卻劑液化速度以增加熱傳送管內(nèi)的熱交換，也需通過將熱傳送管置于風的上側以在熱交換前與氣溫相對低的氣流熱交換，從而使冷卻劑流與空氣流相反。另外由于加熱時在內(nèi)部熱交換器101的前端下部分102的冷卻劑路徑輸入端的上流部分，高溫氣態(tài)冷卻劑的溫度降至冷凝溫度，最好在此部分中使冷卻劑流向與空氣流相反。
內(nèi)部輔助熱交換機126最好放在內(nèi)部熱交換機101之間并使其空間縫隙為1mm至5mm。用這樣的空間縫隙，能避免致冷產(chǎn)生的水珠搭于兩熱交換機間，由此避免熱交換機中空氣流阻力的增加，以免降低致冷能力和增加吹氣聲音。
圖20中，內(nèi)部輔助熱交換機126位于冷凝器的出口側，由于該部分中冷卻劑流為這部分的一系統(tǒng)且它在流動路徑的橫截面被足夠減小，通過加快冷卻劑流速能充分增加熱交換率，另外它位于內(nèi)部熱交換機101的上流側。因此，內(nèi)部輔助熱交換機126有足夠的性能作為過度致冷器。其中兩系統(tǒng)156和157在冷卻劑路徑中形成的內(nèi)部熱交換機的前端下部分102中，管道結構使加熱時高壓氣態(tài)冷卻劑的輸入端側位于空氣流的下流側，并使熱交換機部分2中的冷卻劑流與空氣流的方向彼此相反，因此能提高熱交換性能。
下面，圖18內(nèi)部機結構中，從箭頭191，192與193所示多級彎曲內(nèi)部熱交換機101中吸氣的風速分布可知，相對于前端下部分102的風191相對快。另外從裝飾設計看，如圖21所示，有可能內(nèi)部機構成使內(nèi)部機前面的上部分180被密封而不用作空氣吸氣口且吸氣網(wǎng)格181僅位于其下部分。
此時，如圖21的代表示例所示，通過在風的上流側的內(nèi)部熱交換機101中前端下部分102中裝備輔助熱交換機126可增加致冷和加熱的性能。即加熱和致冷時，由于相應于箭頭191的風量相對較大，雖然相應于風量的由內(nèi)部輔助熱交換機126和內(nèi)部熱交換機101的前端下部分組成的內(nèi)部輔助熱交換部分在風流入的深度方向的厚度增加，該熱交換部分的溫度效率可保持在相對較高值。另外，由于將為空氣流阻抗的輔助熱交換機126放于內(nèi)部熱交換機101中風速分布快(多或少)的地方，內(nèi)部熱交換機101前端中吸氣風速分布整體上變?yōu)槠教剐?。結果，與圖18所示內(nèi)部機結構相比，圖21所示內(nèi)部機的結構能增加致冷和加熱的性能。
至此，只考慮了內(nèi)部熱交換機橋接于內(nèi)部機前后端之間的結構，然而不限于此，用內(nèi)部熱交換機僅位于內(nèi)部機前端上但不到后端及輔助熱交換機位于其上風側的內(nèi)部機結構(未示于圖中，然而它相應于如圖18或21中所示內(nèi)部熱交換機101省去了后端部分104情形)，也能得到上述內(nèi)部輔助熱交換機的相似效果。
根據(jù)關于裝有上述內(nèi)部輔助熱交換機126的空調器的實驗，在室外空氣溫度為-10℃和-15℃之間，-10℃時冷卻劑氣體的吸入濃度較小且壓縮功變小，因此能長時間高轉數(shù)驅動驅動壓縮器的電動機。這是因為經(jīng)過內(nèi)部輔助熱交換機126的冷卻劑冷凝量的增加，通過抑制或降低被吸入壓縮器的冷卻劑氣壓的增加可減少壓縮器的功率，由此減少驅動電流且盡管以預設最大轉數(shù)(9000rpm)長時間驅動也不達到電流限定值。
由此，一缺點是如根據(jù)無內(nèi)部輔助熱交換機126但有PAM控制的實驗，在室外氣溫為-10℃和-15℃時，在室溫達到預設溫度即23℃之前，冷凝壓力增加并達到限制電流值，控制轉至轉數(shù)限于5000和7000rpm之間，由此花很長時間才達到預設溫度。當室外氣溫為-15℃時這相應于類似于燃料扇加熱器的加熱能力，且電費類似于燃料扇加熱器所需的燃料費用。
如上述，根據(jù)本發(fā)明，通過檢測所供a-c電源電壓能任意控制d-c電設置值。如a-c電壓為100v時，通過不對任意大于100V的d-c電壓進行100％轉換的斬波，而不是通過對約300V的恒定d-c電壓進行任意轉換速率的斬波來控制轉數(shù)，可減小損耗，因此，根據(jù)輸入a-c電源電壓來轉換d-c電壓的設置值對獲得高效率是有效的。
根據(jù)本發(fā)明，能控制正弦同步信號的設置值，即使所供電壓改變了也能提供高功率因子和高次諧波少的，穩(wěn)定的d-c電壓，給電源轉換器。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于特別是供應電流小時高功率因子并不必需，通過檢測供應電流來觸發(fā)開關元件在提供低電流，過度損耗和噪聲時能排除不穩(wěn)定控制。
另外，根據(jù)本發(fā)明，能提供一在供應電源電壓為100V和200V時都不改變性能和操作的電動機驅動裝置，由此避免電動機驅動裝置的多樣化，得到一統(tǒng)一類型，并使生產(chǎn)率提高及減少其基本費用成為可能。
另外根據(jù)本發(fā)明，通過使含有獨立開關元件的模塊作為相同基片，能很容易地用傳統(tǒng)無源元件構成的功率因子改善電路替代，由此使控制電路能通用并輕易地擴展機型和快速供應新產(chǎn)品。
另外根據(jù)本發(fā)明，也能與d-c電源如太陽能電池相連，此時，由于能通過下一級的開關元件改變或提升d-c電壓，能以相對低的d-c電壓驅動電動機。
另外根據(jù)本發(fā)明，因為通過將外部電路如一組開關裝入微計算機內(nèi)部大大減少部件數(shù)，也因為至該組開關的布線也消除了，能增加含抗噪聲特性的可靠性。
另外根據(jù)本發(fā)明，由于除了以預定低的電壓斬波逆變器來控制電動機轉數(shù)外，當逆變器中斬波操作的轉換比為100％時也可通過控制逆變器電壓來控制電動機轉數(shù)，能大大減少逆變器的斬波損耗和電動機的損耗，由此大大增加效率。
另外根據(jù)本發(fā)明，由于通過作為d-c電壓來檢測所供a-c電源電壓，從而判斷a-c電壓，特別地無需加一電路來檢測a-c電壓，能避免無益的費用上升和電功耗，并不增加基座上安裝面積，由此提供了低價格、低電功耗和小尺寸的便利結構。
另外，通過復位時在判斷電壓之前預先釋放平滑電容上的電荷，能防止a-c電壓的誤判。這對其中d-c電壓被升至驅動電動機的一任意值，本發(fā)明的電路結構是有用的。
另外按本發(fā)明的結構，預先提供的逆變器和電動機被作作對平滑電容放電的裝置，無需新增加如放電電阻等，因此有利于低價格和小尺寸。
另外根據(jù)上述a-c電源屬于上述哪一種電壓，在本實施例中，可改變和選擇產(chǎn)生受控電源的轉換器結構，能輕易地得到穩(wěn)定的輸出電壓，而與輸入受控電源無關。
另外采用根據(jù)本發(fā)明的空調器，其中加熱時用在加熱器下流側處提供一內(nèi)部輔助熱交換機的循環(huán)結構減少冷凝壓力，并且通過以逆變器的預設低電源電壓斬波來控制電動機轉數(shù)，而且當在逆變器的斬波操作下轉換比為100％時，通過控制逆變器電壓控制電動機轉數(shù)，在加熱和致冷時，即使采用緊湊內(nèi)部機尺寸也能增加熱交換面積，由此特別是在致冷和加熱時能有效利用作為過度致冷器的內(nèi)部輔助熱交換機，以通過抑制冷凝壓改善性能和使功耗最小。
另外根據(jù)本發(fā)明，例如，由于當通過逆變器以約300V恒定d-c電壓的任意導通率斬波工作來控制轉數(shù)時的損耗小于不用105V以上任意d-c電壓的100％導通率斬波控制時的損耗，對于獲得高效率是有效的。
另外根據(jù)本發(fā)明，其中通過逆變器的預設低電壓斬波工作來控制電動機轉數(shù)，和在逆變器斬波工作下導通率變?yōu)?00％時，通過控制逆變器電壓來控制電動機轉數(shù)，因此能大大減少逆變器的斬波損耗和電動機的損耗，也能大大增加效率。
權利要求
1.一種空調器，包括一個用來整流和輸出a-c輸入電壓的整流器；一電抗器，電壓調節(jié)開關元件，用來打開和關閉所述整流器通過所述電抗的整流輸出；一平滑電容，用于通過將被所述電壓調節(jié)開關元件打開和關閉、并經(jīng)二極管提供的整流輸出平滑以產(chǎn)生d-c電壓；一以輸入由平滑電容輸出的d-c電壓的開關元件的打開和關閉而產(chǎn)生的輸出電壓驅動電動機的逆變器；一測量室溫的室溫傳感器；和控制裝置，用來根據(jù)所述傳感器測量的室溫和設置室溫的溫差控制所述各開關元件的開和關而控制電動機轉數(shù)；其中在電動機高轉數(shù)區(qū)中，所述控制裝置通過控制所述電壓調整開關元件以決定于轉數(shù)的電壓幅度來控制逆變器的輸入電壓，并在所述逆變器開關元件的導通期間用不斬波電流提供的輸出電壓來驅動電動機。
2.按權利要求1的空調器，在電動機轉數(shù)區(qū)中的高轉數(shù)區(qū)，所述控制裝置通過控制所述電壓整流開關元件以一預定電壓幅度來控制逆變器的輸入電壓，并在所述逆變器開關元件的導通期間用斬波電流提供的輸出電壓來驅動電動機。
3.一種空調器，包括一電源轉換器，有用來對輸入a-c電壓整流的整流器；一電抗器；電壓調整開關元件，用來打開和關閉所述整流器通過所述電抗器的整流輸出；將整流輸出平滑而產(chǎn)生d-c電壓的平滑電容，該整流輸出由所述電壓整流開關元件打開和關閉，并經(jīng)二極管送至平滑電容；和，控制裝置，用來控制所述電壓調整開關元件的開關轉換率；和一逆變器，通過打開和關閉開關元件將所述平滑電容所提供的d-c電壓變換為a-c電壓，并用以驅動一電動機；其中所述控制裝置含電壓控制裝置，根據(jù)由所述平滑電容產(chǎn)生和輸出的d-c電壓和一預定參考電壓的差而輸出一電壓控制信號；電流參考計算裝置，通過將同步于所述整流器的整流輸出的同步信號和所述電壓控制信號相乘而產(chǎn)生和輸出一電壓參考信號；電流比較計算裝置，通過計算所述電流參考信號和所述整流器輸出端的d-c電流產(chǎn)生和輸出一調制參考信號；和比較裝置，通過將所述調制參考信號和信號振蕩器輸出的載波信號相比較而輸出一驅動信號；還包括一種裝置，當所述逆變器的開關元件的開關轉換率小于100％時，通過將所述平滑電容產(chǎn)生的d-c電壓與參考電壓相比較而設置一任意常數(shù)，并通過以任意轉換率打開和關閉所述逆變器的開關元件來控制所述電動機轉數(shù)；而當所述轉換率為100％時，通過改變它而輸入一任意指示電壓代替所述d-c電壓，并將它與參考電壓相比較；其中通過根據(jù)所需所述電動機的轉數(shù)改變所述指示電壓，驅動所述電壓調整開關元件的開關及控制d-c電壓的幅度增大或減小來控制所述電動機的轉數(shù)。
4.按權利要求3的空調器，還含一種裝置，用來通過一單端輸出所述電壓調整開關元件和所述逆變器的驅動控制信號，且當所述逆變器開關元件的轉換導通率為100％時，輸出所述指示電壓以改變所述平滑電容產(chǎn)生的d-c電壓，當所述逆變器開關元件的轉換率小于100％時，改變所述逆變器開關元件的轉換率，在每種情形中，可交換地輸出以100％轉換率驅動所述逆變器的預定電壓或所述單端的逆變器驅動控制。
5.一種空調器，包括一電源轉換器，含有一將輸入a-c電壓整流的整流器；一電抗器；電壓調整流開關元件，用來打開和關閉所述整流器通過所述電抗器的整流輸出；一平滑電容，通過將整流輸出平滑而產(chǎn)生d-c電壓，該整流輸出由所述電壓調整開關元件打開和關閉，并經(jīng)二極管而送至平滑電容；和一控制裝置，控制用于所述電壓調整開關元件的開關轉換率；及一逆變器，通過打開和關閉開關元件將所述平滑電容產(chǎn)生的d-c電壓變換為a-c電壓，并用它驅動電動機；其中所述控制裝置包含電壓控制裝置，根據(jù)所述平滑電容產(chǎn)生和輸出的d-c電壓與預定參考電壓的差輸出電壓控制信號；電流參考計算裝置，通過將同步于所述整流器的整流輸出的同步信號和所述電壓控制信號相乘而產(chǎn)生和輸出電流參考信號；電流比較計算裝置，通過計算所述電流參考信號與所述整流器輸出端的d-c電流而產(chǎn)生和輸出調制參考信號；比較裝置，通過將所述調制參考信號與信號振蕩器輸出的載波信號相比較而輸出驅動信號；判斷裝置，檢測所述平滑電容產(chǎn)生的d-c電壓并判斷所述輸入a-c電壓為電壓類V1，V2，…，Vn中哪一類；根據(jù)所述a-c輸入電壓的電壓類別歸屬改變所述電壓控制信號和所述同步信號的裝置；及一種裝置，即當所述換器開關元件的開關轉換率小于100％時，通過將所述平滑電容產(chǎn)生的d-c電壓與參考電壓相比較而設置一任意常數(shù)，通過以任意轉換率打開和關閉所述逆變器開關元件來控制所述電動機的轉數(shù)，當所述轉換率為100％時，通過改變它而輸入一任意指示電壓代替所述d-c電壓，并將它與參考電壓相比較；其中通過根據(jù)所需所述電動機轉數(shù)改變所述指示電壓，打開和關閉所述電壓調整開關元件，和控制d-c電壓的幅度增大或減小來控制所述電動機轉數(shù)；
6.按權利要求5的空調器，其中當輸入a-c電壓屬于所述電壓類V1，V2，…，Vn的預定區(qū)時，通過將所述預定參考電壓和所述平滑電容產(chǎn)生的所述d-c電壓相比較而將d-c電壓設為任意值，并打開與關閉所述逆變器中開關元件來控制所述電動機轉數(shù)。
7.按權利要求5的空調器，其中所述電壓調整開關元件和構成所述電源轉換器的所述控制裝置位于同一底板上。
8.按權利要求5的空調器，其中所述底板上有所述電壓調整開關元件和構成所述電源轉換器的所述控制裝置；根據(jù)輸入a-c電壓歸屬的所述電壓類V1，V2，…Vn中的一種改變電壓控制信號的裝置；在以100％轉換率驅動所述逆變器的任意恒壓和驅動所述逆變器開關元件開與關的信號之間進行切換的裝置；及在所述電壓調整開關元件的驅動信號與正比于所述平滑電容產(chǎn)生的所述d-c電壓信號之間切換為加至所述電壓控制裝置的所述d-c電壓的裝置。
9.一種空調器，包括一電源轉換器，有一將輸入a-c電壓整流的整流器；一電抗器；電壓調整開關元件，用來打開和關閉所述整流器經(jīng)所述電抗的整流輸出；一將整流輸出平滑而產(chǎn)生d-c電壓的平滑電容，該整流輸出由所述電壓調整開關元件打開和關閉，并經(jīng)二極管被送至平滑電容；及一控制裝置，控制所述電壓調整開關元件的開關轉換率；及一逆變器，通過打開和關閉開關元件將所述平滑電容產(chǎn)生的d-c電壓變換為a-c電壓，并用它驅動電動機；其中所述控制裝置包含電壓控制裝置，根據(jù)所述平滑電容產(chǎn)生和輸出的d-c電壓與一預定參考電壓的差輸出一電壓控制信號；電流參考計算裝置，通過將同步于所述整流器的整流輸出的同步信號和所述電壓控制信號相乘，產(chǎn)生和輸出一電流參考信號；電流比較計算裝置，通過計算所述電流參考信號和所述整流器輸出端的d-c電流，產(chǎn)生和輸出一調制參考信號；比較裝置，通過比較所述調制參考信號和信號振蕩器輸出的一載波信號，輸出一驅動信號；及一d-c電源，如太陽能電池，其所述電壓調整開關元件被打開和關閉，并含檢測輸入a-c電流的輸入電流檢測裝置，其中根據(jù)所述輸入a-c電流的幅度，通過用打開或關閉開關元件來控制d-c電壓幅度增大或減小，所述控制裝置控制所述電動機的轉數(shù)。
10.按權利要求9的空調器，其中所述d-c電源如太陽能電池經(jīng)二極管連至所述平滑電容，當所述d-c電源輸出電壓達到所述所需d-c電壓時，通過打開和關閉所述逆變器中開關元件來控制所述電動機的轉數(shù)。
11.按權利要求9的空調器，其中所述d-c電源如太陽能電池連至所述電抗器的電源側。
12.按權利要求9的空調器，其中所述d-c電源如太陽能電池經(jīng)所述二極管和所述電抗器連于用于電壓整流的所述開關元件的集電極和發(fā)射極之間。
13.一種空調器；包括一電源轉換器，有一輸入a-c電壓整流的整流器；一電抗器；電壓調整的開關元件，用來打開和關閉所述整流器通過所述電抗器的整流輸出；一將整流輸出平滑而產(chǎn)生d-c電壓的平滑電容，該整流輸出由所述電壓調整開關元件打開和關閉并經(jīng)二極管輸出至平滑電容；一控制裝置，控制所述電壓調整開關元件的開關轉換率；及一逆變器，通過打開和關閉開關元件將所述平滑電容產(chǎn)生的d-c電壓變換為a-c電壓，并用它來驅動一電動機；另外還包括檢測輸入a-c電流的輸入電流檢測裝置；當所述輸入電流檢測模塊的檢測輸出值小于一預定值時，所述控制裝置阻止驅動用于電壓增流的所述開關元件，所述控制裝置包含一種裝置，用來當所述逆變開關元件的開關轉換率小于100％時，通過將所述平滑電容產(chǎn)生的d-c電壓與所述恒定參考電壓相比較來設置一任意常數(shù)，和通過以任意轉換率打開和關閉所述逆變器開關元件來控制所述電動機的轉數(shù)，而當所述轉換率為100％時，通過改變它輸入一任意指示電壓代替所述d-c電壓，并將它與所述恒定參考電壓相比較；其中通過根據(jù)所需所述電動機轉數(shù)改變所述指示電壓和控制d-c電壓幅度增大或減小來控制所述電動機的轉數(shù)。
14.按權利要求13的空調器，還包含一種裝置，用來通過一單端輸出用于電壓整流的所述開關元件和所述逆變器的驅動控制信號，當所述逆變器開關元件的轉換率為100％時，輸出所述指示電壓以改變所述平滑電容產(chǎn)生的所述d-c電壓，當所述逆變器開關元件的轉換率小于100％時，改變所述逆變器開關元件的轉換率，在每一種情形中，交換輸出以100％轉換率驅動所述逆變器的預定電壓或所述單端的逆變器驅動控制信號。
15.按權利要求13的空調器，還包括判斷裝置，檢測所述平滑電容產(chǎn)生的d-c電壓并判斷所述輸入a-c電壓位于電壓類V1，V2，…Vn中哪一種；及根據(jù)所述輸入a-c電壓歸屬的電壓類，改變所述電壓控制信號和所述同步信號的裝置。
16.一種空調器，包括一電源轉換器，有一將a-c電源的輸入a-c電壓整流的第一整流器；一電抗器；電壓調整開關元件，用來打開和關閉所述整流器經(jīng)所述電抗的整流輸出；一將整流輸出平滑而產(chǎn)生d-c電壓的一第一平滑電容，該整流輸出由所述電壓調整開關元件打開和關閉，并經(jīng)二極管被送至平滑電容；及一控制裝置，控制所述用于電壓整流的開關元件的開關轉換率；及一逆變器，用來通過打開和關閉開關元件將所述第一平滑電容產(chǎn)生的d-c電壓逆變?yōu)閍-c電壓，并用它驅動一電動機；另外含判斷裝置，用來檢測所述第一平滑電容產(chǎn)生和輸出的所述d-c電壓，判斷所述輸入a-c電壓的幅度；驅動裝置，用來根據(jù)所述第一模塊的判斷結果區(qū)分所述電壓調整開關元件的開關驅動狀態(tài)；一位于所述a-c電源與所述整流器間的可移動接觸點；和放電裝置，用來釋放所述第一平滑電容上的電荷；其中在所述判斷裝置判斷所述輸入a-c電壓幅度之前，通過使所述可移動接觸點為不導通態(tài)，所述控制裝置經(jīng)所述放電裝置釋放所述第一平滑電容上的充電電荷直至所述第一平滑電容上的充電電壓低于一預定電壓，其后，用所述第一整流器的整流輸出對所述第一平滑電容充電，所述判斷裝置通過檢測被充分充電的所述第一平滑電容產(chǎn)生和輸出的所述第d-c電壓來判斷所述輸入a-c電壓的幅度。
17.按權利要求16的空調器，其中所述逆變器用作所述放電裝置，通過以任意轉換率打開和關閉所述逆變器，所述第一平滑電容上的累積電荷通過所述逆變器和所述電動機被釋放。
18.按權利要求16的空調器，還含一使控制電路工作的d-c電源；其中所述d-c電源含一第二整流器，用來將所述輸入a-c電壓整流，并可選擇倍壓整流器或全波整流器結構；一第二平滑電容，平滑所述第二整流器的整流輸出并產(chǎn)生和輸出第二d-c電壓；和一變壓器電路，將第二d-c電壓轉換為多種任意電壓，其中根據(jù)所述判斷裝置的判斷結果，選擇所述第二整流器為所述倍壓整流器或所述全波整流器。
19.一種空調器，包括一壓縮器，用來壓縮冷卻劑；一內(nèi)部熱交換機，冷卻劑從所述壓縮器流入其內(nèi)；一輔助內(nèi)部熱交換機，它位于加熱時冷卻劑流中所述內(nèi)部熱交換機的下流側；一電動機，用來驅動所述壓縮器；及一電動機驅動裝置，提供a-c電壓至所述電動機以進行驅動，其中所述電動機驅動裝置含一電源轉換器，有整流輸入a-c電壓的整流器和打開和關閉所述整流器整流輸出以控制電壓的第一開關元件；一用來輸入所述電壓控制輸出電壓的逆變器，且具有通過切換將輸入電壓轉換為a-c電壓的第二開關元件，由此用該a-c電壓驅動電動機；及一控制裝置，用來執(zhí)行所述第一開關元件的開關導通率控制。所述第二開關元件的轉換控制和轉換電流的斬波控制；其中所述控制裝置包含一種裝置，若所述電動機的轉數(shù)低于一預定轉數(shù)，通過控制所述第一開關元件的開關導通率保持輸出電壓為一常數(shù)，并用通過斬波控制第二開關元件的轉換電流而得到的輸出電壓驅動電動機；及一種裝置，若所述電動機轉數(shù)超過該預定轉數(shù)，增加所述第一開關元件的開關導通率使之高于保持輸出電壓恒定時的導通率，并用不斬波控制第二開關元件的轉換電流得到的輸出電壓驅動電動機。
20.按權利要求19的空調器，其中所述內(nèi)部輔助熱交換機位于距所述內(nèi)部熱交換機1mm至5mm的空間內(nèi)。
21.按權利要求19的空調器，其中所述電源轉換器具有通過平滑整流輸出而輸出d-c電壓的平滑裝置，通過用所述電源轉換器的所述第一開關元件打開和關閉所述整流器經(jīng)電抗器的整流輸出可控制d-c電壓的大小，所述平滑裝置產(chǎn)生的該d-c電壓被輸出至逆變器的第二開關元件。
22.一種空調器，包括一壓縮器，用來壓縮冷卻劑；一內(nèi)部熱交換機，冷卻劑從所述壓縮器流入其中；一輔助內(nèi)部熱交換機，它位于加熱時冷卻劑流中所述內(nèi)部熱交換機的下流側；一電動機，用來驅動所述壓縮器；及一電動機驅動裝置，提供一a-c電壓至所述電動機來進行驅動，其中所述電動機驅動裝置含一電源轉換器，具有整流輸入a-c電壓的整流器和打開與關閉所述整流器的整流輸出以控制電壓的第一開關元件；一輸入所述電壓控制輸出電壓的逆變器，具有通過切換將輸入電壓轉換為一a-c電壓的第二開關元件，由此用該a-c電壓驅動電動機；和一控制裝置，用來執(zhí)行所述第一開關元件開關導通率的控制，所述第二開關元件轉換的控制和轉換電流斬波的控制；其中所述控制裝置包括一種裝置，若所述電動機的轉數(shù)低于一預定轉數(shù)，用通過斬波控制第二開關元件的轉換電流而得到的輸出電壓驅動電動機；及一種裝置，若所述電動機的轉數(shù)超過該預定轉數(shù)，用通過控制相應于電動機轉數(shù)的所述第一開關元件的開關導通率而得到的輸出電壓和用所述第二開關元件轉換循環(huán)的100％導通率來驅動電動機。
23.一種空調器，包括一電源轉換器，具有整流輸入a-c電壓的整流器和打開與關閉所述整流器的整流輸出以控制電壓的第一開關元件；輸入所述電壓控制輸出電壓的逆變器，具有通過切換將輸入電壓轉換為一a-c電壓的第二開關元件，由此用該a-c電壓驅動電動機；及一控制裝置，用來控制所述第一開關元件的開關導通率，所述第2開關元件的轉換，和轉換電流的斬波；其中所述控制裝置含一種裝置，若電動機的轉數(shù)低于一預定轉數(shù)，通過控制所述第1開關元件的導通率保持輸出電壓為一常數(shù)，和用斬波控制第2開關元件的轉換電流而得到的輸出電壓來驅動電動機；和一種裝置，若所述電動機的轉數(shù)超過預定轉數(shù)，增加所述第1開關元件的開關導通率，使之大于保持輸出電壓恒定時的導通率，和用不斬波控制第2開關元件的轉換電流而得到的輸出電壓來驅動電動機。
24.按權利要求23的空調器，其中所述電源轉換器具有通過平滑整流輸出而輸出d-c電壓的平滑裝置，通過用所述電源轉換器的所述第1開關元件打開和關閉所述整流器經(jīng)電抗器的整流輸出可控制d-c電壓的大小，所述平滑裝置產(chǎn)生的d-c電壓被輸出至逆變器的第2開關元件。
25.一種空調器，包括一電源轉換器，具有整流輸入a-c電壓的整流器和打開關閉所述整流器的整流輸出以控制電壓的第1開關元件；一輸入所述電壓控制輸出電壓的逆變器，具有通過轉換將輸入電壓轉換為a-c電壓的第2開關元件，由此用該a-c電壓驅動電動機；和一控制裝置，用來執(zhí)行所述第1開關元件的開關導通率的控制，所述第2開關元件的轉換控制，和轉換電流斬波的控制；其中所述控制裝置包含一種裝置，若電動機的轉數(shù)低于一預定轉數(shù)，用通過斬波控制第2開關元件的轉換電流而得到的輸出電壓驅動電動機；及一種裝置，若所述電動機的轉數(shù)超過該預定轉數(shù)，用通過控制相應于電動機轉數(shù)的所述第1開關元件的開關導通率得到的輸出電壓，和用所述第2開關元件轉換循環(huán)的100％導通率來驅動電動機。
全文摘要
為實現(xiàn)一種可通用于多種a－c電壓和通過抑制高次諧波的產(chǎn)生以高功率因子工作的空調器,用一整流器2全波整流a－c電源1的a－c電壓,通過對電容5充電得到逆變器13的d－c電壓Ed。這里,a－c電壓為100V和200V,當a－c電壓為100V時,交換開關18選擇電容5的d－c電壓的分壓Ed1,當a－c電壓為200v時,選擇電容5的d－c電壓的分壓Ed2(這里,Ed1>Ed2),被選分壓用作控制開關元件6開和關的d－c電壓Ed′。
文檔編號H02M1/10GK1170854SQ9711468
公開日1998年1月21日 申請日期1997年7月16日 優(yōu)先權日1996年7月16日
發(fā)明者加藤浩二, 井上徹, 石井誠, 高倉雄八, 能登原保夫, 川端幸雄, 篠崎弘, 中村啟夫, 高久昭二, 森本素生 申請人:株式會社日立制作所