CN104456963A

CN104456963A - 压缩机工作频率的控制方法及装置

Info

Publication number: CN104456963A
Application number: CN201310442680.8A
Authority: CN
Inventors: 黄娟; 李博; 李绍斌
Original assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Current assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2033-09-25
Also published as: WO2015043276A1; CN104456963B

Abstract

本发明公开了一种压缩机工作频率的控制方法及装置。其中，该方法包括：获取检测参数和固定参数；在保持制热水时间固定的情况下，根据检测参数和固定参数计算压缩机的工作频率，以获取压缩机的频率调节值；根据频率调节值来控制压缩机的频率输出。通过本发明，能够实现热水机在任何环境温度运行时的制热水时间恒定，明确制热水需等待的时间。

Description

压缩机工作频率的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及家用电器领域，具体而言，涉及一种压缩机工作频率的控制方法及装置。

背景技术

目前，现有的空气能热水器制热水时间除了受补水温度、设定温度、加热水量影响之外，最主要是受到制热量的影响。

如图1所示，空气能热水器的制热量是随着环境温度的降低而降低的，而热水器制热量的降低，制热水的时间也随之增加。用户在使用时将面临不同环境温度制热水时间不一样问题，造成用户用水等待时间不一样的困扰，影响用户使用感受。

另外，由于定频热水器在各个环境下的制热能力是一定的，难以改变，因此，针对不同环境温度下热水器进行制热水，会产生不同的加热时间，导致用户使用效率低。

本控制方法主要是针对变频热水机，通过控制频率的方法实现各个环境温度的加热时间一致，解决用户因制热量变化引起的用水时间不一致问题。。

综上，目前针对相关技术中变频空气能热水器在不同环境温度下制热水时，加热时间不一致，导致用户使用热水器过程中用户等待时间不恒定的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中变频空气能热水器在不同环境温度下制热水时，加热时间不一致，导致用户使用热水器过程中用户等待时间不恒定的问题，目前尚未提出有效的解决方案，为此，本发明的主要目的在于提供一种压缩机工作频率的控制方法及装置，以解决上述问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种压缩机工作频率的控制方法，该方法包括：获取检测参数和固定参数；在保持制热水时间固定的情况下，根据检测参数和固定参数计算压缩机的工作频率，以获取压缩机的频率调节值；根据频率调节值来控制压缩机的频率输出。

进一步地，检测参数包括：环境温度Te、初始水温度Twc、目标水温度Tws，固定参数包括：额定工况时的额定制热热能Qo、额定运行时间to、额定运行频率fo和水箱水容量m，其中，根据检测参数和固定参数计算压缩机的工作频率，以获取压缩机的频率调节值的步骤包括：通过以下公式计算得到频率调节值其中，fo为额定运行频率，to为额定运行时间，Qo为额定制热热能、c为水比热容、m为水箱水容量，ζ为能力衰减修正系数。

进一步地，在通过以下公式计算得到频率调节值f之前，方法还包括：检测当前环境温度；根据当前环境温度从修正系数库中进行查询，以获取当前环境温度所对应的能力衰减修正系数。

进一步地，检测参数包括：环境温度Te、初始水温度Twc、目标水温度Tws，固定参数包括：额定工况时的额定制热热能Qo、额定运行时间to、额定运行频率fo和水箱水容量m，其中，根据检测参数和固定参数计算压缩机的工作频率，以获取压缩机的频率调节值的步骤包括：通过以下公式计算得到频率调节值其中，fo为额定运行频率，to为额定运行时间，Qo为额定制热热能、c为水比热容、m为水箱水容量、Te为环境温度、a和b为热水机组衰减性能。

进一步地，对频率调节值进行取整处理。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种压缩机工作频率的控制装置，该装置包括：获取模块，用于获取检测参数和固定参数；处理模块，用于在保持制热水时间固定的情况下，根据检测参数和固定参数计算压缩机的工作频率，以获取压缩机的频率调节值；控制模块，用于根据频率调节值来控制压缩机的频率输出。

进一步地，检测参数包括：环境温度Te、初始水温度Twc、目标水温度Tws，固定参数包括：额定工况时的额定制热热能Qo、额定运行时间to、额定运行频率fo和水箱水容量m，其中，处理模块包括：第一计算模块，用于通过以下公式计算得到频率调节值f：其中，fo为额定运行频率，to为额定运行时间，Qo为额定制热热能、c为水比热容、m为水箱水容量，ζ为能力衰减修正系数。

进一步地，装置还包括：检测模块，用于检测当前环境温度；查询模块，用于根据当前环境温度从修正系数库中进行查询，以获取当前环境温度所对应的能力衰减修正系数。

进一步地，检测参数包括：环境温度Te、初始水温度Twc、目标水温度Tws，固定参数包括：额定工况时的额定制热热能Qo、额定运行时间to、额定运行频率fo和水箱水容量m，其中，处理模块包括：第二计算模块，用于通过以下公式计算得到频率调节值f：其中，fo为额定运行频率，to为额定运行时间，Qo为额定制热热能、c为水比热容、m为水箱水容量、Te为环境温度、a和b为热水机组衰减性能。

进一步地，装置还包括：第三计算模块，用于对频率调节值进行取整处理。

通过本发明，采用获取检测参数和固定参数；在保持制热水时间固定的情况下，根据检测参数和固定参数计算压缩机的工作频率，以获取压缩机的频率调节值；根据频率调节值来控制压缩机的频率输出，解决了相关技术中变频空气能热水器在不同环境温度下制热水时，加热时间不一致，导致用户使用热水器过程中用户等待时间不恒定的问题，进而实现热水机在任何环境温度运行时的制热水时间恒定，明确制热水需等待的时间的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1热泵热水器加热时间随环境温度变化的示意图；

图2是根据本发明实施例的压缩机工作频率的控制装置的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的压缩机工作频率的控制方法的流程示意图；以及

图4是根据本发明实施例的压缩机工作频率的控制方法的详细流程示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在描述本发明的各实施例的进一步细节之前，将参考图2来描述可用于实现本发明的原理的一个合适的计算体系结构。在以下描述中，除非另外指明，否则将参考由一个或多个计算机执行的动作和操作的符号表示来描述本发明的各实施例。由此，可以理解，有时被称为计算机执行的这类动作和操作包括计算机的处理单元对以结构化形式表示数据的电信号的操纵。这一操纵转换了数据或在计算机的存储器系统中的位置上维护它，这以本领域的技术人员都理解的方式重配置或改变了计算机的操作。维护数据的数据结构是具有数据的格式所定义的特定属性的存储器的物理位置。然而，尽管在上述上下文中描述本发明，但它并不意味着限制性的，如本领域的技术人员所理解的，后文所描述的动作和操作的各方面也可用硬件来实现。

转向附图，其中相同的参考标号指代相同的元素，本发明的原理被示为在一个合适的计算环境中实现。以下描述基于的本发明的实施例，并且不应认为是关于此处未明确描述的替换实施例而限制本发明。

图2示出了可用于这些设备的一个示例控制体系结构的示意图。出于描述的目的，所绘的体系结构仅为合适环境的一个示例，并非对本发明的使用范围或功能提出任何局限。也不应将该计算系统解释为对图2所示的任一组件或其组合具有任何依赖或需求。

在其最基本的配置中，图2是根据本发明实施例的压缩机工作频率的控制装置的结构示意图。如图2所示，图2中的控制装置至少包括：一个获取模块202、一个处理模块204以及一个控制模块206。

其中，获取模块202，用于获取检测参数和固定参数；处理模块204，用于在保持制热水时间固定的情况下，根据检测参数和固定参数计算压缩机的工作频率，以获取压缩机的频率调节值；控制模块206，用于根据频率调节值来控制压缩机的频率输出。

本申请通过上述实施例中的获取模块202来读取用于计算机组频率的各个参数，然后通过处理模块204执行基于上述参数进行频率计算，以得到压缩机的频率调节值，该装置通过控制模块206使用该频率调节值来控制压缩机的频率输出，从而解决了变频空气能热水器不同环境温度加热时间不一致的问题。该实施例所提供的方案使得热水器机组无需增加任何硬件装置，从而降低了成本，通过频率调节和控制的装置来实现热水机在任何环境温度运行时的制热水时间恒定，明确热水器的制热水需等待的时间，解决由于机组运行条件变化制热水时间不一致给用户带来的用水等待时间不同的困扰问题。

具体的，本申请实施例中影响变频热水机制热水时间的因素有：环境温度Te，开始加热水温(制热水初始温度)Twc，目标水温（即用户设定温度）Tws，水箱水容量m，以及压缩机频率f。该实施例中用于计算制热水时间的计算公式为：

其中，t为加热时间，单位可以为min；c为水比热容，可以取4.187kj/kg℃；m为水箱中水的质量，单位可以为kg；Tws为用户设定温度，℃；Twc为加热初始温度，℃；Q为热水机制热能力，kw。

上述公式中的水箱水质量m和加热时间t是热水机组可以在设计时设定为固定值，故m、t可以为已知量；Tws由线控器设定，Twc可以通过控制器采集，因此也可以通过采集手段获取，是已知量，由上可知，参数t、m、Tws、Twc对于控制器来说是已知量，只有机组制热能力Q是不确定的，会根据环境温度发生变化。

由于，热水机可以设定额定工况（例如设定在环境20/15℃时，设置水温15-55℃），额定工况的制热能力Qo、运行频率fo和运行时间to是在设计时就可以预先设定，因此是已知的，可以作为后面频率控制的参照。对于热水机组的制热能力Q和压缩机频率f、环境温度Te以及水箱水温Tw有关，对于热水机的额定工况，Q与f有以下关系：

\frac{Q}{Q_{o}} = \frac{f}{f_{o}}

，并且有

Q = \frac{c • m • (Tws - Twc)}{60 • t_{o}}

，则

f = \frac{f_{o}}{Q_{o}} • \frac{c • m • (Tws - Twc)}{60 • t_{o}}

………（公式3）。

基于上述分析可知，本申请上述实施例中的检测参数可以包括：环境温度Te、初始水温度Twc、目标水温度Tws，固定参数包括：额定工况时的额定制热热能Qo、额定运行时间to、额定运行频率fo和水箱水容量m。优选地，上述实施例中的处理模块204可以包括：第一计算模块，用于通过以下公式计算得到频率调节值f：

其中，fo为额定运行频率，to为额定运行时间，Qo为额定制热热能、c为水比热容、m为水箱水容量，ζ为能力衰减修正系数。

具体的，上述实施例中采用了环境温度对能力的影响采用列表系数修正方式，当热水器机组处于其他环境温度时，Q与Qo有如下关系：由此可知，上式公式3可以变换为：………（公式4），其中，ζ为能力衰减修正系数。本申请中不同环境温度下的能力衰减修正系数ζ如表1所示。

表1

环境温度℃	-25℃	……℃	45℃
				修正系数ζ	ζ1	……ζx	Ζn

上述实施例中，当Te、Tws、Twc变化时，热水机组的工作频率可以按照上述公式4计算出来的值进行调节，可以保持加热时间t是不变的。从而可以实现热水机在任何环境温度运行时的制热水时间恒定，明确制热水需等待的时间。

优选地，上述实施例中的装置还包括：检测模块，用于检测当前环境温度；查询模块，用于根据当前环境温度从修正系数库中进行查询，以获取当前环境温度所对应的能力衰减修正系数。修正系数库可以预先设置并保存。

另外，基于上述分析可知，本申请上述实施例中的检测参数可以包括：环境温度Te、初始水温度Twc、目标水温度Tws，固定参数包括：额定工况时的额定制热热能Qo、额定运行时间to、额定运行频率fo和水箱水容量m。另外一种优选实施例可以是，上述实施例中的处理模块204可以包括：第二计算模块，用于通过以下公式计算得到频率调节值f：

其中，fo为额定运行频率，to为额定运行时间，Qo为额定制热热能、c为水比热容、m为水箱水容量、Te为环境温度、a和b为热水机组衰减性能。

具体的，上述实施例中采用了环境温度对制热能力Q的影响采用公式修正的方式，在相同频率下，Q随环境温度Te变化有如下关系Q=(a·Te+b)·Qo，其中a、b与机组衰减性能有关，其中a和b是根据相同能力机组运行过程中实验统计获得，例如，检测热水机组在运行过程中随着机器性能衰减时的常数值，并进行记录。

由此可知，当热水机的机组处于不同环境温度Te时，Q与f有如下关系：

………（公式5），通过上述公式5可以计算得到热水机组进行调节的工作频率值，可以保持加热时间t是不变的。从而可以实现热水机在任何环境温度运行时的制热水时间恒定，明确制热水需等待的时间。

优选地，本申请上述实施例中的装置还可以包括：第三计算模块，用于对频率调节值进行取整处理。具体的，由于上述公式4或5的计算结果一般会存在小数，而压缩频率为整数，故需取整int（f）。因此，机组控制器软件只要根据int（f）就可以对处于不同环境温度、设定水温度、水箱水温情况下调整压缩机运行频率达到加热时间一致的目标。

图3是根据本发明实施例的压缩机工作频率的控制方法的流程示意图；图4是根据本发明实施例的压缩机工作频率的控制方法的详细流程示意图。

如图3所示本申请的控制方法可以包括如下步骤：

步骤S10，通过图2中的获取模块202来获取检测参数和固定参数。各个参数取值可以如图4所示的实施例。

步骤S30，通过图2中的处理模块204执行在保持制热水时间固定的情况下，根据检测参数和固定参数计算压缩机的工作频率，以获取压缩机的频率调节值。

步骤S50，通过图2中的控制模块206来实现根据频率调节值来控制压缩机的频率输出。

本申请通过读取用于计算机组频率的各个参数，然后通过基于上述参数进行频率计算，以得到压缩机的频率调节值，该装置通过使用该频率调节值来控制压缩机的频率输出，从而解决了变频空气能热水器不同环境温度加热时间不一致的问题。该实施例所提供的方案使得热水器机组无需增加任何硬件装置，从而降低了成本，通过频率调节和控制的装置来实现热水机在任何环境温度运行时的制热水时间恒定，明确热水器的制热水需等待的时间，解决由于机组运行条件变化制热水时间不一致给用户带来的用水等待时间不同的困扰问题。

通过上述方法，本申请实现了通过指定一种压缩机频率控制规则，从而调整加热时间一致。

一种优选实施例中，如图4所示，本申请上述实施例中的检测参数可以包括：环境温度Te、初始水温度Twc、目标水温度Tws，固定参数包括：额定工况时的额定制热热能Qo、额定运行时间to、额定运行频率fo和水箱水容量m，其中，根据检测参数和固定参数计算压缩机的工作频率，以获取压缩机的频率调节值的步骤包括：

通过以下公式计算得到频率调节值f：

下面就该实施例进行详细描述：

\frac{Q}{Q_{o}} = \frac{f}{f_{o}}

，并且有

Q = \frac{c • m • (Tws - Twc)}{60 • t_{o}}

，则

f = \frac{f_{o}}{Q_{o}} • \frac{c • m • (Tws - Twc)}{60 • t_{o}}

……….（公式3）。

由上分析可知，本申请环境温度对制热能力的影响可以采用列表系数修正方式进行获取，即采用列表系数修正方式来获取压缩机的频率调节值f。当热水器机组处于其他环境温度时，Q与Qo有如下关系：由此可知，上式公式3可以变换为：………（公式4），其中，ζ为能力衰减修正系数。本申请中不同环境温度下的能力衰减修正系数ζ如表1所示。

表1

环境温度℃	-25℃	……℃	45℃
				修正系数ζ	ζ1	……ζx	Ζn

优选地，在上述实施例重，在通过以下公式计算得到频率调节值f之前，方法还包括如下步骤：检测当前环境温度；根据当前环境温度从修正系数库中进行查询，以获取当前环境温度所对应的能力衰减修正系数。修正系数库可以预先设置并保存。

另一种优选实施例中，如图4所示，本申请该实施例中的检测参数可以包括：环境温度Te、初始水温度Twc、目标水温度Tws，固定参数包括：额定工况时的额定制热热能Qo、额定运行时间to、额定运行频率fo和水箱水容量m，其中，根据检测参数和固定参数计算压缩机的工作频率，以获取压缩机的频率调节值的步骤包括：

通过以下公式计算得到频率调节值f：

具体的，上述实施例中环境温度对制热能力Q的影响采用了另外一种公式修正的方式，在相同频率下，Q随环境温度Te变化有如下关系Q=(a·Te+b)·Qo，其中a、b与机组衰减性能有关，其中a和b是根据相同能力机组运行过程中实验统计获得，例如，检测热水机组在运行过程中随着机器性能衰减时的常数值，并进行记录。

优选地，如图4可知，本申请上述各个优选实施例中，可以对频率调节值进行取整处理。具体的，由于两个优选实施例中的公式4或5的计算结果一般会存在小数，而压缩频率为整数，故需取整int（f）。因此，机组控制器软件只要根据int（f）就可以对处于不同环境温度、设定水温度、水箱水温情况下调整压缩机运行频率达到加热时间一致的目标。

基于上述各个实施例的原理分析，现采用具体的举例的方式对本发明进行进一步详细描述如下：

已知：一台变频热水机组额定工况Te=20℃时，机组能力Qo=3.0KW，水箱水质量m=200kg，机组水箱水从15℃加热到55℃耗时to=186min，运行频率50Hz。

方法一：列表系数修正方式：

当已知该热水机组相同频率下制热能力随环境衰减修正系数ζ为下表2时：

表2

环境温度℃	-25℃	-15℃	-7℃	7℃	20℃	30℃	45℃
								修正系数ζ	0.23	0.35	0.5	0.75	1.00	1.20	1.46

且在环境温度变化为Te=7℃，水箱温度Twc=9℃，设定目标水温Tws=52℃，运行频率f应相应调整为：

int (f) = int (fo • \frac{c • m • (Tws - Twc)}{60 • to • ζ • Qo})

int (f) = int (50 • \frac{4.187 • 200 • (52 - 9)}{60 • 186 • 0.75 • 3.0})

int(f)=72Hz

由上述计算结果可知，压缩机频率需要调整为72Hz时可以保持186min的加热时间。

方法二：公式修正方式：

当已知该机组相同频率下能力随环境衰减为Q=a·Te+b=0.0185·Te+0.6269时，在环境温度变化为Te=7℃，水箱温度Twc=9℃，设定目标水温Tws=52℃，运行频率f应相应调整为：

int (f) = int (fo • \frac{c • m • (Tws - Twc)}{60 • to • (a • Te + b) • Qo})

int (f) = int (50 • \frac{4.187 • 200 • (52 - 9)}{60 • 186 • (0.0185 • 7 + 0.6269) • 3.0})

int(f)=71Hz

由上述计算结果可知，压缩机频率需要调整为71Hz时可以保持186min的加热时间。

通过上述方法一和方法二计算出来的频率基本一致，两种方法都可以实现不同情况下机组加热时间一致的目的。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：本申请使得热水器机组无需增加任何硬件装置，从而降低了成本，通过频率调节和控制的装置来实现热水机在任何环境温度运行时的制热水时间恒定，明确制热水需等待的时间，解决由于机组运行条件变化制热水时间不一致给用户带来的用水等待时间不同的困扰问题。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

如本发明所使用的，术语“模块”、“组件”或“单元”可以指在控制系统上执行的软件对象或例程。此处所描述的不同组件、模块、可被实现为在控制系统上执行（例如，作为单独的线程）的对象或进程。尽管此处所描述的系统和方法较佳地以软件来实现，但是硬件或软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种压缩机工作频率的控制方法，其特征在于，包括：

获取检测参数和固定参数；

在保持制热水时间固定的情况下，根据所述检测参数和固定参数计算压缩机的工作频率，以获取所述压缩机的频率调节值；

根据所述频率调节值来控制所述压缩机的频率输出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测参数包括：环境温度Te、初始水温度Twc、目标水温度Tws，固定参数包括：额定工况时的额定制热热能Qo、额定运行时间to、额定运行频率fo和水箱水容量m，其中，根据所述检测参数和固定参数计算压缩机的工作频率，以获取所述压缩机的频率调节值的步骤包括：

通过以下公式计算得到所述频率调节值f：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在通过以下公式计算得到所述频率调节值f之前，所述方法还包括：

检测当前环境温度；

根据当前环境温度从修正系数库中进行查询，以获取所述当前环境温度所对应的能力衰减修正系数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测参数包括：环境温度Te、初始水温度Twc、目标水温度Tws，固定参数包括：额定工况时的额定制热热能Qo、额定运行时间to、额定运行频率fo和水箱水容量m，其中，根据所述检测参数和固定参数计算压缩机的工作频率，以获取所述压缩机的频率调节值的步骤包括：

通过以下公式计算得到所述频率调节值f：

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，对所述频率调节值进行取整处理。

6.一种压缩机工作频率的控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取检测参数和固定参数；

处理模块，用于在保持制热水时间固定的情况下，根据所述检测参数和固定参数计算压缩机的工作频率，以获取所述压缩机的频率调节值；

控制模块，用于根据所述频率调节值来控制所述压缩机的频率输出。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，检测参数包括：环境温度Te、初始水温度Twc、目标水温度Tws，固定参数包括：额定工况时的额定制热热能Qo、额定运行时间to、额定运行频率fo和水箱水容量m，其中，所述处理模块包括：

第一计算模块，用于通过以下公式计算得到所述频率调节值f：

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

检测模块，用于检测当前环境温度；

查询模块，用于根据当前环境温度从修正系数库中进行查询，以获取所述当前环境温度所对应的能力衰减修正系数。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，检测参数包括：环境温度Te、初始水温度Twc、目标水温度Tws，固定参数包括：额定工况时的额定制热热能Qo、额定运行时间to、额定运行频率fo和水箱水容量m，其中，所述处理模块包括：

第二计算模块，用于通过以下公式计算得到所述频率调节值f：

10.根据权利要求6至9中任意一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：第三计算模块，用于对所述频率调节值进行取整处理。