專(zhuān)利名稱(chēng)：壓縮機(jī)變頻控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓縮機(jī)變頻控制裝置，特別是涉及一種可通過(guò)控制變頻器的輸出頻率、達(dá)到精確控制壓縮機(jī)的馬達(dá)轉(zhuǎn)速并有效節(jié)省能源的壓縮機(jī)變頻控制裝置。
背景技術(shù)：
壓縮機(jī)不但種類(lèi)很多，用途也很廣泛，各種空氣壓縮機(jī)、氣體壓縮機(jī)或制冷壓縮機(jī)等，都是壓縮機(jī)的應(yīng)用范圍。而就一般小型冷氣機(jī)使用的制冷壓縮機(jī)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)壓縮機(jī))來(lái)說(shuō)，其通常是使用一直流馬達(dá)來(lái)帶動(dòng)壓縮機(jī)，因此必須先將交流電壓(市電)轉(zhuǎn)換成一直流電壓后才能去驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。但因?yàn)閭鹘y(tǒng)冷氣機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其控制室溫的方式是當(dāng)室溫降到低于一預(yù)設(shè)值，例如比預(yù)設(shè)值低3度時(shí)，壓縮機(jī)即會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，直到室溫升高到超過(guò)預(yù)設(shè)值，例如比預(yù)設(shè)值高3度時(shí)，壓縮機(jī)才又開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，然而，此種控制方式不但令人感到溫差變化太大而覺(jué)得不舒服，而且壓縮機(jī)在反復(fù)停機(jī)、啟動(dòng)之下，不但容易損壞而且更加耗電。因此，一種所謂＂變頻式壓縮機(jī)＂應(yīng)運(yùn)而生。但該變頻式壓縮機(jī)由于是使用一直流馬達(dá)，所以事實(shí)上并不是真的變頻，而是利用改變送至直流馬達(dá)的直流電壓的工作周期(DutyCycle)的方式來(lái)適時(shí)改變直流馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，使在室溫相對(duì)一預(yù)設(shè)溫度低時(shí)將馬達(dá)的轉(zhuǎn)速變慢，并在室溫相對(duì)該預(yù)設(shè)溫度高時(shí)令馬達(dá)的轉(zhuǎn)速變快，借此，控制室溫在一較小范圍內(nèi)變化，而達(dá)到使馬達(dá)能夠持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)并適時(shí)省電的效果，所以，上述的壓縮機(jī)只能說(shuō)是一種＂變壓式壓縮機(jī)＂而已。而且，由于上述壓縮機(jī)是使用只有小馬力的直流馬達(dá)，并無(wú)法在工業(yè)用的大型機(jī)器上使用。因此，在大型機(jī)器上通并無(wú)法在工業(yè)用的大型機(jī)器上使用。因此，在大型機(jī)器上通常使用馬力較大的交流壓縮機(jī)。但是目前的交流壓縮機(jī)卻不具有變頻的功能，以致會(huì)產(chǎn)生上述傳統(tǒng)壓縮機(jī)無(wú)法在系統(tǒng)需求改變時(shí)、使馬達(dá)消耗的電能有效下降的問(wèn)題。
此外，在目前的壓縮機(jī)控制方法中，不管是變頻或非變頻壓縮機(jī)，當(dāng)有異常狀況發(fā)生時(shí)，除了發(fā)出警告信號(hào)或跳機(jī)之外，并沒(méi)有其他的應(yīng)變方式，使得使用者必須在跳機(jī)情況下，緊急進(jìn)行勘查維修，以使壓縮機(jī)在短時(shí)間內(nèi)盡快恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種通過(guò)控制變頻器的頻率輸出、達(dá)到精確控制交流壓縮機(jī)的馬達(dá)轉(zhuǎn)速而等比例節(jié)省能源的壓縮機(jī)變頻控制裝置。
本發(fā)明提供一種壓縮機(jī)變頻控制裝置，其中該壓縮機(jī)是一交流壓縮機(jī)，其與一變頻器連接，并受該變頻器的輸出頻率控制其馬達(dá)轉(zhuǎn)速。特別是，該壓縮機(jī)變頻控制裝置結(jié)合一運(yùn)算器及一邏輯控制器，用以控制該變頻器及壓縮機(jī)，其根據(jù)壓縮機(jī)的回授信號(hào)控制變頻器的輸出頻率相對(duì)變頻而適時(shí)改變壓縮機(jī)的馬達(dá)轉(zhuǎn)速，由此，達(dá)到精確控制壓縮機(jī)的馬達(dá)轉(zhuǎn)速并且等比例節(jié)省能源的目的。
附圖簡(jiǎn)述下面通過(guò)最佳實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明之壓縮機(jī)變頻控制裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，附圖中

圖1是本發(fā)明壓縮機(jī)變頻控制方法及其裝置的一實(shí)施例的變頻控制裝置與壓縮機(jī)及變頻器的電路方塊圖；圖2是本實(shí)施例的變頻控制裝置及其接線(xiàn)圖；圖3是本實(shí)施例的變頻控制裝置的控制面板示意圖4是本實(shí)施例的變頻控制裝置的控制流程。
具體實(shí)施方式參閱圖1所示，是本發(fā)明壓縮機(jī)變頻控制裝置的一實(shí)施例的電路方塊圖，其中該壓縮機(jī)1是一交流壓縮機(jī)，其主要應(yīng)用在大型機(jī)器上并具有一可產(chǎn)生大馬力的交流馬達(dá)(圖未示)，在本實(shí)施例中，該壓縮機(jī)1與一變頻器2連接，該變頻器2可根據(jù)一輸入的控制信號(hào)改變其輸出頻率，而以該輸出頻率控制壓縮機(jī)1的馬達(dá)相對(duì)改變轉(zhuǎn)速。且由于一般交流壓縮機(jī)與變頻器的工作原理應(yīng)已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，故在此不加說(shuō)明。而本發(fā)明的壓縮機(jī)變頻控制裝置3(，以下簡(jiǎn)稱(chēng)變頻控制裝置3)，即是用以控制變頻器2，使變頻器2可根據(jù)變頻控制裝置3輸出的控制信號(hào)相對(duì)改變其輸出頻率，進(jìn)而控制壓縮機(jī)1的馬達(dá)相對(duì)改變轉(zhuǎn)速。
參閱圖2所示，本發(fā)明的變頻控制裝置3可以說(shuō)是一種FUZZY(模糊)控制器，其中主要結(jié)合(或者說(shuō)整合)有一運(yùn)算器及一邏輯控制器。該運(yùn)算器實(shí)際上是由一復(fù)合式PID(比例-積分-微分)控制器所構(gòu)成，一般的PID控制器通常是由一至二個(gè)比例單元、積分單元和微分單元等三部份所組成，并由系統(tǒng)命令和被控設(shè)備的回授信號(hào)所共同驅(qū)動(dòng)，而由各自的輸出疊加形成系統(tǒng)的輸出信號(hào)去控制被控設(shè)備，但是由于一般的PID控制器容易發(fā)生overshoot(過(guò)調(diào))現(xiàn)象，使系統(tǒng)在目標(biāo)值附近振蕩，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，并導(dǎo)致受控馬達(dá)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，而無(wú)法有效省電。因此，本發(fā)明使用的復(fù)合式PID控制器與上述一般PID控制器不同的是，其是由多個(gè)比例控制器、多個(gè)積分控制器以及多個(gè)微分控制器所組成，且該復(fù)合式PID控制器的特性是當(dāng)輸入的回授信號(hào)經(jīng)過(guò)這些比例、積分及微分控制器的多重運(yùn)算之后，將使系統(tǒng)最終可準(zhǔn)確達(dá)到目標(biāo)值并趨于穩(wěn)定，而不會(huì)產(chǎn)生overshoot(過(guò)調(diào))現(xiàn)象。因此，當(dāng)復(fù)合式PID控制器對(duì)一由受控設(shè)備輸出的回授信號(hào)與一期望值進(jìn)行比較運(yùn)算時(shí)，其所產(chǎn)生的控制信號(hào)將能精確控制該受控設(shè)備達(dá)到一期望值。
而該邏輯控制器則包含有各種壓縮機(jī)所需的控制邏輯功能，用以檢測(cè)并衡量壓縮機(jī)的各種狀態(tài)，以適時(shí)控制壓縮機(jī)的工作。且如圖2所示，在本實(shí)施例中，變頻控制裝置3是被做在一單晶片中，并植入一電路板(圖未示)內(nèi)成為一變頻控制模塊，且該復(fù)合式PID控制器及邏輯控制器可分別以軟件程序或硬件邏輯方式實(shí)現(xiàn)并內(nèi)置于該單晶片、亦即變頻控制裝置3中。再者，如圖2所示，該變頻控制裝置3于實(shí)際應(yīng)用時(shí)，設(shè)有一些外部接點(diǎn)，各接點(diǎn)的用途如下JP1RAC，1ph，220V，輸入端子。
T與R形成回路。
FG接地線(xiàn)。
JP2ALMCOMMON TRIP輸出接點(diǎn)，a接點(diǎn)。
CM1共點(diǎn)。
OIL_SV油停止閥，冷卻水電磁閥動(dòng)作接點(diǎn)，a接點(diǎn)。
CM2共點(diǎn)。
NULL預(yù)留接點(diǎn)。
CM3預(yù)留接點(diǎn)。
FAN_RUN風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)接點(diǎn)，a接點(diǎn)。
CM4共點(diǎn)。
INV_RUN變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)接點(diǎn)，a接點(diǎn)。
CM5共點(diǎn)。
SV1空重車(chē)電磁閥，泄放閥，回流閥接點(diǎn)，a接點(diǎn)。
CM6共點(diǎn)。
輸入連接端
1.預(yù)留。
2.預(yù)留。
3.預(yù)留。1、2、3供冰水機(jī)或是熱泵PT100Ω溫度回授使用。
4.TC1_C排氣高溫跳脫接點(diǎn)PT100。
5.TC1_B排氣高溫跳脫接點(diǎn)PT100Ω。
6.TC1_A排氣高溫跳脫接點(diǎn)PT100Ω。
7.0V10V電源。
8.預(yù)留。
9.預(yù)留。8、9供RS485使用。
10.OUT輸出電壓。與7共接至變器頻類(lèi)比輸入接點(diǎn)。
11.IN2回授4～20mA。
12.預(yù)留。
13.+24V回授4～20Ma輸入供應(yīng)電壓。
14.COM共點(diǎn)。
15.S_LOW進(jìn)氣壓降壓力開(kāi)關(guān)壓力過(guò)低接點(diǎn)。
16.MOTOR_HT馬達(dá)線(xiàn)圈溫度過(guò)高溫度開(kāi)關(guān)接點(diǎn)。
17.NO_WATER失水開(kāi)關(guān)接點(diǎn)。
18.RESET燈號(hào)復(fù)歸接點(diǎn)。
19.A/O_SEP油氣分離器壓差開(kāi)關(guān)接點(diǎn)。
20.OIL_FILTER油過(guò)濾器壓差開(kāi)關(guān)接點(diǎn)。
21.S_FILTER進(jìn)氣過(guò)濾器壓差開(kāi)關(guān)接點(diǎn)。
22.INV變頻器異常，信號(hào)輸入。
23.FAN風(fēng)扇異常，信號(hào)輸入。
24.OFF遙控停止信號(hào)接點(diǎn)。
25.ON遙控運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)接點(diǎn)。15～25號(hào)接點(diǎn)均以14號(hào)接點(diǎn)為共點(diǎn)。
又如圖3所示，變頻控制裝置3，亦即變頻控制模塊，通常設(shè)有一外部控制面板供使用者操作設(shè)定，其上設(shè)有多個(gè)與變頻控制裝置3內(nèi)部電路電連接的控制按鍵，且這些控制按鍵的功能名稱(chēng)可依應(yīng)用需求做變更，以控制壓縮機(jī)的應(yīng)用為例，該控制面板上的各個(gè)控制按鍵的功能如下所列指示燈1.RUN(運(yùn)轉(zhuǎn))運(yùn)轉(zhuǎn)指示，按下運(yùn)轉(zhuǎn)鍵之后，運(yùn)轉(zhuǎn)指示燈亮，表示機(jī)組進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
2.STOP(停止)停止指示，系統(tǒng)已經(jīng)供電但在停止?fàn)顟B(tài)中。
3.ELECTRIC FAIL(電氣故障)當(dāng)變頻器或馬達(dá)因故障而跳機(jī)時(shí)，由電氣故障燈指示，同時(shí)系統(tǒng)停機(jī)。
4.AUTO STOP(自動(dòng)停機(jī))在全自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)模式下，機(jī)組如因空車(chē)過(guò)久而停機(jī)則亮此指示燈。
5.FAN FAIL(風(fēng)扇故障)當(dāng)散熱風(fēng)扇跳機(jī)時(shí)，此指示燈亮，同時(shí)系統(tǒng)停機(jī)。
6.AIR HIGH TEMPERATURE(排氣高溫)如果壓縮機(jī)排氣溫度過(guò)高，指示燈亮。
7.AIR FILTER(進(jìn)氣濾芯)在進(jìn)氣濾芯因阻塞而壓差過(guò)大時(shí)，此指示燈即開(kāi)始閃爍，以提供警告功能，但系統(tǒng)仍可運(yùn)轉(zhuǎn)，不跳機(jī)。
8.COOLING WATER FAIL(失水指示)如果冷卻水供應(yīng)中斷，則指示燈亮，同時(shí)系統(tǒng)停機(jī)。
9.OIL FILTER(油過(guò)濾器)當(dāng)油過(guò)濾器因阻塞而壓差過(guò)大時(shí)，此指示燈即開(kāi)始閃爍，以提供警告功能，但系統(tǒng)仍可運(yùn)轉(zhuǎn)，不跳機(jī)。
10.MOTOR HIGH TEMPERATURE(馬達(dá)高溫)當(dāng)馬達(dá)線(xiàn)圈溫度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，指示燈亮起，同時(shí)機(jī)組跳機(jī)。
11.AIR/OIL SEPARATOR(油氣濾芯)油氣分離器因阻塞而壓差過(guò)大時(shí)，此指示燈即開(kāi)始閃爍，以提供警告功能，但系統(tǒng)仍可運(yùn)轉(zhuǎn)，不跳機(jī)。
12.SUCTION PRESSURE ABNORMAL(進(jìn)氣壓降)當(dāng)制冷壓縮機(jī)或增壓機(jī)等氣體壓縮機(jī)進(jìn)氣壓力異常時(shí)，此燈即閃爍，同時(shí)系統(tǒng)停機(jī)。
13.SPARE(備用指示燈)提供其他控制邏輯時(shí)使用。
14.DECREASE LOADING(降載)當(dāng)系統(tǒng)因達(dá)降載極限而跳機(jī)時(shí)，此指示燈即亮起。
按鍵1.RUN(運(yùn)轉(zhuǎn))按此鍵，系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.STOP(停止)按此鍵，則系統(tǒng)停機(jī)。
3.SET、上升▲、下降及<P>鍵可用于修改設(shè)定壓力，計(jì)時(shí)器時(shí)間及運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)。
LED數(shù)字顯示板1.PV系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)壓力值。
2.SP系統(tǒng)設(shè)定的壓力值。
當(dāng)然，上述除了起動(dòng)及停止功能外，各種壓縮機(jī)所需的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)也可借由按鍵輸入變頻控制裝置3中，以達(dá)最隹的運(yùn)轉(zhuǎn)效果。
接著，參照?qǐng)D4所示，是變頻控制裝置3控制一交流壓縮機(jī)的控制流程圖，如圖所示，其控制程序如下當(dāng)壓縮機(jī)一開(kāi)始起動(dòng)時(shí)，遇有“異常”狀況則令壓縮機(jī)跳機(jī)，否則先空車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)，直到有“異?！卑l(fā)生才跳機(jī)，不然，即根據(jù)PID控制器設(shè)定值做定壓運(yùn)轉(zhuǎn)。
同時(shí)，壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)輸出一回授信號(hào)給變頻控制裝置3，且在本實(shí)施例中，該回授信號(hào)是一壓力信號(hào)，該壓力信號(hào)被送入該P(yáng)ID控制器(即運(yùn)算器)中進(jìn)行比較及運(yùn)算動(dòng)作，并產(chǎn)生一控制信號(hào)給變頻器，以控制壓縮機(jī)根據(jù)PID控制器設(shè)定值做定壓運(yùn)轉(zhuǎn)。且當(dāng)壓縮機(jī)是在空車(chē)的情況下時(shí)，令壓縮機(jī)空車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)在最低轉(zhuǎn)速，然后判斷該最低轉(zhuǎn)速時(shí)的壓力是否“低于PID控制器設(shè)定值”？若是，則根據(jù)PID控制器設(shè)定值做定壓運(yùn)轉(zhuǎn)，否則判斷壓縮機(jī)是否“超過(guò)空車(chē)設(shè)定時(shí)間”？是，則令壓縮機(jī)自動(dòng)停機(jī)，并于壓力“低于PID控制器設(shè)定值”時(shí)，令壓縮機(jī)自動(dòng)起動(dòng)，而回到空車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。此外，當(dāng)根據(jù)PID控制器設(shè)定值做定壓運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)壓縮機(jī)接收到“需求增加”信號(hào)，而需提高其馬達(dá)轉(zhuǎn)速時(shí)，PID控制器會(huì)發(fā)出一升高轉(zhuǎn)速的控制信號(hào)給變頻器，以改變輸出頻率并控制壓縮機(jī)的馬達(dá)提高轉(zhuǎn)速。反之，當(dāng)壓縮機(jī)收到“需求減少”信號(hào)而需降低其馬達(dá)轉(zhuǎn)速時(shí)，PID控制器即發(fā)出一降低轉(zhuǎn)速的控制信號(hào)給變頻器，降低輸出頻率以控制壓縮機(jī)的馬達(dá)降低轉(zhuǎn)速。此外，在根據(jù)PID控制器設(shè)定值做定壓運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，當(dāng)遇有“異?！睜顩r時(shí)即跳機(jī)，否則令壓縮機(jī)在按停止鍵之后空車(chē)再停機(jī)。另外，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生異常且此異常并非由壓縮機(jī)的故障所引起，但卻使壓縮機(jī)的馬達(dá)滿(mǎn)載在最高轉(zhuǎn)速，例如3000rpm，使得馬達(dá)的負(fù)載電流過(guò)高，而符合變頻控制裝置3所預(yù)設(shè)“到達(dá)降轉(zhuǎn)速設(shè)定值”的條件時(shí)，變頻控制裝置3即發(fā)出一控制信號(hào)將馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速設(shè)定成一較低轉(zhuǎn)速，以使馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速降低，如此，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速即會(huì)“回到設(shè)定值”(即較低轉(zhuǎn)速)以下并使其負(fù)載電流隨之降低。此時(shí)，除非系統(tǒng)異常值“達(dá)設(shè)定上限值”(即達(dá)到設(shè)定降低最高轉(zhuǎn)速的上限值)時(shí)，才會(huì)令壓縮機(jī)跳機(jī)。對(duì)于此一降載功能，以下將有更詳細(xì)的說(shuō)明。
所以，當(dāng)傳統(tǒng)的不具變頻功能的交流壓縮機(jī)搭配一變頻器并裝置本發(fā)明的變頻控制裝置3之后，即成為一可根據(jù)系統(tǒng)回授信號(hào)適時(shí)改變其馬達(dá)轉(zhuǎn)速而能精確控制其輸出壓力或溫度的變頻式壓縮機(jī)。
因此，由上述變頻控制裝置3的控制流程可知，變頻控制裝置3通過(guò)接收壓縮機(jī)輸出的一回授信號(hào)(可能是壓力信號(hào)或溫度信號(hào)等)，且此信號(hào)來(lái)自在壓縮機(jī)排氣端的壓力傳感器或冰水機(jī)的冰水溫度傳感器，而將該壓力(或溫度)轉(zhuǎn)換成一回授信號(hào)后傳給變頻控制裝置3。變頻控制裝置3即利用復(fù)合式PID控制器將該回授信號(hào)與一期望值進(jìn)行比較運(yùn)算，且該期望值通常是使用者期望壓縮機(jī)達(dá)到期望值進(jìn)行比較運(yùn)算，且該期望值通常是使用者期望壓縮機(jī)達(dá)到的設(shè)定值。因此，根據(jù)復(fù)合式PID的工作原理，回授信號(hào)會(huì)先被與期望值相減產(chǎn)生一誤差信號(hào)后，再經(jīng)由比例控制器將該誤差信號(hào)與一常數(shù)相乘，并經(jīng)過(guò)多重微分控制器及積分控制器的運(yùn)算后，產(chǎn)生一控制信號(hào)至變頻器，以根據(jù)該控制信號(hào)相對(duì)改變其輸出頻率，而使壓縮機(jī)的馬達(dá)轉(zhuǎn)速改變至符合該期望值的要求。從而可精確控制交流壓縮機(jī)的輸出，使壓縮機(jī)在維持精確壓力或溫度的條件下，其系統(tǒng)所消耗的能源亦可隨馬達(dá)轉(zhuǎn)速改變成幾乎等比例的增減，而達(dá)到節(jié)約能源的目的。
此外，如前述，變頻控制裝置1除了具有控制交流壓縮機(jī)變頻的功能外，對(duì)于其機(jī)組亦提供了降載的功能，此功能可使機(jī)組在遇到非故障性的異常時(shí)，通過(guò)降低機(jī)組性能并提出警告的方式，讓使用者在不跳機(jī)的情況下，能較從容應(yīng)變并進(jìn)行維修。以下特舉例說(shuō)明之。
例一變頻控制裝置3應(yīng)用于壓縮機(jī)排氣定壓時(shí)變頻式壓縮機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)之一是排氣壓力在定壓的條件下，可根據(jù)出口風(fēng)量的變化調(diào)整壓縮機(jī)的馬達(dá)轉(zhuǎn)速，假設(shè)其轉(zhuǎn)速范圍定為1000rpm～3000rpm，則3000rpm即為滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速，此即表示，在正常狀況下，變頻壓縮機(jī)可根據(jù)出口風(fēng)量在1000rpm～3000rpm之間做變速。然而，當(dāng)壓縮機(jī)的進(jìn)氣壓力因系統(tǒng)不正常原因使壓縮機(jī)滿(mǎn)載在3000rpm而使其負(fù)載電流過(guò)高時(shí)，一般目前現(xiàn)有的壓縮機(jī)均以跳機(jī)做為因應(yīng)，直到系統(tǒng)恢復(fù)正常時(shí)方可再次開(kāi)機(jī)。但是由于系統(tǒng)進(jìn)氣壓力變化并非壓縮機(jī)本身的故障所引起，并不需要立即停機(jī)，因此，本發(fā)明變頻控制裝置3更設(shè)計(jì)有一降載功能，其可根據(jù)壓縮機(jī)進(jìn)氣端壓力的變化，利用一進(jìn)氣壓力傳感器感測(cè)壓力并回傳一回授信號(hào)給變頻控制裝置3，PID控制器比照預(yù)先設(shè)定的參數(shù)與回授信號(hào)的差別，并產(chǎn)生一控制信號(hào)去降低壓縮機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，例如使其轉(zhuǎn)速范圍從1000rpm～3000rpm調(diào)整到1000rpm～2800rpm，且此被降低的最高轉(zhuǎn)速可視進(jìn)氣壓力變化做定值或機(jī)動(dòng)性調(diào)整。因此，由于馬達(dá)轉(zhuǎn)速被降低后，負(fù)載電流亦將隨之降低，從而可避免因進(jìn)氣壓力變化所造成的電流過(guò)高。除非在降低轉(zhuǎn)速后，系統(tǒng)進(jìn)氣壓力值變化實(shí)在太大，則令壓縮機(jī)在變化最大值(即進(jìn)氣壓力與標(biāo)準(zhǔn)值相差達(dá)最大設(shè)定值)時(shí)才跳機(jī)，小于此最大值時(shí)，仍可在一較低轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)最高轉(zhuǎn)速之間做機(jī)動(dòng)性控制，并在降低最高轉(zhuǎn)速的同時(shí)，送出警告信號(hào)提醒使用者。
例二變頻控制裝置3使用于冰水機(jī)出口定溫時(shí)冰水機(jī)是使用制冷壓縮機(jī)壓縮制冷劑，并經(jīng)過(guò)冷凝器將制冷劑冷卻液化后，再經(jīng)過(guò)膨脹閥至蒸發(fā)器，而在蒸發(fā)器內(nèi)讓制冷劑與水或其他介質(zhì)做熱交換，然后再將此冷卻后的冰水送至需進(jìn)行空調(diào)或冷卻的場(chǎng)合。且不論是變頻冰水機(jī)或變頻空調(diào)機(jī)，均是采用固定某一運(yùn)轉(zhuǎn)值，例如冰水出口溫度或氣體出口溫度固定的方式，然后再根據(jù)此運(yùn)轉(zhuǎn)值來(lái)做變頻。同前述，假設(shè)變頻壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速為1000rpm～3000rpm，則制冷壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速可在1000rpm～3000rpm之間，視冰水溫度的變化做自動(dòng)增減。然而，由于冷凝需使用外界冷卻水或空氣來(lái)做冷卻，當(dāng)冷凝器積垢使冷卻水空氣溫度升高時(shí)，冷凝溫度也會(huì)跟著提高，冷凝溫度提高將使壓力升高，而使制冷壓縮機(jī)出口溫度升高，當(dāng)溫度升高至某一定值之后，為保護(hù)壓縮機(jī)，目前的作法都是使壓縮機(jī)跳機(jī)。但是冷凝器積垢卻不是壓縮機(jī)本身故障所引起，并不需要因此而立即停機(jī)。所以，由本發(fā)明的變頻控制裝置3，可根據(jù)壓縮機(jī)出口的排氣溫度，利用一溫度傳感器將感測(cè)到的溫度轉(zhuǎn)成一回授信號(hào)后回傳給變頻控制裝置3，使其比照預(yù)先輸入的參數(shù)后，產(chǎn)生一控制信號(hào)去降低壓縮機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，并將其轉(zhuǎn)速調(diào)整至1000rpm～2800rpm，且此最高轉(zhuǎn)速可視排氣溫度或壓力做定值或機(jī)動(dòng)性的調(diào)整。由于降低轉(zhuǎn)速之后，馬達(dá)的負(fù)載電流亦隨之降低，且出口的制冷劑量會(huì)減少，因此冷凝壓力或冷凝溫度將可降低。除非冷凝壓力或冷凝溫度仍不斷升高至某一更高的值，才令系統(tǒng)跳機(jī)。
同樣地，當(dāng)變頻控制裝置3使用在變頻熱泵時(shí)，則可以冷凝器熱水或熱空氣出口溫度為基準(zhǔn)，并以其他異常狀況做為降最高轉(zhuǎn)速的參考值。
因此，變頻控制裝置3利用降最高轉(zhuǎn)速以降低滿(mǎn)載或其他特性的功能，均是使變頻驅(qū)動(dòng)的機(jī)組，在以某一輸出特性為基準(zhǔn)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，如果遇上異常狀況，而此異常狀況并非來(lái)自壓縮機(jī)本身，且是使變頻機(jī)組能靠降低最高轉(zhuǎn)速來(lái)獲得緩解，則可根據(jù)使用者需求，依預(yù)先設(shè)定參數(shù)，選擇某些異常狀況為標(biāo)的以做為降最高轉(zhuǎn)速的功能，待情況更嚴(yán)重時(shí)才跳機(jī)。
此外，變頻控制裝置3的降最高轉(zhuǎn)速功能雖具有可能降低變頻機(jī)組在正常情況下滿(mǎn)載的特性，但是可提供使用者更長(zhǎng)的異常反應(yīng)處理時(shí)間。以空調(diào)系統(tǒng)的變頻主機(jī)而言，當(dāng)系統(tǒng)因異常發(fā)生導(dǎo)致降載而使溫度升高，總比因系統(tǒng)跳機(jī)而致使辦公室變成大烤箱來(lái)的好。
再者，本發(fā)明之變頻控制裝置3已經(jīng)被實(shí)現(xiàn)，且可被實(shí)際應(yīng)用在傳統(tǒng)壓縮機(jī)上，以下將列舉變頻控制裝置3針對(duì)不同應(yīng)用范例時(shí)所做的內(nèi)部設(shè)定。
(一)應(yīng)用于螺旋式空壓機(jī)時(shí)1.SV7.00----空壓機(jī)將輸出定壓于7Kg/cm2G 14.SRC2---LED顯示回授的壓力值15.L-Hz0---變頻器最低頻率值16.HIP10.5---空壓機(jī)將于7.5Kg/cm2G空車(chē)17.SSR16---壓力傳送器規(guī)格0～16Kg/cm2G18.LOAD0---進(jìn)氣壓力為大氣壓19.L-HI0---不使用降載20.IDP0---當(dāng)L-HI設(shè)為0時(shí)，不使用本設(shè)定值21.T120---按停止鍵之后20秒停機(jī)22.T220---按起動(dòng)鍵之后先空車(chē)20秒23.T3300---空車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)超過(guò)300秒則自動(dòng)停車(chē)24.T40---不檢測(cè)油壓25.T510---失水開(kāi)關(guān)超過(guò)10秒未被激發(fā)即跳機(jī)26.T6300---進(jìn)氣壓降開(kāi)關(guān)動(dòng)作超過(guò)300秒跳機(jī)27.TC90---壓縮機(jī)排氣溫度超過(guò)90℃跳機(jī)28.TCBA0---不預(yù)設(shè)溫度補(bǔ)正29.AOUT100---輸出電壓100％30.TC-R100---溫度回授100％31.YUNN0---壓縮機(jī)應(yīng)用軟件(二)應(yīng)用于氣體增壓機(jī)時(shí)1.SV15.00---增壓機(jī)輸出定壓于15Kg/cm2G2.～15.參數(shù)同(一)16.HIP11.0---增壓機(jī)將于16Kg/cm2G空車(chē)
17.SSR16---壓力傳送器規(guī)格0-16Kg/cm218.LOAD6.0---進(jìn)氣壓力為6Kg/cm2G19.L-HI2.0---降載至比6Kg/cm2G低2Kg/cm2G跳機(jī)20.IDP1---進(jìn)氣壓力低于6Kg/cm2G21.～23.同(一)24.T45---油壓5秒內(nèi)低于設(shè)定值則跳機(jī)25.26.同(一)27.TC140---壓縮機(jī)排氣溫度超過(guò)140℃跳機(jī)28.～31.同(一)(三)應(yīng)用于冰水機(jī)時(shí)1.SV6.00冰水出口定溫于6℃2.～13.參數(shù)同(一)14.SRC4---LED顯示回授冰水溫度15.同(一)16.HIP12---冰水機(jī)將于4℃空車(chē)17.SSR0---未使用壓力傳送器18.LOAD4---進(jìn)氣壓力為4Kg/cm2G19.L-HI3---降載至比4Kg/cm2G低3Kg/cm2G跳機(jī)20.IDP1---進(jìn)氣壓力低于4Kg/cm2G開(kāi)始降載21.～23.同(一)24.T45---油壓5秒內(nèi)低于設(shè)定值則跳機(jī)25.26.同(一)27.TC110---壓縮機(jī)排氣溫度超過(guò)110℃跳機(jī)28.～30.同(一)31.YUNN1---冰水機(jī)應(yīng)用軟件綜上所述，本發(fā)明之變頻控制裝置3通過(guò)將一復(fù)合式PID控制器與一具有壓縮機(jī)所需的各種控制功能的邏輯控制器結(jié)合在一起并內(nèi)置在一單晶片內(nèi)，不但具有精度高、反應(yīng)快及產(chǎn)品可靠的特性，而且變頻控制裝置3可根據(jù)受控系統(tǒng)的回授信號(hào)來(lái)控制變頻器的輸出頻率而改變受控系統(tǒng)的壓縮機(jī)的馬達(dá)轉(zhuǎn)速，達(dá)到精確控制壓力或溫度等目的，而且其精確度可依使用需求做調(diào)整。同時(shí)由于馬達(dá)轉(zhuǎn)速的改變，在維持精確壓力或溫度的條件下，系統(tǒng)所消耗的能源亦可隨轉(zhuǎn)速改變成幾乎等比例的增減，而達(dá)到節(jié)約能源的目的。此外，利用變頻控制裝置3的降載功能，使機(jī)組在遇到非故障性的異常時(shí)，可先降低機(jī)組性能及轉(zhuǎn)速并提出警告，以便使用者在不跳機(jī)的情況下能較從容地應(yīng)變。
權(quán)利要求
1.一種壓縮機(jī)變頻控制裝置，其中該壓縮機(jī)是一交流壓縮機(jī)，其與一變頻器連接，并由該變頻器的輸出頻率控制其馬達(dá)轉(zhuǎn)速，其特征在于該壓縮機(jī)變頻控制裝置是結(jié)合一運(yùn)算器及一邏輯控制器，用以控制該變頻器及壓縮機(jī)，以根據(jù)壓縮機(jī)的回授信號(hào)控制變頻器的輸出頻率相對(duì)變頻，而適時(shí)改變壓縮機(jī)的馬達(dá)轉(zhuǎn)速。
2.如權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)變頻控制裝置，其特征在于該運(yùn)算器是用以接收來(lái)自壓縮機(jī)的回授信號(hào)，并將該回授信號(hào)與一預(yù)設(shè)的期望值進(jìn)行比較運(yùn)算，以輸出一控制信號(hào)控制該變頻器相對(duì)改變其輸出頻率，而使壓縮機(jī)的馬達(dá)轉(zhuǎn)速達(dá)到該期望值，且該邏輯控制器包含有各種壓縮機(jī)所需的控制邏輯功能，用以檢測(cè)衡量壓縮機(jī)的各種狀態(tài)以適時(shí)控制壓縮機(jī)的動(dòng)作。
3.如權(quán)利要求2所述的壓縮機(jī)變頻控制裝置，其特征在于該運(yùn)算器是一復(fù)合式比例-積分-微分控制器。
4.如權(quán)利要求3所述的壓縮機(jī)變頻控制裝置，其特征在于該運(yùn)算器及邏輯控制器可以軟件方式實(shí)現(xiàn)。
5.如權(quán)利要求3所述的壓縮機(jī)變頻控制裝置，其特征在于該運(yùn)算器及邏輯控制器可以硬件方式實(shí)現(xiàn)。
6.如權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)變頻控制裝置，其特征在于還可在該壓縮機(jī)變頻控制裝置的運(yùn)算器中預(yù)設(shè)一較低轉(zhuǎn)速，使得當(dāng)壓縮機(jī)因?yàn)榉潜旧砉收闲缘漠惓６鴿M(mǎn)載在最高轉(zhuǎn)速并使其負(fù)載電流過(guò)高時(shí)，令該運(yùn)算器發(fā)出一控制信號(hào)將壓縮機(jī)的最高轉(zhuǎn)速設(shè)為該較低轉(zhuǎn)速，而使壓縮機(jī)的負(fù)載電流可隨之降低。
7.如權(quán)利要求6所述的壓縮機(jī)變頻控制裝置，其特征在于該較低轉(zhuǎn)速可視壓縮機(jī)的排氣溫度或壓力做定值或機(jī)動(dòng)性的調(diào)整。
全文摘要
一種壓縮機(jī)變頻控制裝置，該壓縮機(jī)是一交流壓縮機(jī)并與一變頻器連接，以由變頻器的輸出頻率控制其馬達(dá)轉(zhuǎn)速，特別是，該壓縮機(jī)變頻控制裝置是結(jié)合一運(yùn)算器及一邏輯控制器，用以控制該變頻器及壓縮機(jī)，并根據(jù)壓縮機(jī)的回授信號(hào)控制變頻器的輸出頻率相對(duì)變頻而適時(shí)改變壓縮機(jī)的馬達(dá)轉(zhuǎn)速。
文檔編號(hào)F04B49/06GK1464196SQ0212476
公開(kāi)日2003年12月31日 申請(qǐng)日期2002年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月24日
發(fā)明者呂明德 申請(qǐng)人:呂明德