CN101027615B - 自适应hvac；ac电动机速度，空气温度和空气质量控制系统 - Google Patents

自适应hvac；ac电动机速度，空气温度和空气质量控制系统 Download PDF

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Abstract

使用连接风扇(120)、其他电动机或电子供电设备的标准AC电子感应电动机(102)给被占空间提供供热、冷却、通风、或其任何组合的“闭环自适应气候控制”的(HVAC)管理和控制系统(CS)。这种新颖的CS使用基于光学编程&处理(OP)模拟技术(4G)的方法和设备，这种技术允许多维同时作用变量连续地和自适应地改变排出空气、回流空气、外部空气(在可获得的情况下)的量和/或速率、排出空气温度和热(热或冷)流体流动。这种新颖的CS通过根据需要同时调节电动机电压、频率和相位自适应、调节、改变电动机和设备、速度和动作；以控制风扇输出、相关的节气阀激励器、阀激励器、或其他单元设备(G5)。

Description

自适应HVAC;AC电动机速度,空气温度和空气质量控制系统
技术领域
本发明涉及供热、通风、和空调(HVAC)设备的闭环光学可编程(OP)动态直接模拟控制。具体而言，本发明持续地并且同时地自适应供给空气(风扇)输出(排气、室内回流、室外进气)；以及其他气候调节变量像流体流动供热或制冷(流体控制阀)；室外空气(节流控制)和/或来自一个或更多控制输入(数字或模拟)的其他气候变量。本发明使用基于OP的技术利用单个紧凑、简单的封装实现，所述技术允许容易地现场或工厂升级HVAC设备和系统以改善气候调节和受控空间的气候、温度和空气质量需求。
背景技术
实施减速或加速电子马达以满足变化室内气候的要求或需求是普遍的并且存在某些完成这种实施的大量技术。还存在在某种程度上创建、发送和解释成为修改马达速度的输入准则的环境参数的若干现有技术。
改变HVAC系统中风扇以及相关电子马达速度的原因和结果是多方面的：1)改进过程控制以满足有关马达驱动系统的变化的速度或转矩要求；2)减小以分贝为单位度量的被占空间的周围环境噪声水平；3)减小以电力的千瓦小时(kWh)度量的能耗；4)减小以kW要求度量的功率要求负荷；5)改进气候受控区域的期望温度或湿度的控制和保持。
另外，存在大量的其他已经验证和证明的益处和改进之处，尽管有时难以进行量化：矿物燃料节约，改进湿度控制，提高室内空气质量，提高安全性，增加生产率，以及减小居民疾病以及与恶劣的室内空气质量和恶劣的气候或环境控制相关的旷工。
HVAC工业中的现有技术解决途径已经在传统上使用变频驱动(VFD)；变速驱动(VSD)、调速驱动(ASD)、脉宽调制(PWM)驱动以及其他数字技术以减速或改变用于驱动HVAC系统中风扇的异步感应AC电动机的速度。VFD等等更普遍的用途已经绝大部分在于工业和商用系统中的整数(更大的多马力)马力AC电动机并且还没有被广阔地在分数功率AC电动机上使用，这通常是因为它们通常不经济。
由于很多的原因，变速驱动和相关技术在传统上已经不是优选或被用于分数功率电动机。这些设施通常比“添加到”的电动机本身更为昂贵。由于绝大多数现有的电动机不是VFD可兼容的，它们常常需要受控的电动机利用更昂贵的电动机升级进行替换。用于这些升级的能量回报变得更加困难。VFD通常需要给安装上它们的现有HVAC设备添加复杂的硬件(hw)和软件(sw)接口。这使得这种设备和AC高压输电网的电力噪声增加并且常常需要特殊添加的电滤波器。
除VFD/数字驱动或控制器技术之外，其他较廉价的改变电动机速度的方式也是可获得的。这些成本较低的技术诸如：只电压调节、“相位消波(chopping)”技术、或其他简单的方法通常在许多方面受到限制并且也会产生严重的电动机或系统问题。其中的部分问题是：仅仅少数选择电动机类型、大小、或应用的可应用性；对电动机工作和发热的负面影响；难以集成到现有的HVAC设备中；频率固定；系统破坏电压和电流峰值；在一个时间不能同时改变不止一个变量像频率、电压和相位；不能容易地接口现有的数字构建管理系统(BMS)；较高的内部功率开销；受到限制或不可忽略的能量节约；高输出的电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)；范围受到限制的电动机速度控制；以及通常非常受限制的控制输入和/或输出能力。
另外有些其他现有技术已经被选择用于通常与AC电感类型相对的DC类型的专用电动机(DC无刷、或开关磁阻或电子换向)。实际上所有这些较新类型的电动机通常应用如上对于VFD等电动机换向和控制所概述的类似的数字开关技术和方法。因此，反过来这些“较新类型的数字开关换向电动机”面临以上对VSD和不是基于模拟的其他驱动所概述的许多相同的问题和困难。而且尽管这些电动机可能是“单电动机封装”，这些专用电动机很少能够被“插入”替换或升级现有的AC电感电动机和没有主要产品升级和更新的设备。同样它们也不是容易或者推荐用于其他基于标准AC电动机的HVAC系统的现场替换单元(frus)或现场升级。
这些引用的现有技术马达控制技术的绝大部分典型地使用一个或更多通过复杂但有限的软件(sw)算法产生的数字输入信号，并且已经典型不依赖于简单的光学、或模拟控制电路，所述算法具有软件和硬件所需的复杂以及多个的接口。在同时或实时的基础上附加集成、管理、和控制多个输入和输出信号、传感器或设备的能力进一步增加了这种数字控制器的复杂度和成本。
为了容纳这种增加的数据速率和输入/输出信号的量通常要求添加或包括数字信号处理器(dsp)。但是，本身非常复杂的dsp仍需要更多的用以共同管理附加信息的控制、接口、软件等等，这进一步增加了复杂度和成本。部分具有模拟I/O特征的dsp能够甚至进一步和直接地捕获、接口、代数方法求和、以闭环实时的方式同时地管理或控制多个输入和输出信号；诸如在本公开中所提出的但是使用基于OP的技术：而这些dsp附加设备通常另外附加了这种成本和复杂度，它使得这些基于数字的方法中的绝大多数方法处于分数功率电动机或基于消费者的产品的购买能力范围之外。
由于在本公开之前低成本、多输入、多输出、高功能风扇电动机控制技术还没有能低成本地获得，并用于安装在基于分数功率AC电动机的HVAC系统上，因此许多这些系统以持续的高速度或在占用模式期间完全地关闭来操作电动机和风扇。这些固定速度的电动机系统迫使它们调节空间的居民牺牲有关温度、湿度、噪声和室内空气质量方面的气候或环境舒适度。这些固定的速度单元通常比必要时消耗更多的电力和/或矿物燃料资源。这些还能够对其他建筑系统以及公用电力传输系统就过度需求而言造成负面的影响。它们能够过早地使电动机恶化、使空调系统由于过度热量产生而负重担，以及能够导致居民增加健康和生产率的关心。
为了改变在用于HVAC系统风扇中分数功率电动机的速度，已经开发出某些变速风扇电动机控制器，这些控制器不需要集成到现有的数字HVAC或可能安装在设备上的BMS控制系统中。在授予Byrnes等人的第6684944号美国专利以及授予Byrnes等人的第6070660号美国专利中描述了一个例子，其中在使用温度检测的供热或冷却循环的启动和关闭阶段期间不断地改变风扇速度。表面上类似于许多其他的现有技术系统，但是在其实施期间看起来很简单，但它很快地变得非常的棘手并且复杂。例如它们在两个独立空间(两个独立空间之间具有差别)中使用两个独立的控制器，两个独立的温度传感器。该速度仅仅在启动和关闭循环时是“可变的”(必须定义、定时、输入和并列)。它们只通过改变电压来仅仅“改变风扇速度”；这在有时候会严重地限制(或损坏)电动机的工作能力，除非也均衡地改变频率。通常只有风扇速度通过/能够通过控制器进行改变，而其他系统电动机驱动的设备保持固定的速度。
用于HVAC控制系统的方法和设备的另一个实例在授予Gauthier的第6062482号美国专利中所公开。类似于上面的描述，其看似作出了一些相同的气候调节改进，但是所述技术再次变得非常复杂。有大量的设备和传感器必须连接到微处理器，这立即需要大量的数字接口、总线、存储器以及数字OS软件、应用程序、软件、cpuI/O等等；成本和复杂度迅速地变得明显。我们相信，本发明局限以及所有其他现有技术的局限的绝大部分主要由于象Gauthier发明领域中所阐述的那样：“这是......数字化实现的HVAC控制”，以代替基于“光学模拟”的技术。
均衡/“变速”电动机驱动控制系统也已被描述能够积分两个输入信号以产生输出信号。在授予Bowman的第4422571号美国专利中描述了“可变输出HVAC控制”的一个例子。但是这种技术应用于驱动节气阀(使用“变速”电动机驱动)，但仅仅将该节气阀置于两个固定位置的其中一个位置上。这种可变节气阀定位实际上在操作期间在某一时间是固定到两个位置的其中一个位置上；它是不同的节气机械阀，然后依次调节空气流，而不是电动机变化或风扇速度。
在授予Saunders等人的第4353409号美国专利以及授予Archer的第5592059号美国专利中已经描述了使用与机械调节并占据的空间相关和/或通过其产生的一个或更多环境输入参数，以产生对于到达该空间中的空气流速具有结果影响的输出信号。但是这些专利没有一个指示或教导这些信号能够联合或者以别的方式用于直接和“自适应地”控制或驱动风扇电动机的速度，或者甚至真正地连续地改变电动机或风扇的速度。
还有大量的其他技术、方法和设备用于改进和控制室内空间中的气候条件，这些中的一部分包含各种并且新颖的构思，但是这些中的许多也应用相当复杂的基于数字化的系统，或者基于相当受限制的三端双向可控硅开关的只电压系统，或者机械节气阀类型的控制，或仅仅多个步进速度(尽管常常称之为变速)；但是没有一个公开或教导“自适应速度控制”即完全、动态地、连续地可变闭环速度控制。
在授予DurhamIII的第5665965号美国专利中描述了一种替换的低成本、简单、但有效的经由低成本、简单的光学装置接口、控制和改进(编程)多输入和输出信号、传感器或设备的技术。另外，在授予DurhamIII的第6087654号美国专利中已经详细描述了以一种低成本、简单、但是有效的方式积分两个或更多信号的能力，而不论这些信号在模拟还是在数字域中，或者在二者中，其中光学编程和处理再次共同使能这种唯一性。
根据以上的部分描述显示出传感器、设备、信号、数据等等能够利用数学、逻辑、代数、微分、积分、或其他算术函数使用光学编程和处理(OP)技术和方法光学产生、控制、混合、和输出。有关的构建以及应用这些基于光学的设备和方法中的一部分已经提供了完全新的单一、简单、低成本的HVAC控制系统(CS)封装。这种基于OP的CS现在能够应用于各种各样的HVAC产品中，不仅“在工厂”，特别独特的是也“在现场”能够使用标准AC感应电动机；并且具有最小的产品成本或负面影响。
本发明利用最新特定的基于OP的设备和方法积分多个、相似或不相似的输入(模拟或数字)以产生多个、相似或不相似的输出(模拟或数字)。这种CS提供了“基于模拟的；低成本、简单、但有效的和功能丰富的基于OP的多参数HVAC气候控制调节系统”。这不仅是一种改进的气候系统控制，并且以更低的成本和更简单的技术，而且能够容易地集成到大多数现有HVAC产品和控制方案中，或者与其并列的气候系统控制。而且通常不管现有单元复杂度水平和基本功能如何，这种CS能够容易地在工厂(即oem)水平或现场(更新/升级)水平进行添加。
发明内容
所以本发明的主要目的是使用单个简单的多参数控制和能够在工厂或现场安装的动力装置，通过连续地和自适应地变更/改变系统或单元空气流和空气热容量来提高气候受控空间的舒适度和空气质量，以改进气候条件的设备和方法，从而提供HVAC系统的闭环、动态、光学可编程管理和控制。
本发明的另一个目的是使用与气候-空气温度曲线相对的一个或更多新颖的、光学编程(OP)、非线性空气流。
本发明的再一个目的是识别和自适应排出空气流速率为至少空气温度(度)和空气热容量(btu)；以及其他所需或想要的气候变量的函数。
本发明的又一个目的是提供单点控制技术，该技术同时控制和自适应HVAC系统的供热和冷却模式而不“需要”手动干预。
本发明的再一个目的是提供单点控制，它能够创建和“编程”适当的(以及不同的)用于供热和冷却模式二者的温度曲线而不用外部HVAC系统干扰或系统重新编程。
本发明的再一个目的是提供HVAC控制系统，它以“自适应和重新可编程均衡”设备的排出空气温度和热容量连续地改变或变更空气流，而不论是否单独处于供热、通风或冷却模式或叠加和/或组合模式。
本发明的再一个目的是提供“穿过墙体的”HVAC控制系统，该系统具有这种新的技术，其通过去除差的密封/拟合矩形尺寸过大的孔和电机(或机械)外部空气(OA)节气阀以被动地带入外部空气；和利用更好的密封/拟合较小的圆孔“穿过墙体”到外部以代替这种孔，该外部耦合至单独的变速外部空气(OA)风扇以控制、改变和提高所需外部空气的量。
本发明的再一个目的是通过保持可编程的“最大或最高”速度风扇设置总是小于全线电压可选择/可编程的百分比来减小以kWh度量的风扇电动机的能耗。
本发明的再一个目的是通过自适应和调节百分比最大速度减小低于线电压，从而减小以kWh度量的风扇电动机的能耗，因此这种百分比量能够解决或忽略线电压波动。如果线电压降低它能够通过降低百分比下降“保持电压”；但是如果线电压增加它将通过增加百分比下降“保持电压”；或者它能够被编程成忽略这种自适应并且正好“跟随固定的百分比低于”AC线。
本发明的一个目的是通过单独地控制启动和运转绕组提高有关永久分离单相电动机(pscs)的风扇电动机转矩和能量效率。
本发明的又一个目的是通过光学可编程(OP)“软启动”-平缓序列防止过多的电动机涌入电流和过多的系统启动应力。
本发明的再一个目的是通过提供“更平缓的”电动机速度斜线向上或显著使用较少能量启动电动机的“软启动”实现kW要求减小和kWh使用率减小。
本发明的再一个目的是通过经由动态电压/频率控制和调节提供“检测和速度恢复”和/或“降低电压经受通过能力”，当被暴露提供在高要求时间周期期间降低的电压，这通常已知为“降低电压”时，减小电动机的过早故障和减小电动机降低电压。
本发明的再一个目的是通过提供电压降低“检测和速度恢复”和/或电压降低经受通过能力帮助提供部分安全措施给应用和系统操作。
本发明的再一个目的是根据需要动态地调节、自适应和混合电动机电压、频率和相位以成本经济地优化和提高电动机和/或系统性能。
本发明的再一个目的是使用软启动提高电动机寿命；更平缓的操作和转换；根据需要优化电压、频率(v/f)和相位(v，f，φ)；以最小电压/需要的功率电平工作(通常非常小于线电压电力)；以及非常少的完全的开-关循环。
本发明的再一个目的是通过“精确和连续地保持供热和/或冷却和/或通风空气的最小空气流-空闲水平”到被占(或未占)的气候空间中，保持被占空间中较高的舒适度水平。
本发明的再一个目的是不停止(切断)风扇电动机空气流；但是相反通过设置“风扇友好的”可编程最小电压和频率，以保持单元风扇电动机速度为最小工作电平或“空闲速度”。
本发明的再一个目的是通过检测、调节和保持电动机工作/速度为每光学可编程设置，防止电动机在“空闲水平”或最小/低速工作期间由于系统异常或其他变化而引起的失速。
本发明的另一个目的是通过单独地控制启动和运转绕组改进永久分离单相电动机(pscs)的风扇电动机低速或“空闲电平工作”。
本发明的再一个目的是通过“平缓但精确和连续地改变或自适应”空气流成气候需要并因此传输供热和/或冷却和/或通风的空气以最小化温度波动保持被占空间中较高水平的舒适度。
本发明的另一个目的是通过检测线圈空气流温度和空气容量以及根据需要动态并连续地调节或自适应空气流成超前或滞后空气温度，减小/防止线圈冻结。
本发明的另一个目的是通过检测热交换器空气流温度和空气温度并根据需要动态和连续地调节或自适应空气流成超前或滞后的空气温度从而减小/防止热交换器烧毁。
本发明的再一个目的是通过减小过度的供热或冷却以保存产生传送到热交换器或冷凝器的供热或冷却容量所需的矿物燃料和/或电能。
本发明的再一个目的是通过防止过度供热和/或过度冷却各个区借此最小化系统影响损失，增加设备供热和或冷却工厂的可用容量。
本发明的再一个目的是通过总是控制/自适应电动机速度成匹配/保持所需热输出需要的最小速度(最小噪声)减小被占空间中的噪声水平。
本发明的另一个目的是通过单独地控制永久分离单相电动机(pscs)的启动和运转绕组减小风扇电动机工作噪声和特别是在“空闲电平工作”期间。
本发明的再一个目的是通过自适应地控制和保持高速度小于完全线电压减小被占空间中的噪声水平。
本发明的再一个目的是当/如果需要时，通过提供同时减小电源频率低于60Hz以及减小电压和相位调节的能力减小被占空间中的噪声水平。
本发明的再一个目的是使用自适应或可变控制技术以满足空气质量和通风标准，从而提高、保持、或提供外部空气足够供应的引入。
本发明的再一个目的是通过减小冷却线圈表面上的空气速度和降低过度通风在冷却循环期间减小湿度。
本发明的再一个目的是通过减小穿过线圈的空气速度，通过增加在HVAC设备中存在的一定过滤器媒介的效率改善被调节空间中的空气质量。
本发明的再一个目的是减小电动机速度而不用产生由于其他电动机速度控制器引起的过多或增加的电磁干扰(EMI)、射频干扰(RFI)、功率因子失真(PF)和总谐波失真。
本发明的再一个目的是提供一种允许红外或无线电发送、完全遥控所有HVAC控制器能力的接口。
本发明的一个目的是减小现有HVAC控制系统中的电动机速度同时消耗非常少的电源开销。
本发明识别优良气候控制的复杂本质是需要被同时捕获、监控、管理和控制的多个叠加参数和变量的组合。许多其他人也已经意识到这些需要，但是本发明的独特之处在于它以一种简单、但显著改进的方式控制和积分它们。它使用例如允许使用非常高级的非线性温度/气候vs空气流曲线的OP方法和设备，所述曲线能够利用简单、低成本但是适合的技术改进热/冷却能量的传送；但是如果想要它利用许多其他并行的参数，完全以单个、紧凑的封装完成这种改进。
这种新的HVAC管理和控制系统能够使用在Durham第5665965号专利图12A中先前公开的“基于OP的混合技术”接受单个输入，多个输入或各种组合并同时产生一个输出，多个输出或组合。所述输入能够来自于通常位于排出空气流(或其他位置)中的一个或多个传感器并且能够是温度、湿度、压力、CO、CO2、占有率等等的类型。除直接传感器输入之外，如电压、电流、电阻或基于电子或模拟或数字的其他系统控制信号还能够用作控制输入。系统设备或传感器输入、或其任何组合、或其扩展能够根据需要组合或操作。在电子格式或组合和/或以上扩展的类似范围中还能够产生输出(控制和/或能量)。
HVAC控制系统接收上述输入和产生以上输出以根据需要最小地影响单个或多个电动机速度(风扇、节气阀、阀等等)。其它基于非电动机但基于电子控制的节气阀和/或控制阀也能够通过这种相同、简单、单一的HVAC控制系统改变或管理。
基于所述输入HVAC控制系统改变电动机速度以匹配HVAC系统中可获得的(典型以温度和/或btu(英制热单位)术语定义)供热或冷却的水平。如果在热交换器/线圈中没有过多的热/冷却可获得，在“自动或气候控制模式”中本发明的控制系统使得风扇电动机持续地以“空闲或非常低的速度”工作，取代继续停留在全速度上或关闭。这种“空闲速度模式”考虑到平滑、持续的平缓空气流保持较佳的平衡，严厉以及更改进的室内气候和空气质量控制。
当热(或冷却)在热交换器/冷却线圈中变得可获得时，控制系统通过一个或更多空气流光学可编程的传感器识别可获得热(或冷却)的增加以及以逐步自适应连续的方式增加电动机速度/空气流。这种相同的自适应过程能够仅仅在供热中或仅在冷却中进行或如本公开所描述的它还唯一地考虑到选择动态地自适应于供热和冷却的“自动气候模式”。
这种自适应自动机速度OP非线性温度(气候)曲线通过进一步识别热输出的非线性复杂本质从而在被占用空间中提供改进的舒适度水平。热交换器从65到75华氏度10度的增量温度与从95到105华氏度的10度增量具有不同的btu容量。同样地对抗现有技术通常使用的线性斜坡温度曲线不识别或利用这个事实。但是通过非线性，所述关系是一种空气流对“可获得热/冷却容量”(空气温度和but容量)的均衡和可编程的关系。
所述控制系统能够影响冷却系统中类似的变化。在冷却系统中风扇电动机速度随排出空气温度变冷(低于设置点)而增加并且当排出空气温度变暖(接近室内周围环境)时返回到空闲速度以及冷却线圈由于满足被占空间温度(或某些其他控制参数)变得不激活。但是，随着供热循环，本发明识别空气流相对空气温度是非线性，并且相应地编程适当的曲线。例如，在供热模式中有一个大于来自周围环境100华氏度的工作范围，以及在冷却模式中有一个小于来自周围环境50华氏度的工作范围。
这种自适应连续温度控制，除给出较佳的温度气候操作之外，显著地减小了电动机、风扇、和空气噪声；并且提高了HVAC系统的湿度和空气质量特性。而且在许多情况下，如果受控设备能够以一种均衡和可控的方式引入外部空气，那么能够进一步提高和更加精确地控制空气质量。另外，已经展示和公开了结合这种CS使用的适当类型的空气过滤器能够极大地增强室内空气质量。
除了提高所列表的环境特性之外，HVAC控制系统还能够延长电动机寿命，允许电动机经过或幸免于降低电压情况，降低电动机在低电压工作中失速的可能性，减少电力和矿物燃料使用，减少电力需求，降低在中央供热或冷却系统中系统效果损失，最小化RFI、EMI和谐波失真，并利用非常少的电力开销在HVAC控制系统层上工作。
附图说明
在以下优选实施例的详细描述中，将参考形成实施例一部分的附图，并且其中通过示例具体实施例的方式示出，通过这些实施例可以实施本发明。应该明白可以在不背离本发明范围的情况下使用其他实施例以及作出结构的改变。
参考图1a
101a表示墙上安装的完全univent类型的HVAC设备的一个例子，该设备通常具有在被占环境诸如具有“穿过墙体外部空气吸入”的教室、研究所、办公楼等等中经常出现的设备和系统。本图示出了能够从基于固定速度风扇的系统现场型更新和升级以完全地自适应变速的方式；但是这种“升级”能够只是在工厂中容易地进行。
这个例子所示为具有外部空气通风的供热和/或冷却系统；其中室内温度传感器111a将被占空间的温度输入给：自动化建筑管理系统的基于计算机(或基于其他可编程智能的控制)控制的前端110a，其中该解析该输入的温度。空间温度有可能或没有可能与其他环境输入信号集成到前端110a的算法中，并且然后将产生的信号发送给位于受控HVAC设备101a内的建筑管理系统控制器118a。
建筑电源系统109提供120/240V交流电(或可获得的以及HVAC系统设备需要的任何工作电源)给建筑管理系统控制器118a和/或HVAC控制系统100。或如果建筑管理系统控制器118a首先被馈给120(或240)V交流电，那么它能够给HVAC控制系统(CS)100馈给120(或240)V交流电。
115是用于供热、冷却或者二者的桥结构中的温度传感热敏电阻对(参见气候调节/温度控制电路建立的图4a区域d)，它布置在HVAC设备101a的排出空气流117中。热敏电阻桥115通过电缆116连接HVAC CS100，其中电缆116将排出空气117的温度信息传送给HVAC CS100。基于来自热敏电阻桥115的信息(参见用于温度信号曲线类型的图3)，HVAC CS100依赖于其内部基于光学的编程(OP)(参加图4a，区域g)来发送均衡的电压(以及根据需要发送均衡的频率)给电动机102。
在供热模式中大于被编程温度曲线的排出空气117温度导致较高的电压(根据需要为均衡频率)信号给电动机102，借此增加电动机速度和风扇120速度，这导致增加的空气流到被占空间(参见用于气候/温度控制曲线的实际例子的图3)。类似在冷却模式中，较低的排出空气117温度(低于光学编程的)也将导致较高的电压(以及根据需要为均衡频率)信号给电动机102。在每种情况下，以和实际排出空气117温度/气候以一种可编程的比例连续和自适应地改变电动机102速度(参见图3以及图4a区域d)。
另外通过OP提供的扩展多维控制，HVAC CS能够唯一地被编程(设置成自动或气候控制模式)以便CS将自适应供热和冷却曲线而不用手动或BMS干预。它还能够包括其他环境参数像在图3中示例的湿度和压力。这允许利用单个、简单的系统完全控制和升级，其中HVAC CS能够捕获、检测和自适应系统气候参数于系统需要而不用价格高、复杂添加的设备和应用程序或系统重新编程或手动干预。
HVAC CS100能够通过通信电缆119a与现有建筑管理系统控制器118a通信，其中发送到或从HVAC CS100接收的信号能够用于修改HVAC设备101a输出(参见图2a区域4e以及图4a区域e、区域d)。HVAC CS100还能够发送和空气流成正比例或反比例的信号到节气阀激励器105或控制阀112a或二者都发送。来自HVAC CS100的可变控制信号和/或电源电压(0到：10，24，100或相反)能够被发送，用以调节节气阀激励器105，从而通过增加外部空气节气阀106的开口，以便提供比例增加的外部空气107；以及通过减小回流空气节气阀104的开口同时减小回流空气103的比例(参见图2a、2b；4e、4g以及图4a区域e、区域d)。类似地，能够发送直接控制信号或电源电压到控制阀112a以调节流向热交换器或线圈113的热或冷水或蒸气的量。
基于室内温度调节装置或传感器111a产生的信号增加或降低空间温度，建筑管理系统控制器118a或HVAC CS100可以发送可变的、成比例的(或简单的开/关)信号给控制阀112a，从而调节它开启或关闭的百分比。当线圈113中流体的温度根据控制阀112a的变化位置而进行变化时，排出空气温度117也发生变化，并且光学编程的热敏电阻桥115发送可变的信号给HVAC CS100a(参见图3、图4a区域d)以相应地改变电动机102和风扇120的速度进行自适应。
之前提到的HVAC CS 100能够甚至以最高的工作速度提供小于线电压的电压给电动机102(参见图5B 402；图4a区域b、区域c)。通过安装适当类型的空气过滤器108，已经显示如果全风扇速度空气处于减小的速度则能够捕获更多的空气传播颗粒。当风扇空气流120随变化的排出空气117温度减速时，速度继续降低以允许捕获甚至更多的空气传播颗粒。
如果在电动机轴上安装图形编程或光学编程(GP/OP)的轴编码器114，HVAC CS100能够进一步提高HVAC设备101a的性能。编码器114提供实时电动机换向以及能够直接驱动101a中电动机和设备的控制算法。例如除给出风扇变速之外，它还给风扇提供：过速(即大于最大的AC线速度)和它能够以相同的速度给风扇提供明显更多的转矩。
如在Durham第5665965和6087654号专利中描述的，GP/OP编码器能够添加大量的其他功能给电机功能，其中的一部分功能是：它能够动态地和图形化地改变频率、相位、波形和图案改进和扩展性能。而且图形化或光学编程的编码器能够同时地控制和提高压缩机或线圈冷凝器的操作。它不仅能够使其自适应速度并且实现以上对风扇描述的大部分功能，而且OP编码器能够提供非线性动态换向曲线给压缩机，这显著地提高它们的性能并且减少了它们的低效率和工作温度。
除经由OP编码器特别地改进这些基于电动机的设备之外，还使用控制和换向数据协调和指令BMS118a功能和/或同时控制阀112a、节气阀105以及其他相关的101a设备。
对于本公开的基础，经由OP/GP编码器描述和增强的许多这些添加的特征并没有公开或使用。
参见图1b
该图非常类似于图1a之处是具有许多与图1a所描述相同的特征和功能。但是图1b所示为改进的HVAC univent型的“穿过墙体”进行外部空气控制和构造的新技术。本公开去除了电机(或机械)外部空气(OA)节气阀104、105、106以及不合格的密封/拟合矩形尺寸过大的孔107a以被动地引入外部空气；用较佳的密封/拟合较小的圆孔107b “穿过墙体”到外部代替107a，并且使用单独的变速外部空气(OA)风扇122改变或控制所需外部空气的量，并代替104、105、106节气阀设备。
当OP控制的风扇明确地提供比机械激励和定位的节气阀较佳和更精确的空气流时，这将提供较佳改进的可变空气流控制。它将提供改进的静态压力控制。它会降低穿过墙体放置孔(较小的圆孔vs一个长的大矩形开口)的成本和复杂度。它应该增强整个HVAC系统性能正如室内风扇胜过基于被动对流的系统。它将启用更多的系统选项(添加的过滤器、具有封口的多个孔，反向空气流等等)。
参考图2a和图2b
图2a使用方框图、功能描述和信息以及数据流描述并公开了新技术HVAC管理和控制系统(CS)的“一般的方法和设备实施例”。描述的多个配置显示广泛和不同的特征和功能能够提供单个CS封装。图2b进一步使用方框图、功能描述和信息以及数据流描述和公开了已经实现和变为实践的这种新技术HVAC管理和控制系统(CS)的“具体方法和设备实施例”。
图2a和2b示出了对于电路和系统设计的模块化光学编程(OP)自顶向下的方法。电路和系统功能块利用概念即通常对于每个块的输入和/或输出信号将会但不局限于光学或OP信号来设计和实现。
系统设计和实现利用“模拟逻辑”电平方法，流程图类型的方法开始。但是不像使用“开/关”或“1”&“0”数字那样，这种方法使用如在设计中所考虑的功能块的“灰色”状态。
通常，光学信号的多维信息内容方面是丰富的。若干同时的功能、计算、变换可以存在于单个OP块上/中，这里能够对光学编程的信号同时并多维地执行功能、计算、变换。这允许我们使用较小、较简单的电子电路同时增加这些电路的复杂度以同时执行若干多层模拟功能。
OP电路和系统实现的一个例子将是在图2a中更特别是在图2b中以一般方块形式描述的OGD A1系统的子组件，以及图4a中的实际电路加以实现。
图2a&2b的部分功能和细节进一步在图3空气流vs气候曲线图表的具体功能实现中，在图4a中经由图4b到4g子电路的示意性和电路实现；以及在图5a&5b的实际测试结果图表中进行讨论。这些随后的图示出了实际实施的和变为实践的实现所述发明功能的功能结构，而图1a完全公开了用于任何和绝大多数CS选项的一般方法和装置的系统实施例。
利用图2a的AC线开始，这种CS使用和管理的输入电源能够是110/120v交流或220/240v交流或其他类型的单相电压并且为60或50赫兹。接下来区域4c是执行若干基本功能的电动机控制区诸如：电动机软或平缓启动；降低电压检测，恢复或短暂维持(ride thru)；对抗停机等等；区域4f所示为频率和相位控制区；有一个区域用于独立于运行绕组单独控制开始绕组然后是功率电子部件区域4b。其他区域诸如4d和4g是使用OP捕获、积分、编程以及使用各种功能、信号和数据影响区域4b和4e的输出控制的控制区。
图2a公开的CS及其一般装置在图2b中重复；然而图2b表示出已经以低成本、紧凑的单个封装构建和工作的实际设备。在随后的图3、4a&5a、5b还进一步表示这种相同封装的结构。在这些接下来的图中，图2a中显示和描述的相同区域对应于这些其他图中的实际实施例；例如在以上描述的有关电动机启动、降低电压等等操作的图2a区域4c全部实际上以图4a区域c中所示的电路实施。类似的相应功能和特征对于图2a和图2b的所有其他单元都是存在的。
参考图3
这是能够被简单光学编程到控制电路的温度(气候)区域中(参见图4a区域d)的非线性空气排出温度相对空气流曲线的方法实例。正如所示例的能够配置任何数量的曲线反作用于响应曲线范围内的供热和冷却温度(或其他气候/环境参数)，该曲线能够容易地被优化用于实际的被占空间需求。对于本新颖公开的CS这种选择被包括设置成和绝大多数传统的HVAC系统一样；其中供热和冷却活动是独立的，不同的以及有关何时切换模式手动地或经由BMS程序“告知、指令或改变”所述CS(参见图2b区域4e)。
但是本公开的CS还具有同时在供热和冷却模式中动态地、智能和自适应工作的独特能力而不用“干预或帮助”(在HVAC单元中，其中使用相同的排气出口用于气候条件以及供热和冷却的被占空间)。正如在图2b区域4d中所示和讨论的各种图表中所述；空气流(风扇电动机速度)和温度界限的上下范围完全地自适应从而这一个HVAC CS能够控制大量的阵列和HVAC单元类型；并且优选地允许放置传感器靠近或远离热/冷源而仍然给出完全的控制范围。
也可以设置(编程)允许和保持“平缓但连续的”空气流的最小或“空闲速度”以便它能够在其曲线中更高、更低、更宽或更窄。这考虑各种未成年人房间温度波动，这可能对实际系统感应变化(即要求热或冷)没有丝毫影响从而在最小程度上对空气流速没有影响。但是如果/当温度继续偏移设置点(周围环境)时，所述曲线将注意到这种偏移并且开始相应地调节空气流以使系统回到平衡状态中。相反地非常尖的曲线最小值能够被编程因此系统将更积极主动地反作用于气候的变化。
尽管将温度示例为主要驱动参数，这将会是仅仅温度变化的结果或者它将会是光学混合成空气流基础的若干共同作用参数的合成结果。例如在图2b区域4d、4e、4g中所示，能够缓和温度变化或基于湿度修改曲线以便空气流速可能在冷却侧基于湿度更陡峭或更平坦。或者静态压力是能够修改结果的另一个气候条件。先前已经公开的其他参数需要潜在地将不止一个温度控制点计算在控制算法中；但是没有任何公开使用OP技术同时检测、捕获、跟踪、反作用于以及合并计算所有这些多个参数(基于气候的、BMS指令以及其他的传感器和设备)到单个控制向量中的简单本质。
这种在图2b区域4d、4e、4g中描述和公开的用于OP的混合各种气候因素、BMS信号和其他参数到信号中以及接口到以及与如在图4a区域4d、4e、4g中实现的单个CS OP电路相互作用的独特多维共同作用能力显然产生了这种新颖的方法和设备。而且没有人利用图4a中公开的提供如此许多其他功能(即电压、频率、相位控制)的简单但有能力的OP电路技术的其他部分这样作。所有这些多个功能、特征、方法和设备能够全部用于设置/驱动一个或更多参数的事实使得本发明不同于现有技术，其中这些参数能够依次产生自适应连续变化的控制响应。
参考图4a
图4a描述和公开了当前HVAC控制系统(CS)示意图以及显示实现所述发明功能的实际实施和功能结构的电路的具体设备实施例。尽管这是完全的功能系统示意图或电路；但是应该明白可以使用其他电路实施例以及在不背离本发明范围的情况下可以作出结构的变化。
图4区域b或sec b是根据本发明一个实施例的HVAC CS电路示意图的一部分，在该区域中配置功率电子部件，其中示出了输入功率、输出功率以及某相位角功率电路。这些全部是通过以下描述和公开的在绝大多数情况下使用光学编程技术影响这种控制的电路单元动态地闭环控制和指令。
图4区域c是根据本发明一个实施例的HVAC CS电路的完整示意图的一部分，其中使用光学编程(OP)技术和OP电路提供能够“检测、恢复和影响”以下功能的设备：AC电动机“软启动”；AC电动机“停机恢复”和AC电动机“低电压暂时维持”。在图4a区域c中公开的电路单元中实现所有这些控制功能；但是为了示例这种控制如何广泛在图5a&5b中描述了OP电路的这单个区域能够影响控制的特征。在图5a中描述了流程图和功能方框图，同时图5b示出了这种OP电路能够实现的实际测试图表。提供这单个实例以一种编程和逻辑的扩展概述显示区域C的具体特征，这种编程和逻辑内置于电路的这部分中，但是以下列表的用于各种其他OP电路区域4d到4g的图4a的整个电路能够类似地用于这种详细的功能图和图表阐述。
图4区域d是根据本发明一个实施例的HVAC CS电路的完整示意图的一部分，其中使用光学编程(OP)技术和OP电路连接、控制、接口和编程“气候类型”输入传感器和信号。温度是能够直接捕获、输入、调谐或绘制曲线然后接口到HVAC CS电路和功能剩余部分的若干参数中的一个参数(参见图3)。在图2b区域4d(还有部分图2b区域4e&区域4g)中以方框图形式扩展和显示这些各种区域和选项的实例(所有使用公开的电路4a区域d可获得并且有可能)。
图4区域e是根据本发明一个实施例的HVAC CS电路的完整示意图的一部分，其中使用光学编程(OP)技术和OP电路连接、控制、接口和编程将要接口的其他输入和输出(I/O)设备、电动机、传感器和信号。所公开的电路控制电平信号位于具有如这里所示的过滤器和积分器的0到28v直流和/或28到0v直流；但是这并不局限于所述伏特或信号电平并且这些I/O控制能够是电源电压直到实际风扇电动机的电源输出电平。图2b区域4e以及图2a输出控制示例和公开了输入/输出选项的扩展本质。
图4区域f是根据本发明一个实施例的HVAC CS电路的完整示意图的一部分，其中使用光学编程(OP)技术和OP电路提供和影响自适应频率的范围，该频率被调谐成匹配能够光学编程用于各种电压/频率(V/F)曲线的输出电压。共同编程和改变频率同时其他电路功能的这种能力是这些简单相位控制类型电路的另一个独特的设备和方法公开。图2aOP频率控制和图2b 4f显示了共同编程频率连同许多其他多个参数和功能的增加的选择。
图4区域g是根据本发明一个实施例的HVAC CS电路的示意图的若干部分，其中示例了使用光学编程技术允许变化的但直接的多个输入的接口控制电路。这种单个HVAC CS的多个和变化的特征在整个的示意图中通过主要使用用于所有各种电路的光学编程模拟方式和特征，全部简单地和共同作用地集成、共同编程、相互作用、控制和管理而不用复杂的接口和数字技术或软件。如在图2a和图2b中描述的方法显示了这种CS发明的大量和变化的本质，在图4a中实施和公开了并且主要在区域g中示出了图2b方法的实际设备实现。
参考图5a&5b
图5a描述和公开了表示完整电路实现的特征和功能的一部分或一个区域的流程图和功能方框图。具体而言该图示出了图2b区域4c的方框图的一部分以及图4a区域4c电路的一部分。两个图的特征和功能完全公开了控制各种电动机功能诸如软启动、对抗停机和低电压暂时维持的方式的方法和设备。如在图5a中的描述这显示了逻辑状态和方框但是应该明白实际实现本质上将会通常是模拟/连续的。
图5b显示了作为电路和OP指令和控制结果的系统响应和功能的实际图表。
利用图5a开始，输入AC线电压401a进入提供充足输入功率的400功率部分；进入控制采样和保持功能402和软启动功能的406a。
在图5b中相应的数字显示绘成图表的结果数据或信号例如401aAC线显示了AC线作为时间函数的例子，其中电压电平作为时间的函数变化。
AC线还连接402，402还连接到OP逻辑方框404，其中采样所述AC线并与门限设置比较。如果AC线电压波动低于OP设置电平，它识别这种情况并且将会使电动机电压斜坡上升到通过407a和407b指令的电压电平。
如果HVAC控制系统(CS)处于初始加电中，那么406a和406b将提供低电压控制信号给功率电子部件400以提升电动机电压(如果需要提升频率)到“启动它”然后一旦电动机启动调节回来，以及接下来406进入“睡眠模式”除非需要和通过405、407或410唤醒以重新启动或提升。
只要电动机在其OP定义界限(404、407a、409)内工作，那么它将跟踪任何用于指令407b的外部控制信号。如果电动机开始“下降”低于它编程的空闲速度408或工作电压电平407b，那么405和/或410将“帮助”电动机恢复到它适当的门限。
正如在这些图5a和5b中公开和描述的，使用图4a区域c中描述的简单基于OP电路实施和实现所有这种功能和控制。
对于图4a的区域d到区域g中描述的其他区域的每个区域能够详细描述图4a电路功能和特征的类似扩展和图表；对于图2b区域4d和4g如使用图5a和5b对区域c所描述的；但是本领域的普通技术人员应该能够根据和预排耦合的这两个图理解CS的OP电路的所有其他区域如何能够以相似的方式工作。

Claims (55)

1.一种用于HVAC系统的控制器，该系统包括这样的部分：这个部分通过加热或冷却空气，来调节传送到HVAC系统所供应空间的空气，操作鼓风机的电动机，鼓风机传送调节的空气到HVAC系统所供应的空间，其中所述控制器包括：
适于接收输入给控制器和HVAC系统的功率的连接器；
接收表示第一变量的信号的第一输入，该变量表征HVAC系统供应空间中的环境；
接收表示第二变量的信号的第二输入，该变量表征输入功率；
包括多个光学编程设备的程序部分，每个设备由以下构成：
辐射能量发射器，通过表示控制辐射能量发射器输出的一个或更多变量的输入信号电子驱动；
可操作耦合所述发射器的传感器；以及
和所述发射器和传感器互操作的相关的单元，以提供一个或更多变量的编程响应来定义工作曲线；
耦合至第一输入的环境参数部分，它和所述程序部分互操作以根据第一工作曲线产生和环境变量有关的模拟电动机控制信号；
耦合至第二输入的功率调节部分，它和所述程序部分互操作以根据第二工作曲线产生和输入功率变量相关的模拟功率调节控制信号；以及
提供功率给鼓风机电动机的电动机驱动部分；
其中该电动机驱动部分响应于电动机控制信号和功率调节控制信号以通过第一和第二工作曲线确定的速度来提供驱动电动机的功率。
2.根据权利要求1所述的控制器，还包括：
接收表示鼓风机电动机工作状态的信号的第三输入；耦合至第三输入的电动机启动控制单元，它和所述程序部分互操作以根据第三工作曲线产生和工作状态变量相关的模拟电动机启动控制信号；和
其中电动机驱动部分响应于电动机启动控制信号给电动机提供启动电流。
3.根据权利要求2所述的控制器，其中第三工作曲线的组成是持续时间。
4.根据权利要求2所述的控制器，其中电动机工作状态变量是电动机驱动输出的电压。
5.根据权利要求2所述的控制器，其中：
所述环境参数部分可操作耦合至程序部分中的第一光学编程设备；和
电动机启动控制单元和功率调节部分可操作地耦合至所述程序部分中的第二光学编程设备。
6.根据权利要求1所述的控制器，其中所述环境变量是空气温度或两个位置之间的空气温度差。
7.根据权利要求1所述的控制器，其中所述环境变量是排出调节区域的被调节空气的温度。
8.根据权利要求7所述的控制器，其中驱动鼓风机电动机的所述速度还与期望的温度设置有关。
9.根据权利要求1所述的控制器，其中所述输入功率变量是输入线电压。
10.根据权利要求1所述的控制器，其中功率调节部分包括一个降低电压暂时维持单元，其可操作耦合至程序部分中的光学编程设备其中之一，并响应于输入功率变量中的预定变化，所述输入功率变量持续至少最小的持续时间，以根据第四工作曲线调节提供给电动机驱动部分的至少一个控制器信号，从而保持鼓风机电动机的期望电压电平。
11.根据权利要求10所述的控制器，其中：
第四工作曲线的组成是预定的持续时间；以及输入功率变量中的预定变化是输入线电压的预定下降。
12.根据权利要求1所述的控制器，其中所述功率调节部分还包括高低电动机速度控制单元，它和程序部分中的光学编程设备的其中一个设备互操作以建立鼓风机电动机的最大和最小速度。
13.根据权利要求1所述的控制器，其中所述功率调节部分还包括电动机停机防止单元，该单元可操作耦合至程序部分中的光学编程设备的其中一个设备，它响应于输入线电压和电动机工作变量的状态防止电动机输出部分的功率输出的变化，当它低于预定的速度工作以及存在线电压降低时，这种变化将会导致电动机减速或停机。
14.根据权利要求1所述的控制器，其中：
所述环境参数部分包括响应于至少一个第二环境变量的电路部分；和
所述程序部分响应于表示第一和第二环境变量的信号以根据第四工作曲线产生模拟电动机控制信号。
15.根据权利要求14所述的控制器，其中从期望的温度设置、实际温度、两个位置之间的实际温度差、湿度读取、静态压力读取、空气质量读取、年的时间和天的时间所构成的组中，选择电动机控制信号相关的两个或更多环境变量。
16.根据权利要求1所述的控制器，还包括：
耦合作为电动机驱动部分输入的时钟信号发生器并且可操作用于以不同的频率产生至少两个时钟信号；以及
选择电路响应于电动机工作变量的状态选择其中一个时钟信号以控制到电动机功率的传送，从而电动机驱动部分在和所需电动机速度直接相关的频率处提供负载功率。
17.根据权利要求1所述的控制器，其中所述电动机驱动部分还操作用于控制外部空气源。
18.根据权利要求1所述的控制器，其中所述电动机驱动部分可操作用于根据第六工作曲线以可变速度驱动HVAC系统中的第二电动机以提供外部空气的可调节流。
19.根据权利要求1所述的控制器，其中所述电动机驱动部分可操作用于提供启动电流给HVAC系统中的第二电动机，并且根据其他工作曲线以可变速度驱动第二电动机。
20.根据权利要求19所述的控制器，其中所述程序部分可操作用于提供降低电压暂时维持、对抗停机保护和高低速度限制给第二电动机。
21.根据权利要求19所述的控制器，其中所述第二电动机自适应于操作阀、或泵或压缩机。
22.根据权利要求1所述的控制器，还包括从建筑管理系统接收管理控制信号的第六输入；并且其中所述程序部分可操作用于根据所述管理控制信号修改电动机控制信号。
23.根据权利要求1所述的控制器，其中所述程序部分可操作用于根据其他工作曲线提供操作除鼓风机电动机之外的HVAC系统组件的输出。
24.一种控制HVAC系统操作的方法，该系统包括传送已经冷却或加热的调节空气给系统供应空间的鼓风机，和/或其他基于流体的HVAC子系统，用于操作鼓风机的电动机组件；鼓风机电动机的电动机驱动和电动机驱动的控制器，其中该控制器包括具有多个光学编程设备的程序部分，每个设备由以下构成：输入信号电子驱动的控制辐射能量发射机输出的辐射能量发射机，可操作耦合至该发射机的传感器；和所述发射机和传感器互操作的相关单元以提供一个或更多变量的编程响应，从而定义系统的工作曲线；所述方法包括以下步骤：
耦合所述控制器到外部电源；
确定表征HVAC系统供应空间中环境的第一变量的值；
确定表征输入功率的第二变量的值；
耦合作为输入的表示环境变量的第一信号到所述程序部分；
响应于第一信号操作该程序部分以根据第一曲线产生模拟电动机速度控制信号；
耦合作为输入的表示输入功率变量的第二信号到所述程序部分；
响应于第二信号操作该程序部分以根据第二曲线控制通过电动机驱动到电动机的负载功率的传送；和
操作所述电动机驱动以提供功率以和第一和第二曲线相关的速度驱动电动机。
25.根据权利要求24所述的方法，还包括以下步骤：
确定表征鼓风机电动机操作状态的第三变量的值；
耦合作为输入的表示电动机工作状态变量的第三信号到所述程序部分中的光学编程设备；
响应于第三信号操作该程序部分以根据第三曲线提供用于电动机驱动的启动电流控制信号；和
操作该电动机驱动以根据启动电流控制信号提供启动电流给鼓风机电动机。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述电动机工作状态变量是电动机驱动输出的电压。
27.根据权利要求24所述的方法，其中：
第一信号可操作耦合到所述程序部分中的第一光学编程设备；和
可操作耦合到所述程序部分中的第二光学编程设备的第二和第三信号。
28.根据权利要求24所述的方法，其中所述环境变量是空气温度或两个位置之间的空气温度差。
29.根据权利要求24所述的方法，其中所述环境变量是被调节空气的温度。
30.根据权利要求28所述的方法，其中驱动鼓风机电动机的速度还和期望的温度设置有关。
31.根据权利要求24所述的方法，还包括响应于输入线电压的降低操作所述程序部分，以根据第四曲线提供用于电动机驱动的降低电压暂时维持控制来保持电动机的期望电压电平的步骤。
32.根据权利要求24所述的方法，还包括响应于输入功率变量操作所述程序部分以保持鼓风机电动机的最大和最小速度的步骤。
33.根据权利要求24所述的方法，还包括当线电压降低以及电动机低于预置速度运行时，响应于第二和第三变量操作光学编程设备以提供电动机停机保护的步骤。
34.根据权利要求24所述的方法，还包括响应于至少第二环境变量操作所述程序部分，以便模拟电动机控制信号和两个或更多环境变量相关的步骤。
35.根据权利要求34所述的方法，其中从由期望的温度设置、实际温度、两个位置之间的实际温度差、湿度读取、静态压力读取、空气质量读取、年的时间和天的时间所构成的组中选择两个或更多环境变量。
36.根据权利要求35所述的方法，还包括响应于一个或更多环境变量、输入功率变量产生第二模拟控制信号以给外部空气源提供功率的步骤。
37.根据权利要求24所述的方法，还包括响应于表示一个或更多环境变量的信号操作所述程序部分以根据预定的工作曲线给HVAC系统中的第二电动机提供启动电流并且以可变速度驱动电动机的步骤。
38.根据权利要求37所述的方法，还包括操作第二变速电动机以控制外部空气源的步骤。
39.根据权利要求37所述的方法，还包括通过防止电动机驱动的功率输出中的变化，操作所述程序部分以给第二电动机提供停机防止的步骤，其中当它低于预定的速度工作以及存在线电压的降低时，这种变化将会使得所述第二电动机减速或停机。
40.根据权利要求37所述的方法，还包括给第二电动机提供降低电压暂时维持、对抗停机保护、以及高低速度限制的步骤。
41.根据权利要求37所述的方法，还包括操作第二电动机控制阀、或泵或压缩机的步骤。
42.根据权利要求24所述的方法，还包括通过防止电动机驱动的功率输出中的变化，操作所述程序部分以给第二电动机提供停机防止的步骤，其中当它低于预定的速度工作以及存在线电压的降低时，这种变化将会使得所述第二电动机减速或停机。
43.根据权利要求24所述的方法，还包括以下步骤：
从建筑管理系统接收一个或更多控制信号；和
响应于控制信号操作一个或更多光学编程设备以根据其他工作曲线调节电动机驱动信号。
44.根据权利要求24所述的方法，还包括响应于表示一个或更多环境变量的信号操作光学编程部分，以根据一个或更多相应的工作曲线产生一个或更多附加的模拟控制信号的步骤，该信号用于操作除电动机之外的HVAC系统的组件。
45.一种HVAC系统包括：
这样的部分：通过加热或冷却空气，来调节传送到该系统所供应空间的空气；
传送被调节的空气到所述空间的鼓风机；
操作鼓风机的电动机；和
用于根据权利要求2-23任何所述的鼓风机电动机的控制器。
46.一种闭环动态光学可编程HVAC控制和管理系统，包括：
温度传感器；
风扇电动机；以及
如权利要求1所述的控制器，其是光学可编程的，该控制器提供控制信号，从而根据从温度传感器接收到的信号至少改变所述风扇电动机的速度，所述光学可编程HVAC控制器包括控制电路，该控制电路包括温度部分，非线性空气排出温度相对空气流曲线被光学编程到控制电路的温度部分，其中所述风扇电动机根据所述空气流曲线改变速度。
47.根据权利要求46所述的系统，其中所述温度传感器设置在HVAC系统的排出空气流上。
48.根据权利要求46所述的系统，其中所述温度传感器包括热敏电阻桥。
49.根据权利要求46所述的系统，还包括第二温度传感器，其感测被占空间的温度，并经由建筑管理系统的基于计算机控制的前端、建筑管理系统控制器将该空间的温度发送给HVAC系统控制器。
50.根据权利要求49所述的系统，其中第二温度传感器是温度调节装置。
51.根据权利要求49所述的系统，还包括：控制阀和热交换器，其中所述HVAC控制器能够发送信号至所述控制阀，以响应于从所述第二温度传感器发出的信号，调整通过所述热交换器的流体流量。
52.根据权利要求49所述的系统，还包括：外部空气节气阀，其中所述HVAC控制器能够根据来自于第二温度传感器的信号来发送信号以打开或者关闭所述外部空气节气阀。
53.根据权利要求49所述的系统，还包括：回流空气节气阀，其中所述HVAC控制器能够根据来自于第二温度传感器的信号来发送信号以打开或者关闭所述回流空气节气阀。
54.根据权利要求49所述的系统，还包括：外部空气节气阀和回流空气节气阀，其中所述HVAC控制器能够同时根据来自于第二温度传感器的信号来发送信号以打开或者关闭所述外部空气节气阀以及回流空气节气阀。
55.根据权利要求46所述的系统，其中所述风扇电动机包括安装在其轴上的GP/OP编码器。
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