CN104964389B - 空调器、空调器的室外机及其功率估算控制方法、装置 - Google Patents
空调器、空调器的室外机及其功率估算控制方法、装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种空调器中室外风机的功率估算控制方法，包括以下步骤：建立功率估计模型函数P＝F(Vac，T3)+G(T4)；获取室外风机的调速指令，并根据调速指令控制室外风机运转；实时检测室外风机的电源电压，并实时检测室外环境温度，以及实时检测室外换热器的温度；根据检测的室外风机的电源电压、检测的室外环境温度、检测的室外换热器的温度以及功率估计模型函数计算室外风机的功率。该功率估算控制方法能够在不增加硬件成本的基础上，通过功率估计模型函数实时获取室外风机功率。本发明还公开了一种空调器中室外风机的功率估算控制装置、一种空调器的室外机以及一种空调器。
Description
技术领域
本发明涉及空调器技术领域，特别涉及一种空调器中室外风机的功率估算控制方法、一种空调器中室外风机的功率估算控制装置、一种空调器的室外机以及一种空调器。
背景技术
随着空调器的普及和用户节能减排意识的日益增强，用户在使用空调器的过程中对空调器的功率和耗电量越来越关心，因此，准确有效地将空调器的用电情况反馈给用户成为空调器发展的方向。
目前，一部分空调器中室内风机和室外风机使用抽头电机，结构简单、成本低，通过切换抽头调节风机转速，风机转速开环控制，控制电路简单、可靠。不足之处在于，在抽头电机控制系统中仅利用几个继电器控制电机抽头，速度开环，并且不检测抽头电机的电压和电流，因此不能像直流电机控制系统一样，通过准确获取电机的电压、电流信号来计算电机的功率。而如果通过增加的外围电流和电压检测电路计算抽头电机的功率，将会增加控制系统成本。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种通过功率估计模型函数来实时获取室外风机功率的空调器中室外风机的功率估算控制方法。
本发明的另一个目的在于提出一种空调器中室外风机的功率估算控制装置。本发明的又一个目的在于提出一种空调器的室外机。本发明的还一个目的在于提出一种空调器。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种空调器中室外风机的功率估算控制方法，包括以下步骤：建立与室外风机电源电压、室外换热器的温度和室外环境温度相关联的功率估计模型函数P＝F(Vac，T3)+G(T4)，其中，P为所述室外风机的功率，Vac为所述室外风机电源电压，T3为所述室外换热器的温度，T4为所述室外环境温度；获取所述室外风机的调速指令，并根据所述调速指令控制所述室外风机运转；实时检测所述室外风机的电源电压，并实时检测室外环境温度，以及实时检测所述室外换热器的温度；根据检测的所述室外风机的电源电压、检测的室外环境温度、检测的所述室外换热器的温度以及所述功率估计模型函数计算所述室外风机的功率。
根据本发明实施例的空调器中室外风机的功率估算控制方法，首先建立与室外风机电源电压、室外换热器的温度和室外环境温度相关联的功率估计模型函数P＝F(Vac，T3)+G(T4)，然后获取室外风机的调速指令，并根据调速指令控制室外风机运转，实时检测室外风机的电源电压，并实时检测室外环境温度，以及实时检测室外换热器的温度，根据检测的室外风机的电源电压、检测的室外环境温度、检测的室外换热器的温度以及功率估计模型函数计算室外风机的功率。因此，本发明实施例的空调器中室外风机的功率估算控制方法在不增加硬件成本的基础上，通过建模方法能够估算出室外风机的功率，满足用户的实际需求。
根据本发明的一个实施例，所述F(Vac，T3)的函数表达式为：
其中，f1(x)＝a*x2+b*x+c，S2、S1、d1为矩阵系数，d2、a、b、c均为常数系数，u为矩阵[Vac，T3]。
根据本发明的一个实施例，所述G(T4)的函数表达式为：
G(T4)＝a1*T42+b1*T4+c1
其中，a1、b1、c1均为常数系数。
优选地，所述室外风机中的电机可以为抽头电机。
为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种空调器中室外风机的功率估算控制装置，包括：第一温度检测模块，用于实时检测室外环境温度；第二温度检测模块，用于实时检测室外换热器的温度；电压检测模块，用于实时检测室外风机的电源电压；控制模块，所述控制模块中预设有功率估计模型函数，所述控制模块用于获取所述室外风机的调速指令，并根据所述调速指令控制所述室外风机运转，以及根据检测的所述室外风机的电源电压、检测的室外环境温度、检测的所述室外换热器的温度以及所述功率估计模型函数计算所述室外风机的功率，其中，所述功率估计模型函数是建立的与室外风机电源电压、室外换热器的温度和室外环境温度相关联的模型函数，所述功率估计模型函数P＝F(Vac，T3)+G(T4)，其中，P为所述室外风机的功率，Vac为所述室外风机电源电压，T3为所述室外换热器的温度，T4为所述室外环境温度。
根据本发明实施例的空调器中室外风机的功率估算控制装置，通过第一温度检测模块实时检测室外环境温度，并通过第二温度检测模块实时检测室外换热器的温度，以及通过电压检测模块实时检测室外风机的电源电压，控制模块中预设有功率估计模型函数，控制模块获取室外风机的调速指令，并根据调速指令控制室外风机运转，以及根据检测的室外风机的电源电压、检测的室外环境温度、检测的室外换热器的温度以及功率估计模型函数计算室外风机的功率，其中，功率估计模型函数P＝F(Vac，T3)+G(T4)是建立的与室外风机电源电压、室外换热器的温度和室外环境温度相关联的模型函数。因此，本发明实施例的空调器中室外风机的功率估算控制装置在不增加硬件成本的基础上，通过预设在控制模块中的功率估计模型函数能够估算出室外风机的功率，满足用户的实际需求。
根据本发明的一个实施例，所述F(Vac，T3)的函数表达式为：
其中，f1(x)＝a*x2+b*x+c，S2、S1、d1为矩阵系数，d2、a、b、c均为常数系数，u为矩阵[Vac，T3]。
根据本发明的一个实施例，所述G(T4)的函数表达式为：
G(T4)＝a1*T42+b1*T4+c1
其中，a1、b1、c1均为常数系数。
优选地，所述室外风机中的电机可以为抽头电机。
另外，本发明的实施例提出了一种空调器的室外机，其包括上述的功率估算控制装置。
该空调器的室外机通过上述的功率估算控制装置，在不增加硬件成本的基础上，通过预设的功率估计模型函数能够估算出室外风机的功率，满足用户的实际需求。
此外，本发明的实施例还提出了一种空调器，其包括上述的室外机。
该空调器通过上述的室外机，在不增加硬件成本的基础上，通过预设的功率估计模型函数能够估算出室外风机的功率，满足用户的实际需求。
附图说明
图1是根据本发明实施例的空调器中室外风机的功率估算控制方法的流程图。
图2是根据本发明实施例的空调器中室外风机的功率估算控制装置的方框示意图。
附图标记：第一温度检测模块10、第二温度检测模块20、控制模块30、电压检测模块40和室外风机M。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的空调器中室外风机的功率估算控制方法、空调器中室外风机的功率估算控制装置、空调器的室外机以及空调器。
图1是根据本发明实施例的空调器中室外风机的功率估算控制方法的流程图。如图1所示，该空调器中室外风机的功率估算控制方法包括以下步骤：
S1，建立与室外风机电源电压、室外换热器的温度和室外环境温度相关联的功率估计模型函数P＝F(Vac，T3)+G(T4)，其中，P为室外风机的功率，Vac为室外风机电源电压，T3为室外换热器的温度，T4为室外环境温度。
优选地，室外风机中的电机为抽头电机。
可以理解的是，室外风机的功率主要由室外风机转速n、室外换热器的温度T3决定，而室外环境温度T4对室外风机的功率影响相对比较小，并且，室外风机转速n随着室外风机电源电压Vac的变化而变化，因此，可以通过建立室外风机的功率与室外风机电源电压Vac、室外换热器的温度T3和室外环境温度T4之间的函数关系来获得室外风机的功率。在建立的功率估计模型函数P＝F(Vac，T3)+G(T4)中，主函数F(Vac，T3)用于实现室外风机主要功率计算，补偿函数G(T4)对主函数F(Vac，T3)计算的主要功率进行修正，以获得更加准确的功率。
根据本发明的一个实施例，F(Vac，T3)的函数表达式如公式(1)所示：
其中，f1(x)＝a*x2+b*x+c，S2、S1、d1为矩阵系数，d2、a、b、c均为常数系数，u为矩阵[Vac，T3]。
根据本发明的一个实施例，G(T4)的函数表达式如公式(2)所示：
G(T4)＝a1*T42+b1*T4+c1 (2)
其中，a1、b1、c1均为常数系数。
具体地，在建立功率估计模型函数P＝F(Vac，T3)+G(T4)之前，先通过实验方法获取相关数据信息，例如，可以采用下述方法进行获取：首先设定室外风机电源电压Vac为130V，并在室外换热器的温度T3增加2℃的时刻，或者室外环境温度T4增加2℃的时刻，记录室外风机的功率以及对应的室外风机电源电压Vac、室外换热器的温度T3和室外环境温度T4。然后将室外风机电源电压Vac增加5V，并在室外换热器的温度增加2℃的时刻，或者室外环境温度T4增加2℃的时刻，记录室外风机的功率以及对应的室外风机电源电压Vac、室外换热器的温度T3和室外环境温度T4。依次按照上述方法不断增加室外风机电源电压Vac以获取相关数据信息。其中，测试的室外风机电源电压Vac的范围为[130V，280V]，室外换热器的温度T3范围为[-10℃，60℃]，室外环境温度T4范围为[-15℃，50℃]。然后将获取的数据进行分析处理以建立功率估计模型函数P＝F(Vac，T3)+G(T4)。
S2，获取室外风机的调速指令，并根据调速指令控制室外风机运转。
S3，实时检测室外风机的电源电压，并实时检测室外环境温度，以及并实时检测室外换热器的温度。
S4，根据检测的室外风机的电源电压、检测的室外环境温度、检测的室外换热器的温度以及功率估计模型函数计算室外风机的功率。
根据本发明的一个具体示例，首先通过实验的方法获取不同室外风机电源电压Vac、不同室外换热器的温度T3和不同室外环境温度T4条件下的室外风机的功率，然后对获取的相关数据信息进行分析处理以建立功率估计模型函数P＝F(Vac，T3)+G(T4)，如上述公式(1)和公式(2)所示，并将该功率估计模型函数预设在室外风机的微处理器中。当空调器上电工作后，室外风机中的微处理器接收空调器中控制程序输入的室外风机中的电机如抽头电机的调速指令，并根据调速指令控制室外风机中的抽头电机运转，抽头电机带动风轮旋转，另外，在控制抽头电机运行过程中，实时检测室外风机的电源电压Vac，并实时检测室外换热器的温度T3和室外环境温度T4，最后通过预设在室外风机中的功率估计模型函数计算抽头电机的实时功率。
综上所述，根据本发明实施例的空调器中室外风机的功率估算控制方法，首先建立与室外风机电源电压、室外换热器的温度和室外环境温度相关联的功率估计模型函数P＝F(Vac，T3)+G(T4)，然后获取室外风机的调速指令，并根据调速指令控制室外风机运转，实时检测室外风机的电源电压，并实时检测室外环境温度，以及实时检测室外换热器的温度，根据检测的室外风机的电源电压、检测的室外环境温度、检测的室外换热器的温度以及功率估计模型函数计算室外风机的功率。因此，本发明实施例的空调器中室外风机的功率估算控制方法在不增加硬件成本的基础上，通过建模方法能够估算出室外风机的功率，满足用户的实际需求。
图2是根据本发明实施例的空调器中室外风机的功率估算控制装置的方框示意图。如图2所示，该空调器中室外风机M的功率估算控制装置包括：第一温度检测模块10、第二温度检测模块20、电压检测模块40和控制模块30。
其中，第一温度检测模块10用于实时检测室外环境温度，第二温度检测模块20用于实时检测室外换热器的温度，电压检测模块40用于实时检测室外风机的电源电压，控制模块30中预设有功率估计模型函数，控制模块30用于获取室外风机M的调速指令，并根据调速指令控制室外风机M运转，以及根据检测的室外风机M的电源电压、检测的室外环境温度、检测的室外换热器的温度以及功率估计模型函数计算室外风机M的功率，其中，功率估计模型函数是建立的与室外风机电源电压、室外换热器的温度和室外环境温度相关联的模型函数，功率估计模型函数P＝F(Vac，T3)+G(T4)，其中，P为室外风机M的功率，Vac为室外风机电源电压，T3为室外换热器的温度，T4为室外环境温度。
优选地，室外风机M中的电机为抽头电机。
可以理解的是，室外风机M的功率主要由室外风机转速n、室外换热器的温度T3决定，而室外环境温度T4对室外风机的功率影响相对比较小，并且，室外风机转速n随着室外风机电源电压Vac的变化而变化，因此，可以通过建立室外风机M的功率与室外风机电源电压Vac、室外换热器的温度T3和室外环境温度T4之间的函数关系来获得室外风机M的功率。在建立的功率估计模型函数P＝F(Vac，T3)+G(T4)中，主函数F(Vac，T3)用于实现室外风机M主要功率计算，补偿函数G(T4)对主函数F(Vac，T3)计算的主要功率进行修正，以获得更加准确的功率。
根据本发明的一个实施例，F(Vac，T3)的函数表达式如上述公式(1)所示。
根据本发明的一个实施例，G(T4)的函数表达式如上述公式(2)所示。
具体地，在建立功率估计模型函数P＝F(Vac，T3)+G(T4)之前，先通过实验方法获取相关数据信息，例如，可以采用下述方法进行获取：首先设定室外风机电源电压Vac为130V，并在室外换热器的温度增加2℃的时刻，或者室外环境温度T4增加2℃的时刻，记录室外风机M的功率以及对应的室外风机电源电压Vac、室外换热器的温度T3和室外环境温度T4。然后将室外风机电源电压Vac增加5V，并在室外换热器的温度T3增加2℃的时刻，或者室外环境温度T4增加2℃的时刻，记录室外风机M的功率以及对应的室外风机电源电压Vac、室外换热器的温度T3和室外环境温度T4。依次按照上述方法不断增加室外风机电源电压Vac以获取相关数据信息。其中，测试的室外风机电源电压Vac的范围为[130V，280V]，室外换热器的温度T3范围为[-10℃，60℃]，室外环境温度T4范围为[-15℃，50℃]。然后将获取的数据进行分析处理以建立功率估计模型函数P＝F(Vac，T3)+G(T4)。
根据本发明的一个具体示例，首先通过实验的方法获取不同室外风机电源电压Vac、不同室外换热器的温度T3和不同室外环境温度T4条件下的室外风机M的功率，然后对获取的相关数据信息进行分析处理以建立功率估计模型函数P＝F(Vac，T3)+G(T4)，如上述公式(1)和公式(2)所示，并将该功率估计模型函数预设在控制模块30如微处理器中。当空调器上电工作后，控制模块30接收空调器中控制程序输入的室外风机M中的电机如抽头电机的调速指令，并根据调速指令控制室外风机M中的抽头电机运转，抽头电机带动风轮旋转，另外，在控制抽头电机运行过程中，实时检测室外风机的电源电压Vac，并实时检测室外换热器的温度T3和室外环境温度T4，最后通过预设在控制模块30中的功率估计模型函数计算抽头电机的实时功率。
根据本发明实施例的空调器中室外风机的功率估算控制装置，通过第一温度检测模块实时检测室外环境温度，并通过第二温度检测模块实时检测室外换热器的温度，以及通过电压检测模块实时检测室外风机的电源电压，控制模块中预设有功率估计模型函数，控制模块获取室外风机的调速指令，并根据调速指令控制室外风机运转，以及根据检测的室外风机的电源电压、检测的室外环境温度、检测的室外换热器的温度以及功率估计模型函数计算室外风机的功率，其中，功率估计模型函数P＝F(Vac，T3)+G(T4)是建立的与室外风机电源电压、室外换热器的温度和室外环境温度相关联的模型函数。因此，本发明实施例的空调器中室外风机的功率估算控制装置在不增加硬件成本的基础上，通过预设在控制模块中的功率估计模型函数能够估算出室外风机的功率，满足用户的实际需求。
另外，本发明的实施例提出了一种空调器的室外机，其包括上述的功率估算控制装置。
该空调器的室外机通过上述的功率估算控制装置，在不增加硬件成本的基础上，通过预设的功率估计模型函数能够估算出室外风机的功率，满足用户的实际需求。
此外，本发明的实施例还提出了一种空调器，其包括上述的室外机。
该空调器通过上述的室外机，在不增加硬件成本的基础上，通过预设的功率估计模型函数能够估算出室外风机的功率，满足用户的实际需求。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种空调器中室外风机的功率估算控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立与室外风机电源电压、室外换热器的温度和室外环境温度相关联的功率估计模型函数P＝F(Vac，T3)+G(T4)，其中，P为所述室外风机的功率，Vac为所述室外风机电源电压，T3为所述室外换热器的温度，T4为所述室外环境温度；
获取所述室外风机的调速指令，并根据所述调速指令控制所述室外风机运转；
实时检测所述室外风机的电源电压，并实时检测室外环境温度，以及实时检测所述室外换热器的温度；
根据检测的所述室外风机的电源电压、检测的室外环境温度、检测的所述室外换热器的温度以及所述功率估计模型函数计算所述室外风机的功率。
2.根据权利要求1所述的空调器中室外风机的功率估算控制方法，其特征在于，所述F(Vac，T3)的函数表达式为：
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<mrow>
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<mi>V</mi>
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<mo>+</mo>
<mi>d</mi>
<mn>2</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
其中，f1(x)＝a*x2+b*x+c，S2、S1、d1为矩阵系数，d2、a、b、c均为常数系数，u为矩阵[Vac，T3]。
3.根据权利要求1或2所述的空调器中室外风机的功率估算控制方法，其特征在于，所述G(T4)的函数表达式为：
G(T4)＝a1*T42+b1*T4+c1
其中，a1、b1、c1均为常数系数。
4.根据权利要求1所述的空调器中室外风机的功率估算控制方法，其特征在于，所述室外风机中的电机为抽头电机。
5.一种空调器中室外风机的功率估算控制装置，其特征在于，包括：
第一温度检测模块，用于实时检测室外环境温度；
第二温度检测模块，用于实时检测室外换热器的温度；
电压检测模块，用于实时检测室外风机的电源电压；
控制模块，所述控制模块中预设有功率估计模型函数，所述控制模块用于获取所述室外风机的调速指令，并根据所述调速指令控制所述室外风机运转，以及根据检测的所述室外风机的电源电压、检测的室外环境温度、检测的所述室外换热器的温度以及所述功率估计模型函数计算所述室外风机的功率，其中，所述功率估计模型函数是建立的与室外风机电源电压、室外换热器的温度和室外环境温度相关联的模型函数，所述功率估计模型函数P＝F(Vac，T3)+G(T4)，其中，P为所述室外风机的功率，Vac为所述室外风机电源电压，T3为所述室外换热器的温度，T4为所述室外环境温度。
6.根据权利要求5所述的功率估算控制装置，其特征在于，所述F(Vac，T3)的函数表达式为：
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<mo>,</mo>
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<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>+</mo>
<mi>d</mi>
<mn>2</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
其中，f1(x)＝a*x2+b*x+c，S2、S1、d1为矩阵系数，d2、a、b、c均为常数系数，u为矩阵[Vac，T3]。
7.根据权利要求5或6所述的功率估算控制装置，其特征在于，所述G(T4)的函数表达式为：
G(T4)＝a1*T42+b1*T4+c1
其中，a1、b1、c1均为常数系数。
8.根据权利要求5所述的功率估算控制装置，其特征在于，所述室外风机中的电机为抽头电机。
9.一种空调器的室外机，其特征在于，包括根据权利要求5-8中任一项所述的功率估算控制装置。
10.一种空调器，其特征在于，包括根据权利要求9所述的室外机。
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