CN102434943B - 一种限制空调压缩机频率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种限制空调压缩机频率的方法，若室外环境温度Ta≤15℃，则限制所述压缩机的工作频率在F1至F2的第一设定区间内，所述F1、F2的取值原则是压缩机在该区间内运行时，同时满足以下条件：（1）压缩机底部温度-冷凝器中间温度≥5℃；（2）蒸发器出口温度-蒸发温度≥0℃；若室外环境温度15℃<Ta≤24℃，则限制所述压缩机的工作频率在F3至F4的第二设定区间内，所述F3、F4的取值原则是压缩机在该区间内运行时，同时满足上述条件。本发明根据室外环境温度对压缩机的工作频率进行限制，通过降低冷媒的循环量，来避免由于冷媒蒸发不完全而导致的制冷系统回液运行问题的发生，提高了压缩机运行的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于空调与制冷工程技术领域，具体地说，是涉及一种用于限制空调器压缩机工作频率的方法。
背景技术
随着地球气候的逐渐变暖以及人们生活水平的不断提高，空调产品已逐步走进了千家万户并且使用范围日渐广泛。现有的空调产品一般都包括室内机和室外机两部分，当室外机所处的环境温度较低时，例如室外温度低于20℃时，在某些场合下仍需要空调器运行在制冷模式下。此时，由于室外环境温度较低，可能会出现由于冷媒循环量过大而导致蒸发不完全，进而形成液态冷媒返回至压缩机导致液压缩的问题，从而影响压缩机运行的可靠性。
发明内容
本发明为了解决现有空调产品在较低环境温度下制冷运行易导致冷媒出现液压缩的问题，提出了一种根据环境温度限制压缩机工作频率的方法，以避免制冷系统回液运行，提高压缩机运行的可靠性。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种限制空调压缩机频率的方法，即当室外环境温度低于24℃且空调器运行在制冷模式下时，对压缩机的工作频率进行以下限制：
若室外环境温度Ta≤15℃，则限制所述压缩机的工作频率在F1至F2的第一设定区间内，所述F1、F2的取值原则是压缩机在第一设定区间内运行时，同时满足以下条件：
（1）压缩机底部温度-冷凝器中间温度≥5℃；
（2）蒸发器出口温度-蒸发温度≥0℃；
若室外环境温度15℃<Ta≤24℃，则限制所述压缩机的工作频率在F3至F4的第二设定区间内，所述F3、F4的取值原则是压缩机在第二设定区间内运行时，同时满足上述条件（1）、（2）。
优选的，所述F1=Fmin；F2= Fmin+ΔF1；F3= Fmin+ΔF2；F4=Frated；其中，所述Fmin为压缩机所能正常运行的最小频率；所述Frated为压缩机的额定运行频率；所述ΔF1在20Hz~30Hz之间取值；所述ΔF2在5Hz~15Hz之间取值。
其中，所述ΔF1优选为25Hz；所述ΔF2优选为10Hz。
为了提高系统控制的稳定性，在所述压缩机运行过程中，当室外环境温度Ta逐渐下降进入设定的不同温度划分区间时，采用回差控制方式控制压缩机的工作频率。
进一步的，设置回差温度为T，在所述压缩机运行过程中，当室外环境温度Ta从高于15℃逐渐下降至15℃-T的过程中，保持压缩机的工作频率在所述的第二设定区间内；当室外环境温度持续下降且低于15℃-T时，限制压缩机的工作频率在所述的第一设定区间内。
又进一步的，当室外环境温度Ta从高于24℃逐渐下降至24℃-T的过程中，对压缩机的工作频率不做限制；当室外环境温度持续下降且低于24℃-T时，限制压缩机的工作频率在所述的第二设定区间内。
优选的，所述回差温度T优选设置为2℃。
再进一步的，在室外环境温度Ta低于24℃时，首先根据室内环境温度及设定温度按照传统压缩机的频率计算公式计算压缩机的工作频率，若计算出的工作频率超出当前室外环境温度Ta所在温度区间所对应的频率设定区间，则限制压缩机的工作频率在该频率设定区间内；否则，按照计算出的工作频率控制压缩机运行。
区别于上述压缩机频率限制方法，本发明在室外环境温度小于24℃的情况下，还提供了第二种用于限制空调压缩机频率的方法，即当室外环境温度低于24℃且空调器运行在制冷模式下时，对压缩机的工作频率进行以下限制：
若室外环境温度Ta≤15℃，则限制所述压缩机的工作频率F在F1至F2的第一设定区间内，所述F1、F2的取值原则是压缩机在第一设定区间内运行时，同时满足以下条件：
（1）压缩机底部温度-冷凝器中间温度≥5℃；
（2）蒸发器出口温度-蒸发温度≥0℃；
若室外环境温度15℃<Ta≤24℃，则限制所述压缩机的工作频率F在F2至F3的第二设定区间内，且遵循F=(F3-F2)*(Ta-15)/(24-15)+F2的线性变化；所述F3的取值原则是压缩机在室外环境温度Ta=24℃运行时，同时满足上述条件（1）、（2）。
优选的，所述F1=Fmin；F2= Fmin+ΔF1；F3= Frated；其中，所述Fmin为压缩机所能正常运行的最小频率；所述Frated为压缩机的额定运行频率；所述ΔF1在20Hz~30Hz之间取值。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的空调器根据室外环境温度的高低对压缩机的工作频率进行限制，在室外环境温度较低时，对空调器在制冷运行模式下压缩机的最大工作频率和最小工作频率进行设定，控制压缩机工作在设定的频率区间范围内，以降低冷媒的循环量，进而避免了由于冷媒蒸发不完全而导致的制冷系统回液运行问题的发生，提高了压缩机运行的可靠性。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是本发明所提出的空调压缩机频率限制方法的一种实施例的程序流程图；
图2是在室外环境温度低于24℃时，按照图1所示频率限制方法确定的室外环境温度与压缩机工作频率的限制区间之间的对应关系图；
图3是本发明所提出的空调压缩机频率限制方法的另一种实施例的程序流程图；
图4是在室外环境温度低于24℃时，按照图3所示频率限制方法确定的室外环境温度与压缩机工作频率之间的对应关系图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。
本发明为了使空调产品在室外环境温度较低的情况下，仍能安全的工作在制冷运行模式下，提出了对压缩机的工作频率进行人为限制的设计方案，通过限制压缩机的工作频率来限制冷媒的循环量，进而避免出现由于冷媒循环量过大而导致的蒸发不完全、形成液态冷媒返回至压缩机的现象发生，由此杜绝了压缩机液压缩问题的发生，确保了压缩机运行的可靠性。
考虑到在实际应用过程中，当室外环境温度低于24℃时，认为气候凉爽，空调器通常是不需要工作在制冷运行模式的。若非要空调器在室外环境温度低于24℃的情况下制冷运行，为了确保压缩机运行安全，则需要对冷媒的循环量进行限制，确保其在蒸发器中蒸发完全。具体可以采用限制压缩机工作频率的方法来限制冷媒的循环量，以达到避免液态冷媒返回压缩机导致液压缩问题出现的设计目的。
本发明针对空调器在室外环境温度低于24℃时制冷运行的情况，对压缩机的工作频率提出了两种限制方案，以下通过实施例一和实施例二分别进行具体阐述。
实施例一，参见图2所示，本实施例的空调压缩机频率限制方法采用在室外环境温度Ta≤15℃以及15℃<Ta≤24℃两个温度区间内，分别对压缩机工作频率的上限值和下限值赋予设定值的方式进行设计。即，当空调器在室外环境温度Ta≤15℃的情况下制冷运行时，限制压缩机的工作频率在F1至F2的第一设定区间内，以下简称A区间；当空调器在室外环境温度15℃<Ta≤24℃的情况下制冷运行时，限制压缩机的工作频率在F3至F4的第二设定区间内，以下简称B区间。通过合理选择F1、F2、F3、F4的取值，使压缩机在限定的频率区间范围内运行时，空调器的BSH以及压缩机吸气过热度均能同时满足以下条件：
（1）BSH≥5℃；
（2）压缩机吸气过热度≥0℃；
其中，BSH即指：压缩机底部温度与冷凝器中间温度的差值；压缩机吸气过热度即指：蒸发器出口温度与蒸发温度的差值；所述蒸发温度即蒸发器的中间温度。由此，便可避免出现液态冷媒蒸发不完全的问题，保证压缩机安全运行。
下面结合图1所示的流程图，对本实施例的压缩机频率限制方法的具体步骤进行具体阐述：
S101、判断空调器是否工作在制冷运行模式下，若是，则执行后续步骤；否则，退出该压缩机频率限制过程。
S102、检测室外环境温度Ta，若Ta>24℃，则退出该压缩机频率限制过程；否则，判断室外环境温度Ta落入的温度区间，若Ta≤15℃，则执行步骤S103；若15℃<Ta≤24℃，则执行步骤S104。
S103、限制压缩机的工作频率在F1至F2的A区间内变化，跳转至步骤S105；
在此步骤中，所述F1、F2的取值可以采用以下实验方法确定：
将空调器的室外机制冷运行在不同的室外环境温度下，且所述室外环境温度均低于15℃；
改变压缩机的工作频率，并同时检测空调器的压缩机底部温度、冷凝器中间温度以及蒸发器出口温度和蒸发温度；
在同时满足：（1）BSH≥5℃；（2）压缩机吸气过热度≥0℃这两个条件的情况下，确定出一个压缩机的工作频率变化范围，即图2中A区间所对应的频率值，由此便可以确定出压缩机在室外环境温度低于15℃时工作频率的下限值F1和上限值F2。
在本实施例中，优选设置F1=Fmin，所述Fmin为压缩机所能正常运行的最小频率；设置F2= Fmin+ΔF1，所述ΔF1可以在20Hz~30Hz之间取值，优选设置ΔF1=25Hz，即将压缩机限制在Fmin至Fmin+25Hz的频率范围内运行。所述ΔF1可以根据不同空调器的具体运行情况通过实验具体确定。
在计算压缩机的工作频率时，首先根据用户的设定温度和室内温度按照传统的计算公式计算出压缩机的工作频率F；然后判断F是否在F1至F2的区间内，若是，则按照传统计算公式计算出的工作频率控制压缩机运行；否则，若F>F2，则限制F=F2；若F<F1，则限制F=F1。
S104、限制压缩机的工作频率在F3至F4的B区间内变化；
在此步骤中，所述F3、F4的取值可以采用以下实验方法确定：
将空调器的室外机制冷运行在不同的室外环境温度下，且所述室外环境温度均在15℃至24℃的温度区间内；
改变压缩机的工作频率，并同时检测空调器的压缩机底部温度、冷凝器中间温度以及蒸发器出口温度、蒸发温度；
在同时满足：（1）BSH≥5℃；（2）压缩机吸气过热度≥0℃这两个条件的情况下，确定出一个压缩机的工作频率变化范围，即B区间，由此便可以确定出在该温度区间内压缩机工作频率的下限值F3和上限值F4。
在本实施例中，优选设置F3= Fmin+ΔF2，所述ΔF2可以在5Hz~15Hz之间取值，优选设置ΔF2=10Hz；优选设置F4=Frated，所述Frated为压缩机的额定工作频率；即压缩机被限制在Fmin+10Hz至Frated的频率范围内运行。
同样的，在计算压缩机的工作频率时，首先根据用户的设定温度和室内温度按照传统的计算公式计算出压缩机的工作频率F；然后判断F是否在F3至F4的区间内，若是，则按照传统计算公式计算出的工作频率控制压缩机运行；否则，若F>F4，则限制F=F4；若F<F3，则限制F=F3。
S105、返回步骤S101继续检测执行。
在本实施例所设计的压缩机频率限制方法中，为了提高系统控制的稳定性，在所述压缩机运行过程中，当室外环境温度Ta逐渐下降进入设定的不同温度划分区间时，优选采用回差控制方式对压缩机的工作频率进行控制。作为一种优选设计方案，假设将回差温度T设定为2℃，在所述压缩机运行过程中，当室外环境温度Ta从高于15℃逐渐下降至13℃的过程中，不要急于将压缩机的工作频率切换到A区间内，而是保持压缩机的工作频率在当前的B区间内变化；当室外环境温度持续下降且低于13℃时，再将压缩机的工作频率限制在所述的A区间内。同理，当室外环境温度Ta从高于24℃逐渐下降至22℃的过程中，对压缩机的工作频率不做限制，仍然根据用户的设定温度和室内温度按照传统的计算公式计算出的工作频率控制压缩机运行；当室外环境温度持续下降且低于22℃时，再将压缩机的工作频率限制在所述的B区间内。
采用回差控制策略可以保证系统控制的稳定性。当然，所述回差温度T也可以设定为其他合适的温度值，比如1℃或者3℃等，本实施例对此不进行具体限制。
实施例二，参见图4所示，本实施例的空调压缩机频率限制方法采用在室外环境温度Ta≤15℃以及15℃<Ta≤24℃两个温度区间内，分别对压缩机工作频率的上限值和下限值赋予设定值，并且在15℃<Ta≤24℃的温度区间内控制压缩机的工作频率随室外环境温度Ta线性变化的方式进行设计。即，当空调器在室外环境温度Ta≤15℃的情况下制冷运行时，将压缩机的工作频率人为限制在F1至F2的第一设定区间内，以下简称A区间；当空调器在室外环境温度15℃<Ta≤24℃的情况下制冷运行时，将压缩机的工作频率限制在F2至F3的第二设定区间内，以下简称B区间，且在B区间内控制压缩机的工作频率随室外环境温度Ta的变化线性变化。通过合理选择F1、F2、F3的取值，使压缩机在限定的频率区间范围内运行时，空调器的BSH以及压缩机吸气过热度均能同时满足以下条件：
（1）BSH≥5℃；
（2）压缩机吸气过热度≥0℃；
进而避免出现液态冷媒蒸发不完全的问题，提高压缩机运行的可靠性。
下面结合图3所示的流程图，对本实施例的压缩机频率限制方法的具体设计步骤说明如下：
S301、判断空调器是否工作在制冷运行模式下，若是，则执行后续步骤；否则，退出该压缩机频率限制过程。
S302、检测室外环境温度Ta，若Ta>24℃，则退出该压缩机频率限制过程；否则，判断室外环境温度Ta落入的温度区间，若Ta≤15℃，则执行步骤S303；若15℃<Ta≤24℃，则执行步骤S304。
S303、限制压缩机的工作频率在F1至F2的A区间内变化，跳转至步骤S305；
在此步骤中，所述F1、F2的取值可以采用以下实验方法确定：
将空调器的室外机制冷运行在不同的室外环境温度下，且所述室外环境温度均低于15℃；
改变压缩机的工作频率，并同时检测空调器的压缩机底部温度、冷凝器中间温度以及蒸发器出口温度和蒸发温度；
在同时满足：（1）BSH≥5℃；（2）压缩机吸气过热度≥0℃这两个条件的情况下，确定出一个压缩机的工作频率变化范围，即图4中A区间所对应的频率值，由此便可以确定出压缩机在室外环境温度低于15℃时工作频率的下限值F1和上限值F2。
在本实施例中，优选设置F1=Fmin，所述Fmin为压缩机所能正常运行的最小频率；设置F2= Fmin+ΔF1，所述ΔF1可以在20Hz~30Hz之间取值，优选设置ΔF1=25Hz，可根据不同空调器的具体运行情况通过实验确定。
在计算压缩机的工作频率时，首先根据用户的设定温度和室内温度按照传统的计算公式计算出压缩机的工作频率F；然后判断F是否在F1至F2的区间内，若是，则按照传统计算公式计算出的工作频率控制压缩机运行；否则，若F>F2，则限制F=F2；若F<F1，则限制F=F1。
S304、限制压缩机的工作频率在F2至F3的B区间内随室外环境温度Ta线性变化；
在此步骤中，所述F3的取值可以采用以下实验方法确定：
将空调器的室外机制冷运行在室外环境温度Ta=24℃的环境中；
改变压缩机的工作频率，并同时检测空调器的压缩机底部温度、冷凝器中间温度以及蒸发器出口温度、蒸发温度；
在同时满足：（1）BSH≥5℃；（2）压缩机吸气过热度≥0℃这两个条件的情况下，确定出一个压缩机工作频率的最大值，由此便可以确定出在15℃<Ta≤24℃的温度区间内压缩机工作频率的下限值F2和上限值F3。
在本实施例中，当室外环境温度Ta 在15℃至24℃之间变化时，设计变化曲线：F=(F3-F2)*(Ta-15)/(24-15)+F2，其中，F即指压缩机的工作频率。将检测出的当前室外环境温度Ta代入上述曲线公式，即可计算出在当前室外环境温度下压缩机的工作频率。
作为本实施例的一种最优选择，优选设置上限值F3=Frated，所述Frated为压缩机的额定工作频率，即限制压缩机运行在Fmin+ΔF1至Frated的频率范围内。
S305、返回步骤S301继续检测执行。
当然，本发明对于两个温度区间的划分并不仅限于以上举例，也可以采用其它划分方式，可以根据空调器的实际运行情况实验确定。
在本发明中，所述室外环境温度Ta可以利用设置于空调器室外机中的温度传感器检测获得，并实时传输至空调器主板上的处理器，例如主CPU芯片。将本发明所提出的压缩机频率限制策略通过软件编程的方式写入处理器，进而通过处理器计算出每一时刻压缩机的工作频率，并生成相应的控制信号，经由驱动电路驱动压缩机安全运行。
当然，以上所述仅是本发明的一种优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种限制空调压缩机频率的方法，其特征在于：当室外环境温度低于24℃且空调器运行在制冷模式下时，对压缩机的工作频率进行以下限制：
若室外环境温度Ta≤15℃，则限制所述压缩机的工作频率在F1至F2的第一设定区间内，所述F1、F2的取值原则是压缩机在第一设定区间内运行时，同时满足以下条件：
（1）压缩机底部温度-冷凝器中间温度≥5℃；
（2）蒸发器出口温度-蒸发温度≥0℃，所述蒸发温度即蒸发器的中间温度；
若室外环境温度15℃<Ta≤24℃，则限制所述压缩机的工作频率在F3至F4的第二设定区间内，所述F3、F4的取值原则是压缩机在第二设定区间内运行时，同时满足上述条件（1）、（2）。
2.根据权利要求1所述的限制空调压缩机频率的方法，其特征在于：所述F1=Fmin；F2= Fmin+ΔF1；F3= Fmin+ΔF2；F4=Frated；
其中，所述Fmin为压缩机所能正常运行的最小频率；所述Frated为压缩机的额定运行频率；所述ΔF1在20Hz~30Hz之间取值；所述ΔF2在5Hz~15Hz之间取值。
3.根据权利要求2所述的限制空调压缩机频率的方法，其特征在于：所述ΔF1为25Hz；所述ΔF2为10Hz。
4.根据权利要求1或2或3所述的限制空调压缩机频率的方法，其特征在于：在所述压缩机运行过程中，当室外环境温度Ta逐渐下降进入设定的不同温度划分区间时，采用回差控制方式控制压缩机的工作频率。
5.根据权利要求4所述的限制空调压缩机频率的方法，其特征在于：设置回差温度T，在所述压缩机运行过程中，当室外环境温度Ta从高于15℃逐渐下降至15℃-T的过程中，保持压缩机的工作频率在所述的第二设定区间内；当室外环境温度持续下降且低于15℃-T时，限制压缩机的工作频率在所述的第一设定区间内。
6.根据权利要求5所述的限制空调压缩机频率的方法，其特征在于：当室外环境温度Ta从高于24℃逐渐下降至24℃-T的过程中，对压缩机的工作频率不做限制；当室外环境温度持续下降且低于24℃-T时，限制压缩机的工作频率在所述的第二设定区间内。
7.根据权利要求6所述的限制空调压缩机频率的方法，其特征在于：所述回差温度T=2℃。
8.根据权利要求1或2或3所述的限制空调压缩机频率的方法，其特征在于：在室外环境温度Ta低于24℃时，首先根据室内环境温度及设定温度按照传统压缩机的频率计算公式计算压缩机的工作频率，若计算出的工作频率超出当前室外环境温度Ta所在温度区间所对应的频率设定区间，则限制压缩机的工作频率在该频率设定区间内；否则，按照计算出的工作频率控制压缩机运行。
9.一种限制空调压缩机频率的方法，其特征在于：当室外环境温度低于24℃且空调器运行在制冷模式下时，对压缩机的工作频率进行以下限制：
若室外环境温度Ta≤15℃，则限制所述压缩机的工作频率F在F1至F2的第一设定区间内，所述F1、F2的取值原则是压缩机在第一设定区间内运行时，同时满足以下条件：
（1）压缩机底部温度-冷凝器中间温度≥5℃；
（2）蒸发器出口温度-蒸发温度≥0℃，所述蒸发温度即蒸发器的中间温度；
若室外环境温度15℃<Ta≤24℃，则限制所述压缩机的工作频率F在F2至F3的第二设定区间内，且遵循F=(F3-F2)*(Ta-15)/(24-15)+F2的线性变化；所述F3的取值原则是压缩机在室外环境温度Ta=24℃运行时，同时满足上述条件（1）、（2）。
10.根据权利要求9所述的限制空调压缩机频率的方法，其特征在于：所述F1=Fmin；F2= Fmin+ΔF1；F3 =Frated；
其中，所述Fmin为压缩机所能正常运行的最小频率；所述Frated为压缩机的额定运行频率；所述ΔF1在20Hz~30Hz之间取值。
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