DE69318627T2

DE69318627T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Klimaanlage mit einer Solarzelle

Info

Publication number: DE69318627T2
Application number: DE69318627T
Authority: DE
Inventors: Kenichi Ora-Gun Gunma-Ken Koga; Yoshihiro Ora-Gun Gunma-Ken Nakamura; Kazuo Gunma-Ken Ogura; Keigo Oizumi-Machi Ora-Gun Gunma-Ken Onizuka; Shigeharu 1510 Ryumai Ota-Shi Gunma-Ken Sasaki; Hisashi Ora-Gun Gunma-Ken Tokizaki
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1992-06-26
Filing date: 1993-06-24
Publication date: 1999-01-14
Anticipated expiration: 2013-06-25
Also published as: BR9302658A; CN1081244A; US5375429A; EP0576280B1; MY110370A; KR940000820A; EP0576280A2; DE69318627D1; CA2096458A1; CA2096458C; EP0576280A3; KR0129167B1; JPH0674522A; SG42934A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Klimaanlage, die elektrischen Strom aus einer Solarzelle/Solarzellen als Betriebsstrom nutzt und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln der Klimaanlage.
Eine herkömmliche Klimaanlage unter Verwendung von Solarzellen ist im japanischen Gebrauchsmuster mit der Veröffentlichungsnummer 61-4174/1986 offenbart. Die Klimaanlage nutzt die Leistungsabgabe der Solarzellen als Stromversorgung, wenn das Wetter gut und die Leistungsabgabe groß ist und die Klimaanlage nutzt Wechselstrom aus einer kommerziellen Wechselstromversorgung, wenn das Wetter "regnerisch" oder "bewölkt" ist und die Leistungsabgabe der Solarzelle gering ist.
In der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 4174262 wird ein Gerät zur Anpassung einer Klimaanlage zur Aufnahme von Strom aus einer Solarzelle zusätzlich zu Strom aus einer kommerziellen Stromquelle beschrieben.
Die Druckschrift US-A-4750102 beschreibt ein Stromumrichtungsgerät, das konstruiert wurde, damit es durch ein Gleichstrom-Wechselstromumkehrmittel einen in einer Klimaanlage oder dergleichen verwendeten Wechselstrommotor bei einer variablen Geschwindigkeit betreibt. Das Gerät mischt einen von einer Solaranlage gelieferten Gleichstrom mit einem durch Gleichrichten eines kommerziellen Wechselstroms erhaltenen Gleichstrom. Der gemischte Strom wird dann durch einen Umrichter (Inverter) in Wechselstrom umgewandelt und in einen Verbraucher wie den Motor der Klimaanlage eingespeist. Durch die Solaranlage erzeugte überschüssige Leistung wird in Netzwechselstrom regeneriert.
Die Solarzellen wurden für die herkömmlichen Klimaanlagen nicht zufriedenstellend genutzt, da sie nicht für eine Verwendung konstruiert sind, wenn ihre Leistungsabgabe geringer ist als ein vorbestimmter Wert. Der für die Klimaanlage nötige elektrische Strom kann durch Erhöhen der Fläche oder Größe der Solarzelle gesichert werden, wenn ihre Leistung gering ist, im Falle daß es regnerisch oder bewölkt ist. Das Problem ist jedoch, daß durch die vergrößerte Fläche der Solarzelle überschüssiger Strom erzeugt werden kann, wenn das Wetter schön ist.
Außerdem wird der optimale Betriebspunkt der Solarzelle, der sich mit der Intensität der Sonnenstrahlung verändert, nicht ausgenutzt und die Betriebseffizienz der Solarzelle kann beeinträchtigt sein, wenn der optimale Betriebspunkt nicht ausgenutzt wird.
Wenn der Klimatisierungsbetrieb nicht gebraucht wird oder wenn sich in einem klimatisierten Raum kein Benutzer aufhält, wird die Solarzelle nicht genutzt und dies verkleinert den Nutzungsfaktor der Solarzelle.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Verbesserung des Regelbetriebs einer Klimaanlage zur Verfügung zu stellen, so daß eine Solarzelle/Solarzellen effektiv genutzt werden können.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Verbesserung zur Verfügung zu stellen, die den von einer Solarzelle/Solarzellen zugeführten Gleichstrom von einem überschüssigen auf einen vorbestimmten Wert regeln kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Verbesserung zur Verfügung zu stellen, die den von einem Gleichstromversorgungsbus zur Klimaanlage zugeführten Gleichstrom steuern kann, so daß der maximale Strom der Klimaanlage zur Solarzelle so gewählt werden kann, daß er einen bestimmten Wert aufweist.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Verbesserung der Klimaanlage zur Verfügung zu stellen, die deren Größe und Kosten reduzieren kann.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Verfügung zum Steuern einer Klimaanlage mit einer Vielzahl von mit einem Gleichstrom versorgten Klimageräten, wobei der Gleichstrom durch Gleichrichten eines Wechselstroms in Kombination mit dem durch mindestens eine Einzelsolarzelle erzeugten Gleichstrom erhalten wird, wobei jedes der Klimageräte einen Kältemittelverdichter aufweist, worin das Verfahren die Schritte umfaßt:
Anschließen der Klimageräte an die Solarzelle mittels eines Gleichstromzufuhrbuses in dem Klimaanlagensystem und Steuern des von der mindestens einen Einzelsolarzelle zu den Verdichtern der Klimageräte gelieferten Gleichstroms, so daß der Gleichstrom auf oder unter einem vorbestimmten Wert gehalten wird.
Es kann ein Umrichter (Konverter) verwendet werden, um die Spannung des von der Solarzelle zur Klimaanlage zugeführten Gleichstroms zu verändern, so daß die Werte des Gleichstroms maximiert werden können.
Die Zufuhr von Gleichstrom von der Solarzelle kann gestoppt werden, wenn die Spannung des Gleichstroms von der Solarzelle geringer ist als eine vorbestimmte Spannung.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein Gerät zum Steuern eines Klimaanlagensystems zur Verfügung mit einer Vielzahl von mit einem Gleichstrom versorgten Klimageräten, wobei der Gleichstrom durch Gleichrichten eines Wechselstroms in Verbindung mit dem durch mindestens eine Einzelsolarzelle erzeugten Gleichstrom erhalten wird, wobei jedes der Klimageräte einen Kältemittelverdichter aufweist, um einen Kältekreislauf zur Verfügung zu stellen, worin das Gerät umfaßt: einen Gleichstromversorgungsbus zum Verbinden des durch die Solarzelle erzeugten Gleichstroms mit den Klimageräten, und Mittel zum Verhindern, daß von der Solarzelle zu den Kompressoren zugeführter Gleichstrom einen vorbestimmten Wert übersteigt, worin das Mittel eine Vorrichtung zum Ändern des von der Solarzelle zu den Kompressoren zugeführten maximalen Gleichstroms aufweist.
In den Geräten ist die Solarzelle in eine Vielzahl von Solarzellenplatten aufgeteilt, deren jede mit der Gleichstromversorgung verbunden ist.
Da die Anordnung so ist, daß der von der Solarzelle erzeugte Gleichstrom über den gemeinsamen Stromversorgungsbus durch das Verfahren zur Steuerung von Klimageräten zu einer Vielzahl von Klimageräten zugeführt wird, wird der von der Solarzelle erzeugte Strom zur Nutzung verteilt, wenn die Anzahl der Klimageräte in Betrieb groß ist und der von der Solarzelle erzeugte Strom wird von den Klimageräten in Betrieb verbraucht, wenn die Anzahl der Klimageräte in Betrieb klein ist. Daher wird der von der Solarzelle erzeugte Strom zu jeder Zeit genutzt.
Wenn der Konverter verwendet wird, um die Spannung des von der Solarzelle erzeugten Gleichstroms zu erhöhen, wird die Spannung so reguliert, daß der Gleichstrom maximiert wird. Folglich läßt man die Solarzelle an einem Betriebspunkt Energie erzeugen, an dem maximale Effizienz zu jeder Zeit erreicht wird.
Da eine Verfahrensweise zur Verfügung gestellt wird, bei der nur der von der Solarzelle erzeugte Gleichstrom zu Antriebszwecken genutzt wird, kann eine Vorklimatisierung vor dem Klimatisieren eines Raums durchgeführt werden, ohne Netzwechselstrom zu verwenden.
Da die Solarzelle in eine Vielzahl von Solarzellplatten aufgeteilt ist, ergibt sich eine größere Freiheit bei ihrer Installation.
Fig. 1 stellt ein schematisches Diagramm einer Klimaanlage mit einer Raumeinheit und einer Außeneinheit in einer Ausführungsform der Erfindung dar,
Fig. 2 stellt ein Diagramm eines Kältekreislaufs der Klimaanlage dar,
Fig. 3 stellt ein Blockdiagramm eines Hauptteils eines elektrischen Schaltkreises einer Raumeinheit dar,
Fig. 4 stellt ein Diagramm eines Hauptteils eines elektrischen Schaltkreises einer Außeneinheit dar,
Fig. 5 stellt ein elektrisches Schaltdiagramm eines mit einer Solarzelle verbundenen Filterkreises dar,
Fig. 6 stellt ein elektrisches Schaltdiagramm eines in Fig. 4 gezeigten Verstärkertransformators dar,
Fig. 7 stellt ein elektrisches Schaltdiagramm eines in Fig. 4 gezeigten Regelkreises dar,
Fig. 8 stellt ein elektrisches Schaltdiagramm eines Voltspannung/Frequenz-Umrichterkreises dar,
Fig. 9 stellt ein elektrisches Schaltdiagramm eines Detektionskreises für abnormale Spannung dar,
Fig. 10 stellt ein elektrisches Schaltdiagramm eines Antriebskreises dar,
Fig. 11 stellt ein Diagramm des Verhältnisses der von einem Außengebläse ausgebenen Luftmengen dar,
Fig. 12 stellt ein Diagramm eines Verfahrens zum Erreichen maximaler Leistung aus der Solarzelle dar,
Fig. 13 stellt ein Wellenformdiagramm des von einem Mikrocomputer auf den Antriebskreis aufgegebenen Signals dar,
Fig. 14 stellt ein Wellenformdiagramm eines Signals zum Steuern von EIN/AUS des FET dar,
Fig. 15 stellt ein Diagramm eines Verfahrens zum Bestimmen der Frequenz einer dreiphasigen Pseudosinuswelle dar,
Fig. 16 stellt ein Diagramm eines Verfahrens zum Antreiben eines Kompressors durch die Leistungsabgabe der Solarzelle dar,
Fig. 17 stellt ein Diagramm eines Systems mit drei Klimageräten und drei Solarzellen gemäß der vorliegenden Erfindung dar,
Fig. 18 stellt ein Diagramm eines Verfahrens zum Regulieren der Leistungseingabe der Solarzelle auf einen vorbestimmten Wert dar, und
Fig. 19 stellt ein elektrisches Schaltdiagramm des Hauptteils eines Gleichstrom-/Gleichstromumrichters gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung dar.
In Fig. 1 ist eine Außeneinheit 1 mit einer Raumeinheit 5 über Kühlrohre 2, 3, die einen Kältekreislauf ausbilden und Signal-/Stromleitungen 4 verbunden. Ferner führt ein Stromzufuhrstecker 6 Wechselstrom von einer Wechselstromnetzversorgung zu der Raumeinheit 5 zu und eine Gleichstromleitung 7 führt den von einer Solarzlle 8 erzeugten Gleichstrom der Außeneinheit 1 zu.
In diesem Fall erhält die Raumeinheit 5 ein drahtloses Steuersignal von einer Fernsteuerung (nicht gezeigt), um die Klimaanlage zu betreiben.
In Fig. 2 bilden ein Kältemittelkompressor 9, ein Vierwegeselektorventil 10, ein Außenwärmetauscher 11, Filter 12, 14, eine Expansionsvorrichtung 13, beispielsweise, ein elektrisches Expansionsventil, ein Innenwärmetauscher 15, ein Schalldämpfer 16 und ein Akkumulator 17 in Form eines ringförmigen Kältemittelrohrs eine Kältekreislauf.
Ferner bildet ein Magnetschalterventil 18, wenn es öffnet einen Kältemittelumleitungskreislauf. Ein Gebläse 19 wird verwendet, um mit einem Propellerventilator Luft zum Außenwärmetauscher 11 zu schicken und ein Gebläse 20 wird verwendet, um mit einem Querstromventilator Luft zum Raumwärmetauscher 15 zu schicken.
Ein vom Kompressor 9 abgegebenes Hochtemperaturhochdruckkältemittel fließt während des Kühlvorgangs in die Richtung einer durchgezogenen Pfeillinie (Fig. 2) und der Außenwärmetauscher 11 dient als Kondensator, während der Raumwärmetauscher 15 als Verdampfer dient. Der Raumwärmetauscher 15 wird auf diese Weise zum Kühlen eines zu klimatisierenden Raums verwendet.
Ein vom Kompressor 9 abgegebenes Hochtemperaturhochdruckkältemittel fließt während des Heizvorgangs in die Richtung einer gepunkteten Pfeillinie und der Raumwärmetauscher 15 dient als Kondensator, während der Außenwärmetauscher 11 als Verdampfer dient. Der Raumwärmetauscher 15 wird auf diese Weise zum Heizen eines zu klimatisierenden Raums verwendet.
Wenn das Magnetventil 18 zur Zeit des Abtaubetriebs öffnet, während das Kältemittel beim Heizvorgang fließt, fließt das Kältemittel wie mit der Pfeillinie (durchgezogen mit Punkt) angegeben. Mit anderen Worten, ein Teil des vom Kompressor 9 abgegebenen Hochtemperaturhochdruckkältemittels wird veranlaßt, in den Außenwärmetauscher 11 zu laufen, der als Verdampfer dient, um die Temperatur des Außenwärmetauschers 11 zu erhöhen, so daß der Vorgang des Abtauens des Außenwärmetauschers 11 ausgeführt wird.
In Fig. 3 arbeitet ein Mikroprozessor 21 (ein Mikrocomputer 87C196MC von Intel mit einem gespeicherten Programm) auf Basis des in seinem internen ROM gespeicherten Programms, um die Klimaanlage zu steuern. Nach Empfang des Steuersignals und des von einer Fernsteuerung 23 über eine Signalempfängereinheit gelieferten Raumtemperaturwerts, der von einem Raumtemperatursensor 24 gemessenen Ansauglufttemperatur des Raumwärmetauschers 15 und der von einem Wärmetauschertemperatursensor 25 gemessenen Temperatur des Raumwärmetauschers 15, steuert der Mikroprozessor 21 die vom Gebläse 20 geschickte Luftmenge (Upm eines Ventilatormotors) und einen Rotationswinkel eines Motors 28, das heißt, einen Auslaßwinkel für von der Inneneinheit 5 abgegebene Luft. Außerdem berechnet der Mikroprozessor 21 die für den zu klimatisierenden Raum erforderliche Kühlkapazität und gibt an eine Signallinie 4 ein Signal zum Anzeigen der Kühlkapazität über Serienschaltungen 26, 27 ab, die Schaltkreise zum Modulieren des Signals ausgedrückt durch H/L-Spannung mit einer bestimmten Baudrate darstellen und solche zum Demodulieren des Signals derselben Art wie es von der Außeneinheit übertragen wird.
Die Signallinie 4 umfaßt eine exklusive Stromlinie P, eine exklusive Signallinie S und eine gemeinsame Strom-Signallinie G. In diesem Fall wird die Serienschaltung 27 verwendet, um eine Signallinie mit der gemeinsamen Linie G zu verbinden.
Ein Leistungsrelais 30 besitzt einen Kontakt und das Schalten des Kontakts wird durch den Output des Mikrocomputers 21 über einen Treiber 29 gesteuert. Wenn der Kontakt den Kreis schließt, wird der durch den Stecker 6 erhaltene Wechselstrom den Anschlüssen 31 zugeführt. Ein Motorantriebskreis besitzt sechs Leistungsschaltelemente, die in Form einer dreiphasigen Brücke verbunden sind. Jedes der Schaltelemente wird gemäß dem Signal vom Mikrocomputer 21 an-/ausgeschaltet, um die Rotation eines Gleichstromventilatormotors zu steuern. In Hinblick auf den Signaloutput vom Mikrocomputer, wird ein Rotationswinkel eines Rotors berechnet aus der Variation der in der nicht mit Energie versorgten Statorwindung des Gleichstromventilatormotors erzeugten Induktionsspannung, um den Signaloutput ausgehend vom Rotationswinkel zu erhalten. (siehe US-Patent 4,495,450)
Eine Stromversorgungskonsole 34 weist eine Stromsicherung 35, einen Gleichrichterschaltkreis 36, einen Stromversorgungsschaltkreis 37 zum Antreiben des Gleichstromventilatormotors und einen Stromversorgungssteuerschaltkreis für den Mikrocomputer 21 auf.
In Fig. 4, daß den Hauptteil eines elektrischen Schaltkreises in der Außeneinheit 1 von Fig. 1 darstellt, sind Anschlüsse 39 über Signallinien mit den Anschlüssen 31 von Fig. 3 in der Weise verbunden, daß sie den jeweiligen Anschlußnummern der letzteren entsprechen.
Es ist ein Regelschaltkreis 40 für einen Gleichstrom-/Gleichstromumrichter vorgesehen. Nachdem die Spannung des von der Solarzelle 8 erzeugten Gleichstroms mittels eines Schaltelements (MOSFET) 41 und eines Verstärkertransformators 42 erhöht wurde, wird der Gleichstrom dem Gleichstrombereich eines Inverters zugeführt.
Ein Wechselschalter 43 besitzt zwei ineinandergreifende Kontakte. Der Wechselschalter 43 wird betätigt, um zwischen einem Fall zu wählen, wo die Solarzelle 8 mit einem Filterkreis 44 verbunden ist und einem Fall der geöffneten Solarzelle 8.
In Fig. 5, die den Filterkreis 44 darstellt, sind spannungsabhängige Widerstände (Varistoren) 45, 46, ein Arrester 47, eine Diode 48 vorgesehen, um den Rückfluß von Strom zur Solarzelle 8 zu verhindern. Es sind Kondensatoren 49 bis 51, 53, 54, 56 bis 58 als Rauschabsorber, Drosselspulen 52, 55 als Rauschfilter, ein ausgleichender elektrolytischer Kondensator 59, ein Gleichstromdetektor 60 zum Messen von Gleichstrom (unter Verwendung eines Hallelements) ohne einen Ableitungswiderstand vorgesehen. Der auf diese Weise gemessene Gleichstrom wird von Anschlüssen 65 zum Regelschaltkreis 40 zugeführt. Ferner sind Widerstände 61, 62, ein Kondensator 63 zur Stromversorgung des Stromdetektors 60 und ein Kondensator 64 als Rauschabsorber vorgesehen.
Bezugszeichen 66 bezeichnet Anschlüsse zum Abgeben einer Anschlußsspannung des Kondensators 59 an den Regelkreis 40.
Fig. 6 zeigt ein spezielles elektrisches Schaltdiagramm mit dem Verstärkertransformator 42, dem Schaltelement 41, einer Diodenbrücke 67 und einem Filterkreis 68 wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Die Schaltelemente 69, 70 werden an/aus geschaltet, Induktionsstrom wird auf der sekundären Seite des Verstärkertransformators 42 erzeugt. Die Induktionsspannung wird einer Vollwellengleichrichtung an der Diodenbrücke 67 unterzogen, bevor sie über den Filterkreis 68 zu Gleichstrom konvertiert wird.
Es werden eine Drosselspule 71 und Kondensatoren 72 bis 75, 77 als Rauschabsorber und ein Rauschfilter 76 verwendet. CF und CV2 bezeichnen Verbindungselemente.
In Fig. 7, die ein spezielles elektrisches Schaltdiagramm des Regelkreises 40 von Fig. 4 zeigt, wird die Spannung, die den Wert des durch die Anschlüsse 65 zugeführten Stroms angibt, über Verbindungsanschlüsse CM zum Mikrocomputer zugeführt, um die Außeneinheit zu steuern.
Ein V/F-Konverterschaltkreis 80 (Spannung/Frequenz) wird zum Umwandeln dar Spannungsagbage vom Verbindungsanschluß 66 (in Fig. 5 gezeigt) in einen Impulszug der Frequenz entsprechend der Spannung verwendet und zum Zuführen des Impulszuges zu einem Transistor 81 und ein Photokoppler 82 ist in der Lage, bei hoher Geschwindigkeit zu arbeiten. Der Output des Photokopplers 82 wird in den Transistoren 83, 84 einer Wellenformierung und Stromverstärkung unterzogen, bevor er zu den Verbindungsanschlüssen CM zugeführt wird. Mit dem so eingesetzten Photokoppler 82 ist der V/F-Konverterschaltkreis 80 von den Verbindungsanschlüssen CM isoliert.
Fig. 8 stellt einen V/F-Konverterschaltkreis 80 dar, in dem ein integrierter Schaltkreis 85 zwei Differentialverstärker aufnimmt und einen Oszillationskreis bildet. Die Oszilla tionsfrequenz ist durch die Spannungsdifferenz zwischen den Anschlüssen Nr. 6 und Nr. 7 bestimmt.
In Fig. 7 ist ein Detektionsschaltkreis 90 für abnormale Spannung verwendet, um ein Signal auf einen Photokoppler 91 aufzubringen, wenn die dem Anschluß CV2 zugeführte Spannung 290 V übersteigt. Der Photokoppler 91 bringt gemäß dem obigen Signal ein Signal auf die Verbindungsanschlüsse CM auf.
Fig. 9 zeigt einen abnormalen Spannungsnachweisschaltkreis, bei dem ein Schaltkreis 92 mit konstantem Spannungsoutput (TL431ACLP) zum Zuführen einer Grundspannung zum Anschluß Nr. 2 eines integrierten Schaltkreises 93 verwendet ist (im selben Schaltkreis wie der integrierte Schaltkreis 85). Die Spannung vom Verbindungsanschluß CV2 wird auf die Widerstände 94, 95 verteilt, bevor sie auf den Anschluß Nr. 3 aufgebracht wird.
In Fig. 7 wird ein FET-Antriebskreis 100 zum Erzeugen eines AN/AUS-Signals (AN/AUS-Signale bei 32 KHz mit variabler AN- Funktion) auf FET 69, 70 entsprechend dem Signal (eine Impulswelle mit einer konstanten Frequenz mit veränderter AN- Funktion) über einen Photokoppler 101 zugeführt.
Der Output des Antriebskreises 100 wird über Widerstände 102, 103 ausgegeben und vom Verbindungsanschluß CF zu den FET 69, 70 zugeführt. Die von den FET 69, 70 zugeführten AN/AUS- Signale sind solche mit zueinander umgekehrtem AN/AUS.
Fig. 10 stellt einen Antriebskreis 100 dar, in dem ein integrierter Schaltkreis 104 (UPC494C) zum Abgeben von AN/AUS- Signalen (32 KHz) zum Antreiben der FET 69, 70 vorgesehen ist, die den Schaltstrom der Anschlüsse Nr. 9 und Nr. 10 bilden. Der Output des Anschlusses Nr. 10 ist der umgekehrte des Anschlusses Nr. 9.
Von Anschluß Nr. 13 wird eine konstante Spannung von +5 V abgegeben und diese Spannung wird im Photokoppler 101 über einen Widerstand 105 geschaltet, so daß die Anschlußspannung eines Kondensators 106 ausgeglichen wird, so daß es einem Signal (einer Impulswellenform mit variabler An-Funktion) aus dem Photokoppler 101 entspricht. Diese Spannung wird zum Anschluß Nr. 16 zugeführt und es wird ein AN/AUS-Signal mit gemäß dieser Spannung angepaßter An-Funktion erzeugt. Die Oszillationsfrequenz wird von einem Widerstand 107 und einem Kondensator 108 zwischen den Anschlüssen Nr. 5 und Nr. 6 eingestellt.
Der Anschluß Nr. 2 wird zum Steuern des Betriebs des integrierten Schaltkreises verwendet und während eine Spannung auf den Anschluß Nr. 2 aufgebracht wird, die einen vorbestimmten Wert (hohe H-Spannung) übersteigt, wird die Abgabefunktion des Signals ausgeführt. Daher wird die Abgabefunktion des Signals gestoppt, wenn ein Verbindungsanschluß 109 den Grundwert erreicht (ungefähr 0 V). Während der Schalter 43 von Fig. 4 auf der Seite zum Freigeben der Solarzelle bleibt, ist der Verbindungsanschluß 109 mit dem Grundwert (0 V) des Filterkreises 44 verbunden und das Potential kommt auf den Grundwert.
Ein Pufferkreis 110 (TSC142CPA) ist zur Stromverstärkung vorgesehen. Der Pufferkreis 110 unterzieht von den Anschlüssen Nr. 9 und Nr. 10 abgegebene AN/AUS-Signale einer Stromverstärkung bis zu einem Wert, bei dem die FET 69, 70 betrieben werden können.
Der so angeordnete Regelkreis 40 überträgt den Abgabestrom der Solarzelle 8 darstellende Spannung zu einem Mikrocomputer 111, führt eine Impulswelle mit einer die Abgabespannung der Solarzelle 8 darstellenden Frequenz über einen integrierten Schaltkreis zum Mikrocomputer 111. Der Regelkreis 40 führt dem Mikrocomputer 111 (797JF von Intel mit einem Programm) auch ein Signal zu, das angibt, ob die zweite Spannung, nachdem der Output des Verstärkertransformators (ein Schalttransformator) 42 gleichgerichtet ist, höher ist als 290 V oder nicht, und verändert die AN-Funktion, wenn FET AN/AUS geschaltet wird, gemäß dem unter PWM-Steuerung vom Mikrocomputer 11 zugeführten Signal, um die zweite Spannung zu regeln.
In Fig. 4 ist ein Rauschfilter 112 für die Stromzufuhr des Regelkreises 40 vorgesehen. Thermistoren 113, 114 messen die Temperatur der Außenluft bzw. die Temperatur des Außenwärmetauschers 11.
Durch Messen der Temperatur der Außenluft steuert der Mikrocomputer 111 Kontakte 115, 116, 117 über ein Relais, um eine durch den Außenventilator 19 abzuschickende Luftmenge zu steuern, indem die Rotationsgeschwindigkeit des Motors (Upm) gesteuert wird. Durch Steuern der Kontakte 115 bis 117 wird die Luftmenge in vier Stufen geregelt, sehr groß, groß, klein und keine (Stop).
Wenn während des Kühlbetriebs die Außenlufttemperatur niedriger als 29ºC wird, wird die Luftmenge auf klein gesetzt, während wenn sie 31ºC oder höher ist, wird die Luftmenge auf groß gestellt. Für eine Umschaltung von groß/klein wird ein Temperaturdifferential von 2ºC gesetzt. Der Kompressor 9 wird gestoppt, wenn die Frequenz des zugeführten dreiphasigen Wechselstroms 0 Hz beträgt.
Entsprechend der Temperatur der Außenluft und der Frequenz des dreiphasigen Wechselstroms wird während des Heizbetriebs die Steuerung wie in Fig. 11 gezeigt ausgeübt. In der Zone ausgehend von der Wärmeaustauschtemperatur, wird die Luftmenge auf klein gestellt, wenn die vom Thermistor 114 gemessene Temperatur des Wärmetauschers 5ºC oder höher ist und sie wird auf keine (Stop) gestellt, wenn seine Temperatur 0 ºC oder weniger beträgt. Für eine Umschaltung von klein/keine (Stop) wird ein Temperaturdifferential von 5ºC gesetzt.
Das Vierwegeventil 10 und das Magnetventil 18 werden durch Steuerung des AN/AUS von Phototrioden 118, 119 entsprechend dem Signal vom Mikrocomputer 111 gesteuert. In diesem Fall wird der Abtaubetrieb nur dann durchgeführt, wenn das Verhältnis zwischen der Temperatur der Außenluft, der des Wärmetauschers und der Maskierungszeit bestimmte Bedingungen erfüllt.
In Fig. 4 wird eine Serienschaltung 120 als Schnittstellenkreis verwendet, um eine Signalübertragung zwischen dem Mikrocomputer in der Raumeinheit und dem Mikrocomputer 111 zu ermöglichen.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird der über den Verbindungsanschluß 39 gegebene einphasige Wechselstrom von 100 V über einen Rauschfilter 121 und einen Reaktor 122 zu einem Gleichrichterkreis 123 zum Durchführen einer Vollwellengleichrichtung zugeführt. Ausgleichende Kondensatoren 124, 125 in Verbindung mit dem Gleichrichterkreis 123 bilden eine Spannungsverdopplergleichrichterschaltung. Folglich kann ein Gleichstrom von ungefähr 280 V erhalten werden.
Der Gleichstrom, der so einer Spannungsverdopplergleichrichtung unterzogen wurde, wird zunächst durch einen Kondensator 127 über einen Rauschfilter 126 ausgeglichen und der resultierende wird dann in eine Inverterschaltung 128 zugeführt. Der Inverterschaltkreis 128 umfaßt sechs Stromschaltelemente (Transistoren, FET, IGST usw.), die in Form einer dreiphasigen Brücke verbunden sind und jedes Schaltelement führt gemäß dem auf Grundlage der PWM-Theorie erhaltenen AN/AUS-Signal AN/AUS-Umschaltungen durch und führt dreiphasigen Wechselstrom mit einer dreiphasigen Pseudosinuswelle dem Kompressor 9 zu (ein dreiphasiger Induktionsmotor). Daher kann die Kapazität (Upm) des Kompressors 9 durch die Frequenz der dreiphasigen Pseudosinuswelle bestimmt werden.
Der Mikrocomputer 111 wird zur Erzeugung eines Signals verwendet, um die dreiphasige Pseudosinuswelle mit der Frequenz entsprechend dem von der Raumeinheit gesendeten Signal zu erhalten. Auf eine Beschreibung des Verfahrens zum Erzeugen eines solchen Signals wird verzichtet, da es nicht besonders eingeschränkt ist, es kann ein bekanntes Verfahren angewendet werden wie es im US-Patent 4,698,774 gezeigt ist.
Bezugszeichen 129 bezeichnet eine Stromsicherung, 130 einen Varistor und 131 einen C. T. (Stromtransformator) zum Messen des Stroms des vom Verbindungsanschluß 39 zugeführten Wechselstroms. Der Output dieses C. T. 131 wird in einem Strommeßkreis 132 in Gleichstromspannung umgewandelt und die Gleichspannung wird vom Mikrocomputer 111 empfangen und zu Steuerungszwecken verwendet.
Der Mikrocomputer 111 korrigiert die Frequenz der dreiphasigen Pseudosinuswelle auf die negative Seite, um zu verhindern, daß der vom C. T. 131 gemessene Strom einen eingestellten Wert, beispielsweise 15 A, übersteigt. Mit anderen Worten, der Mikrocomputer 111 verringert die Frequenz, bis der Strom geringer wird als 15 A, wodurch der vom Verbindungsanschluß 39 zugeführte Wechselstrom niemals 15 A übersteigt.
Bei 133, 134 sind Stromsicherungen gezeigt und eine Stromzufuhrschaltung 135 erzeugt Strom zur Verwendung beim Betrieb des Mikrocomputers 111.
Es ist ein Thermistor 136 angeordnet, um einen Teil des Kompressors 9 zu ermitteln, wo die Temperatur leicht ansteigen kann. Der Mikrocomputer 111 korrigiert die Frequenz der dreiphasigen Pseudosinuswelle auf die negative Seite, um zu ver hindern, daß die Temperatur eine eingestellte Temperatur, beispielsweise 104ºC, übersteigt, wodurch verhindert wird, daß die Temperatur des Kompressors 9 wegen einer Überlastung ansteigt.
Der von der Solarzelle 8 zugeführte Gleichstrom wird zwischen den beiden Enden P, N der Kondensatoren angeschlossen, die zur Spannungsverdoppelungsgleichrichtung 124, 125 verwendet werden, damit sie gleich polarisiert sind.
Der Regelkreis 40 wird dann betrieben, um die Gleichstromabgabe von der Solarzelle 8 herunterzuschalten/zu verstärken auf die Spannungshöhe, die durch die Spannungsverdoppelungsgleichrichtung erhalten wird. Obwohl die Spannung des von der Spannungsverdoppelungsgleichrichtung erhaltenen Gleichstroms theoretisch 280 V (lastfrei) beträgt, beträgt sie ungefähr 250 V in dem Zustand, wo die Last daran angeschlossen ist, wegen des durch die Rauschfilter 121, 126, die Drosselspule (Reaktor) 122, den Gleichrichterkreis 123 und die Kondensatoren 124, 125 eingetretenen Verlusts. Folglich ist es nur nötig, daß der Bereich der zwischen den Anschlüssen P, N zugeführten Spannung 250 V übersteigt. Bedingt durch die Begrenzung, die sich aus der Widerstandsspannung des im Inverterkreis 128 verwendeten Schaltelements ergibt, ist außerdem die Obergrenzspannung der Abgabespannung im Meßkreis für abnormale Spannung auf 290 V gesetzt.
Durch Einstellen der Spannung wie es oben beschrieben ist, kann die Gleichstromabgabe der Solarzelle 8 dem Inverter 128 zugeführt werden und wenn die Spannung sich verringert, weil die Abgabe der Solarzelle ungenügend wird, wird Wechselstrom vom Verbindungsanschluß 39 zugeführt, so daß der Inverter 128 zu jeder Zeit mit dem erforderlichen Strom versorgt wird.
Außerdem ist es allgemein bekannt, daß maximaler Strom durch Betrieb der Solarzelle zur Stromerzeugung am effizientesten Betriebspunkt (Strom und Spannung) zur Verfügung gestellt wird. Mit anderen Worten, ein effizienter Betriebspunkt ist derart, daß der maximale Strom erhalten werden kann, ohne von der Sonnenstrahlungsintensität abzuhängen.
Fig. 12 zeigt ein Diagramm zum Erhalt des durch die Solarzelle erzeugten maximalen Stroms, in dem der Mikrocomputer 111 so konstruiert ist, daß er gemäß dem in seinem ROM gespeicherten Programm betrieben wird. Auf die Beschreibung des vom Mikrocomputer 111 ausgeführten Anfangsprozesses und des Prozesses danach wird verzichtet, da diese den Fachleuten bekannt sind und für den Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich sind. Das Diagramm von Fig. 12 soll den Vorgang des Umschaltens der AN-Funktion der ausgegebenen Impulswellenform vom Mikrocomputer 111 zeigen.
Wie in Fig. 12 gezeigt ist, werden der von Gleichstromdetektor 60 gemessene Strom und der Wert der Spannungsabgabe vom Verbindungsanschluß 66, das heißt der Strom und die Spannung der Solarzelle in Schritt S11 eingegeben.
Gleichstrom P, das ist der von der Solarzelle zum Klimagerät zugeführte Gleichstrom, wird aus den oben beschriebenen Strom und Spannung in Schritt S12 berechnet. Der Wert des Gleichstroms (der Wert des zuvor berechneten Gleichstroms), der schon gespeichert ist, wird vorher auf P0 übertragen. Dementsprechend stellt P0 den Wert des Gleichstroms dar, der zuvor berechnet wurde und P den Wert des diesesmal berechneten Gleichstromwertes.
Anschließend geht das System zum Schritt S13 über, bei dem eine Entscheidung getroffen wird, ob ein Signal vom Nachweisschaltkreis 90 einer abnormalen Spannung existiert. Mit anderen Worten, es wir eine Entscheidung getroffen, ob die zwischen den Anschlüssen P, N aufgebrachte Spannung 290 V übersteigt. Wenn die Anforderungen des Schrittes S13 erfüllt sind, geht das System zum Schritt S 14 über, bei dem das Verhältnis D der AN-Funktion vom derzeitigen Wert um 4% verringert wird, um es bei D = D - 4% neu festzusetzen. Siehe Fig. 13.
In den Schritten S15, S16 werden der zuvor berechnete Gleichstrom P0 und der diesmal berechnete Gleichstrom P verglichen. Wenn P < P0 (wenn die Anforderung bei Schritt S16 erfüllt ist), wird Schritt S18 ausgewählt, bei dem das Verhältnis D der AN-Funktion um 1% auf D = D - 1% verringert wird.
Der Gleichstrom P und der Gleichstrom P0 werden wie oben beschrieben verglichen und das Verhältnis D der AN-Funktion des Impulssignals wird erhöht oder verringert, so daß ein Verhältnis D der AN-Funktion zum Maximieren des aus dem Produkt von Strom und Spannung erhaltenen Gleichstroms automatisch eingestellt wird. Wenn die Anforderung bei Schritt S13 nicht erfüllt ist, werden der Strom und die Spannung erhalten, die den durch die Solarzelle erzeugten Strom maximieren.
Da der Vorgang in Schritt S18 ausgeführt wird, nachdem Schritt S14 vorgenommen wurde, wird derselbe Effekt erhalten wie mit der Ausführung von D = D - 5%, wenn die Anforderung von Schritt S13 erfüllt ist.
Das auf dem Verhältnis D der AN-Funktion basierende Impulssignal des veränderten Impulssignals ist ein Output von einem Anschluß S bei Schritt S19 (Fig. 13). Das Impulssignal wird durch Einstellen der Zeit in Bezug auf das Verhältnis D der AN-Funktion und der AUS-Zeit in einem Zeitschalter erzeugt, und Schalten des Outputs des Anschlusses S von AN (hohe Spannung) zu AUS (niedrige Spannung) und umgekehrt, entsprechend der vom Zeitschalter vorgenommenen Zählung.
Anschließend wird das im Mikrocomputer 111 gespeicherte Programm weiter ausgeführt. Bei dieser Anordnung wird das AN- Funktionsverhältnis des Impulssignals mit einem Zyklus des Programms verändert (gesteuert) oder mit dem vorbestimmten Zeitintervall, das beispielsweise 0,1 bis 1,0 Sekunden betragen kann, wenn die Zeit für einen Zyklus kurz ist.
Das in Fig. 13 gezeigte Signal (z. B. bei ungefähr 2,5 KHz) wird über den Verbindungsanschluß CM und den Photokoppler 101 zum Antriebskreis 100 zugeführt. Fig. 14 zeigt in Bezug auf das so zugeführte Signal erhältliche Signale S, S und diese Signale schalten die FET 69, 70 AN/AUS.
Das Verhältnis D der AN-Funktion wird im Bereich von 0% bis 99% verändert und D wird so reguliert, daß es in den Grenzen von 0% und 99% eingeschlossen ist. Wenn die über den Verbindungsanschluß 66 gegebene Spannung niedriger ist als 85 V oder höher ist als 150 V, dann wird das Verhältnis D der AN- Funktion so reguliert, daß D = 0 ist und die Solarzelle wird durch Stoppen der Oszillation des Antriebskreises 100 geschützt. In diesem Fall kann die Solarzelle einfach durch Einschieben eines Schrittes geschützt werden, bei dem die obige Situation zwischen den Schritten S12 und S13 im Diagramm von Fig. 12 bestimmt wird. Außerdem kann das Verhältnis D der AN-Funktion so reguliert werden, daß verhindert wird, daß der Abgabestrom von der Solarzelle den vorbestimmten Wert (z. B. 6,0 A) übersteigt.
Fig. 15 stellt ein Verfahrensdiagramm dar, das sich von des Diagramms von Fig. 12 fortsetzt, wobei das erstere zum Bestimmen der Frequenz F der dreiphasigen Pseudosinuswelle vorgesehen ist, die dem Kompressor 9 zugeführt wird (Fig. 2).
F0 bezeichnet den Wert der von der Raumeinheit übertragenen Zielfrequenz (Sollwert), F die Frequenz der derzeit dem Kompressor zugeführten Pseudosinuswelle und I den von C. T. 131 gemessenen Strom.
In Fig. 15 werden die Zielfrequenz F0 und der Strom I bei Schritt S20 eingegeben. Anschließend werden bei Schritt S21 das AN/AUS des Schalters oder das Vorhandensein oder Fehlen des Signals bestimmt. Dieser Schalter kann entweder in der Raumeinheit oder der Außeneinheit eingesetzt sein. Wenn der Schalter in der Raumeinheit oder der Fernsteuerung eingesetzt ist, überträgt die Inneneinheit das Signal entsprechend dem AN/AUS, der Mikrocomputer 111 bestimmt nur das Vorhandensein oder Fehlen des Signals.
Dann wird in Schritt S22 eine Entscheidung getroffen, ob der Strom I höher ist als 2,0 A. Mit anderen Worten, es wird eine Entscheidung getroffen, ob der in die Außeneinheit fließende Strom, die so angeordnet sein kann, daß nur der dem Kompressor 9 zugeführte Strom gemessen wird (ohne den von der Solarzelle zugeführten Strom), wenn die Einsetzposition des C. T. 131 verändert ist, höher ist als 2,0 A. In diesem Fall wird ein Differential von 1,0 A für die Konstante 2,0 A eingestellt für einen Fall, wo diese Entscheidung zurückgestellt wird. Wenn diese Anforderung erfüllt ist, wird Schritt S25 ausgewählt.
Wenn diese Entscheidung (Schritt S22) gefallen ist, wird die Konstante 2,0 A zu 1,0 A verändert und die Entscheidung "ja" wird bei Schritt S22 beibehalten, bis der Strom I kleiner wird als 1,0 A. Der Wert 1,0 A stellt den von der Außeneinheit verbrauchten Strom dar, der umfaßt den Betriebsstrom des Mikrocomputers 111 und der Steuerschaltung 40, die für die Zuführung einer Pseudosinuswelle bei 9 Hz nötig ist, was die niedrigste Frequenz zum Betreiben des Kompressors 9 ist.
Mit dieser Entscheidung in Schritt S22 wird der von der Raumeinheit (Verbindungsanschluß 39) zur Außeneinheit zuge führte Strom auf 2,0 A oder weniger gehalten, so daß der von der Solarzelle 8 erzeugte Gleichstrom zu jeder Zeit 100% genutzt wird, das heißt, der Gleichstrom wird hauptsächlich zum Betreiben des Kompressors 9 verwendet.
Die Kapazität des Kompressors 9 wird auf einen solchen Wert gesetzt, daß die Zielfrequenz F0 erfüllt ist wie sie von der Raumeinheit gefordert ist, innerhalb der Grenze der Summe des Stroms von der Solarzelle 8 und 2,0 A Strom.
Die vorliegenden Werte der Frequenz F und der Zielfrequenz F0 werden in den Schritten S23, S24 verglichen und die Frequenz F wird in Schritt S25 verringert oder in Schritt S28 erhöht.
Der untere Grenzwert (F = 9) der Frequenz F wird in den Schritten S26, S27 eingestellt. Folglich wird der Kompressor 9 bei 9 Hz betrieben, wenn F = 9 ist, ungeachtet der in Schritt S22 getroffenen Entscheidung.
Die dreiphasige Pseudosinuswelle der Frequenz F, das ist die in den vorhergehenden Schritten eingestellte Frequenz, wird in Schritt S29 erzeugt. Obwohl in diesem Diagramm von Fig. 15 die untere Grenzfrequenz für den Kompressor 9 auf 9 Hz gesetzt wurde, kann sie auf 0 Hz gesetzt werden. Mit anderen Worten, nur der Output von der Solarzelle 8 kann zum Antreiben des Kompressors 9 verwendet werden. In diesem Fall wird der Strom zur Verwendung beim Betreiben des Mikrocomputers 111, der Steuerschaltung 40 und dergleichen direkt vom Verbindungsanschluß 39 zugeführt (nicht von C. T. 131 gemessen) und der von der Solarzelle 8 erzeugte Strom P (siehe Diagramm von Fig. 12), wird so angeordnet, daß der Wert F in der Weise korrigiert wird, daß er den Strom W (I · Spannung V) nicht übersteigt, der vom Kompressor 9 verbraucht wird, worin die Spannung V durch den Mikrocomputer 111 erhalten werden kann, wenn die Spannung so vorgewählt wurde, daß V/F in Bezug auf die Frequenz konstant ist. (siehe Fig. 16). Gleiche Schritt nummern bezeichnen gleiche Vorgänge in Fig. 15. In diesem Fall stellt V0 die Spannung des von der Solarzelle 8 erzeugten Stroms dar.
Fig. 17 stellt ein System dar, in dem drei Klimageräte und drei Solaranlagen 201 bis 203 installiert sind, wobei die Anzahl der Klimageräte und die der Solaranlagen nicht auf jeweils drei begrenzt ist, jede der Solaranlagen 201 bis 203 weist eine maximale Gleichstromabgabe von 500 W auf. Die Außeneinheiten 1, 205, 206 der Klimageräte sind über einen Gleichstromversorgungsbus 207 (zwei Leitungen) mit den Solarzellenanlagen 201 bis 203 verbunden. Die Raumeinheiten 5, 209 und 210 sind mit entsprechenden Außeneinheiten 1, 205 und 206 verbunden. Mit den Außeneinheiten 1, 205, 206 als Wärmequellen und mit den Raumeinheiten 5, 209, 210 als Verbraucher, werden Luftklimatisierungsvorgänge in entsprechenden Räumen durchgeführt, wo die Raumeinheiten 5, 209 und 210 installiert sind.
Die Außeneinheiten 1, 205, 206 und die Raumeinheiten 5, 209, 210 sind mittels entsprechender Verbindungsleitungen 4, 212, 213 (jede mit drei Leitungen: Gleichstromzufuhrleitung, Signalleitung und allgemeine Leitung) verbunden. Einphasiger Wechselstrom und ein Kontrollsignal werden von den Raumeinheiten 5, 209, 210 zu den Außeneinheiten 1, 205, 206 zugeführt, während das Kontrollsignal von den Außeneinheiten 1, 205, 206 zu den Raumeinheiten 5, 209, 210 zugeführt wird.
Eine Einphasenwechselstromzufuhr 214 (Netzwechselstromversorgung) ist zur Stromversorgung über Wechselstromkabel 215 (zwei Kabel) zu den Raumeinheiten 5, 209, 210 vorgesehen. Die Raumeinheit 5 wird über einen Strombrecher 216 und Wechselstromkabel 217 (zwei Kabel) mit Wechselstrom versorgt, die Raumeinheit 209 wird über einen Strombrecher 218 und Wechselstromkabel 219 (zwei Kabel) mit Wechselstrom versorgt und die Raumeinheit 210 wird über einen Strombrecher 220 und Wechselstromkabel 221 (zwei Kabel) mit Wechselstrom versorgt.
Jedes der so konstruierten Klimageräte führt die Luftklimatisierung mit der gemäß der Größe und Belastung des Raums, der eingestellten Temperatur und der Raumtemperatur geregelten Kapazität aus.
Da die Raum- und Außeneinheiten in der Konstruktion ähnlich sind wie das zuvor genannte Klimagerät, wird auf deren Beschreibung verzichtet.
In Fig. 18 zeigt ein Diagramm einen Fall, wo der eingespeiste Strom von den Solarzellen 201 bis 203 auf einen vorbestimmten Wert (500 W) geregelt wird, wobei der vom Stromdetektor 60 gemessene Strom und die vom Verbindungsanschluß 66 abgegebene Spannungswert (der Strom und die Spannung der Solarzelle) in Schritt S1 eingegeben werden.
Dann wird der von der Solarzelle zur Klimaanlage zugeführte Gleichstrom aus dem Strom und der Spannung in Schritt S2 berechnet. Zu diesem Zeitpunkt wurde der Wert des zuvor berechneten Gleichstroms P des schon gespeicherten Gleichstroms in P0 übertragen. Daher stellt P0 den Wert des zuvor berechneten Gleichstroms dar, während P den Wert des diesmal berechneten Gleichstroms darstellt.
Dann wird Schritt S3 ausgewählt, bei dem eine Entscheidung getroffen wird, ob ein Signal vom Detektionskreis 90 für abnormale Spannung übertragen ist. Mit anderen Worten, es wird entschieden, ob die zwischen den Anschlüssen P und N aufgebrachte Spannung 290 V übersteigt. In Schritt 4, wird eine Entscheidung getroffen, ob der Gleichstrom P größer ist als 500 W. Wenn die Anforderungen in den Schritten S3, S4 erfüllt sind, wird Schritt S5 ausgewählt, bei dem das Verhältnis D der AN-Funktion des Impulssignals um 4% vom der zeitigen Wert verringert wird, um es neu auf D = D - 4% festzusetzen.
Der zuvor berechnete Gleichstrom P0 und der diesmal berechnete Gleichstrom P werden in den Schritten S6 und S7 verglichen. Wenn P > P0 ist (wenn die Anforderung in Schritt S6 erfüllt ist), wird Schritt S8 ausgewählt, in dem das Verhältnis D der AN-Funktion des Impulssignals um 1% erhöht wird, um es auf D = D + 1% festzusetzen. Wenn P < P0 ist (wenn die Anforderung in Schritt S7 erfüllt ist), folgt Schritt S9, bei dem das Verhältnis D der AN-Funktion des Impulssignals um 1% verringert wird, um es auf D = D - 1% festzusetzen.
Der Gleichstrom P und der Gleichstrom P0 werden wie beschrieben verglichen und das Verhältnis D der AN-Funktion des Impulssignals, das den aus dem Produkt von Strom und Spannung erhältlichen Gleichstrom maximiert, wird automatisch durch Erhöhen oder Verringern des Verhältnises D der AN-Funktion des Impulssignals eingestellt. Wenn die Anforderungen in den Schritten S3, S4 nicht erfüllt sind, werden der Strom und die Spannung erhalten, bei denen der von der Solarzelle erzeugte Strom maximiert ist.
Da der Vorgang in Schritt S9 ausgeführt wird, nachdem Schritt S5 vorgenommen wurde, wird derselbe Effekt erhalten wie mit der Ausführung von D = D - 5%, wenn die Anforderung von Schritt S3 oder S4 erfüllt ist.
In Schritt S10 wird das auf dem Verhältnis D der AN-Funktion des geänderten Impulssignals basierende Impulssignal vom Anschluß S abgegeben. Das Impulssignal kann durch Einstellen der Zeit in Bezug auf das Verhältnis D der AN-Funktion und AUS-Zeit in einem Zeitschalter erzeugt werden, und Schalten des Outputs des Anschlusses S von AN (hohe Spannung) zu AUS (niedrige Spannung) und umgekehrt, entsprechend der vom Zeitschalter vorgenommenen Zählung.
Anschließend wird das im Mikrocomputer 111 gespeicherte Programm weiter ausgeführt.
Bei dieser Anordnung arbeitet jedes Klimagerät in der Weise, daß der Output der Solarzelle wie der Solaranlagen 201 bis 203 zu jeder Zeit maximiert wird. Es ist daher möglich, den Betriebspunkt der Solarzelle automatisch zu regulieren, so daß ein maximaler Output verfügbar ist, selbst wenn es regnet oder bewölkt ist.
Indem jedes Klimagerät so gesteuert wird, daß der dabei verbrauchte Output von der Solarzelle auf 500 W bleibt, der ausgehend vom Stromverbrauch der Klimaanlage bei normalem Betrieb (Schritt S4) festgesetzt wurde, und daß die auf den Inverter 128 aufgebrachte Spannung bei 290 V oder darunter bleibt (Schritt S3), wird der von der Solarzelle zur Inverterschaltung zugeführte Gleichstrom im wesentlichen gesteuert. Folglich sollten die Stromkapazität des Gleichstrom/Gleichstromumrichters mit dem Filter 44, 68, FET 69, 70, dem Verstärkertransformator 42 und der Gleichrichterschaltung 67 nur so konstruiert werden, daß sie praktisch 500 W widerstehen. Als Ergebnis daraus kann der Gleichstrom- /Gleichstromumrichter leicht kompakt ausgebildet werden und dies erleichtert ausgeglichene Wärmestrahlung. Gleichzeitig kann der Gleichstrom/Gleichstromumrichter in der Außeneinheit untergebracht werden, ohne daß sie in ihrer äußeren Erscheinung auffällig wird.
Die Verwendung eines Kompressors mit variabler Kapazität macht den Stromverbrauch der Klimaanlage besonders zum Zeitpunkt des Betriebsbeginns größer, macht ihn groß, wenn die Last sich verändert im Falle, daß eine Tür oder ein Fenster geöffnet/geschlossen werden und macht ihn kleiner während des normalen Betriebs, bei dem der Betrieb stabilisiert ist. Der normale Betrieb macht ungefähr 80% des Gesamtbetriebs aus, wobei der Stromverbrauch bei 500 W oder darunter bleibt. Eine Klimanlage mit einem maximalen Stromverbrauch von ungefähr 1500 bis 2000 W, das heißt einer Klimaanlage mit einem größeren maximalen Stromverbrauch, neigt jedoch dazu, selbst bei normalem Betrieb mehr Strom zu verbrauchen.
Wenn das Klimagerät mit der Solarzelle verbunden ist, wird die maximale Strommenge, die von der Solarzelle erzeugt werden soll, wenn das Wetter schön ist, dem Stromverbrauch während des normalen Betriebs angepaßt, so daß verhindert wird, daß die Solarzelle überschüssigen Strom erzeugt. Die Solarzelle kann auf diese Weise effizient genutzt werden. In diesem Fall wird ein Mangel an Strom von der Solarzelle durch Strom aus der Wechselstromversorgung ergänzt.
Es ist daher bevorzugt, die von der Solarzelle zu erzeugende maximale Strommenge mit dem Stromverbrauch während des normalen Betriebs multipliziert mit der Anzahl an Klimageräten zu harmonisieren, wenn eine Vielzahl von Klimageräten mit der Solarzelle verbunden sind. In diesem Fall ergibt sich kein Problem, wenn alle Klimageräte betrieben werden. Wenn nur ein Klimagerät betrieben wird, muß jedoch ein Gleichstrom von 1500 bis 2000 W von der Solarzelle zum Gleichstrom/Gleichstromumrichter zugeführt werden, obwohl der Gleichstrom von 1500 bis 2000 W weniger ist als die von der Solarzelle zu erzeugende maximale Strommenge. Folglich kann der Gleichstrom/Gleichstromumrichter so konstruiert werden, daß er 1500 bis 2000 W widersteht; trotzdem ist es erfindungsgemäß unnötig, den Gleichstrom/Gleichstromumrichter in der Weise zu konstruieren, da der Stromverbrauch während des normalen Betriebs auf 500 W als vorbestimmten Wert begrenzt ist.
Während nur ein Klimagerät betrieben wird, liefert die Solarzelle überschüssigen Strom. Folglich muß ein Klimagerät ausgewählt werden, das mit besonders hoher Wahrscheinlichkeit in Betrieb ist. Wenn nur ein Klimagerät zum Betrieb zugelassen ist, während der Betrieb der anderen Klimageräte ausgesetzt ist, kann der zuvor genannte vorbestimmte Wert von 500 W auf ungefähr 1000 W erhöht werden. Zu diesem Zeitpunkt muß der in dem ausgewählten Klimagerät angebrachte Gleichstrom/Gleichstromumrichter so konstruiert sein, daß er 1000 W widersteht.
Außerdem kann es noch akzeptabel sein, den Gleichstrom- /Gleichstromumrichter so zu konstruieren, daß er dem zuvor genannten vorbestimmten Wert von 500 W widersteht, vorausgesetzt, daß ein Zeitschalter an jedem Klimagerät eingesetzt wird, um die Zeit zu beschränken oder zu verkürzen, während der der vorbestimmte Wert auf ungefähr 1000 W erhöht werden darf, auf einen kurzen Zeitraum von ungefähr einer Stunde nach dem Startzeitpunkt.
Ferner wird aus einem Signal von jedem Klimagerät beurteilt, ob ein weiteres Klimagerät in Betrieb ist. Außerdem kann aus dem Verhältnis zwischen der Spannung und dem Strom des zum Gleichstrom/Gleichstromumrichter zugeführten Gleichstroms beurteilt werden, wenn die Anzahl der Klimageräte gering ist.
Fig. 19 ist ein elektrisches Schaltdiagramm, das einen weiteren Gleichstrom/Gleichstromumrichter als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In Fig. 19 bezeichnet Bezugszeichen 301 einen integrierten Schaltkreis zum Integrieren des vom Anschluß des Mikrocomputers 111 über den Photokoppler zugeführten Impulssignals und Zuführen des resultierenden Signals zu einer PWM-Oszillationsschaltung 302 mittels eines Spannungssignals. Die PWM-Oszillationsschaltung 302 verändert das AN-Funktionsverhältnis auf 0 bis 45% als Reaktion auf das Spannungssignal und führt ein Impulssignal bei 32 KHz zum Gate des FET 303. Während FET 303 an-/ausge schaltet wird, wird Wechselstrom erzeugt auf der sekundären Seite eines Schalttransformators 304 und dieser Wechselstrom wird durch eine Gleichrichterdiode 305 und einen Ausgleichskondensator 306 gleichgerichtet und ausgeglichen, um Wechselstrom zu erhalten. Die Spannung des Wechselstroms wird verstärkt, so daß eine Spannung von mehr als 250 V einschließlich verfügbar ist, selbst wenn die von der Solarzelle erzeugte Strommenge gering ist.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern von Klimaanlagen sind eine Vielzahl von Klimageräten, deren jedes vom Wechselstrom von einer Wechselstromquelle versorgt wird, mittels eines Gleichstromversorgungsbuses aus einem einzigen System mit einer Solarzelle verbunden, wobei jedes Klimaagerät als eigenen Betriebsstrom Gleichstrom nutzt, der durch Gleichrichten des Wechselstroms erhalten wurde in Kombination mit dem von der Solarzelle zugeführten Gleichstrom über den Gleichstromversorgungsbus. Der vom Gleichstromversorgungsbus zugeführte Gleichstrom wird gesteuert, um zu verhindern, daß der von der Solarzelle zugeführte Gleichstrom einen vorbestimmten Wert übersteigt, so daß die Widerstandskapazität des Klimageräts gegen die Solarzelle auf einen bestimmten Wert oder weniger ausgelegt werden kann, da der Wechselstrom von der Solarzelle daran gehindert wird, sich an einem der Klimageräte zu konzentrieren, selbst wenn die Anzahl an Klimageräten in Betrieb gering ist. Mit anderen Worten, es ist möglich, die Größe und Kosten der Klimaanlage zu reduzieren, da Maßnahmen für Strom- und Wärmewiderstand leicht vorgenommen werden können und dies trägt zur erweiterten Nutzung und Installation einer Vielzahl von Klimageräten mit einer Solarzelle als Stromquelle bei.
Da eine Solarzelle so gesteuert wird, daß ihr Output maximiert wird, kann die Solarzelle mit Effizienz genutzt werden.

Claims

1. Ein Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage, umfassend eine Mehrzahl von mit einer Gleichstromleistung versorgten Klimageräten, wobei die besagte Gleichstromleistung durch Gleichrichten einer Wechselstromleistung in Verbindung mit der durch mindestens eine Einzelsolarzelle (8; 201-203) generierten Gleichstromleistung gewonnen wird, jedes der besagten Klimageräte mit einem Kältemittelverdichter (9) versehen ist und das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt

Anschließen der Klimageräte an die besagte Solarzelle durch eine zum Liefern von Gleichstromleistung dienende Hauptleitung (207) in der besagten Klimaanlage und

Steuern der von der besagten mindestens einen Einzelsolarzelle den Verdichtern der Klimageräte gelieferten Gleichstromleistung, so daß ein vorbestimmter Wert der Gleichstromleistung eingehalten bzw. unterschritten wird.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, des weiteren umfassend den Schritt:

des Variierens der Spannung der von der Solarzelle mindestens einem Klimagerät gelieferten Gleichstromleistung, um den durch Multiplikation eines Gleichstroms mit einer Gleichstromspannung repräsentierten Wert der Gleichstromleistung zu maximieren, und

des Ausschaltens der Zufuhr der von der Solarzelle dem Klimagerät gelieferten Gleichstromleistung, wenn die Spannung der von der Solarzelle gelieferten Gleichstromleistung unter einen vorbestimmten Wert absinkt.

3. Eine Vorrichtung zum Steuern einer Klimaanlage, umfassend eine Mehrzahl von mit einer Gleichstromleistung versorgten Klimageräten, wobei die besagte Gleichstromleistung durch Gleichrichten einer Wechselstromleistung in Verbindung mit der durch mindestens eine Einzelsolarzelle (8; 201-203) generierten Gleichstromleistung gewonnen wird, jedes der besagten Klimageräte mit einem Kältemittelverdichter (9) versehen ist, um einen Kälteprozeß herzustellen, und die besagte Vorrichtung die folgenden Teile umfaßt:

eine zum Liefern von Gleichstromleistung dienende Hauptleitung (207), deren Aufgabe darin besteht, die besagte durch die Solarzelle generierten Gleichstromleistung an die besagten Klimageräte anzuschließen; und

ein Mittel zum Verhüten, daß die von der besagten Solarzelle den Verdichtern gelieferte Gleichstromleistung einen vorbestimmten Wert überschreitet;

wobei das besagte Mittel eine Vorrichtung zum Ändern der maximalen von der besagten Solarzelle den besagten Verdichtern gelieferten Gleichstromleistung umfaßt.

4. Eine Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der jeder Kältemittelverdichter in einer ersten Betriebsart durch von der Wechselstromleistungsquelle gelieferte Wechselstromleistung und die von der Solarzelle gelieferte Gleichstromleistung sowie in einer zweiten Betriebsart durch von der Solarzelle gelieferte Gleichstromleistung angetrieben werden kann.