CN106091291B - 一种空调风量自补偿控制方法、控制系统和空调 - Google Patents

一种空调风量自补偿控制方法、控制系统和空调 Download PDF

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Abstract

本发明涉及家电控制领域，特别涉及一种空调风量自补偿控制方法、控制系统和空调。方法包括以下步骤：获取空调滤尘网的当前脏堵程度；根据当前脏堵程度获取对应的风机转速补偿量；根据风机转速补偿量获取风机的目标转速；根据风机的目标转速控制风机运行。本发明通过检测空调滤尘网的脏堵程度，根据脏堵程度对风机风速进行相应补偿，从而使空调器的出风量相对脏堵以前不会降低，保证了空调器在积尘状态下仍能输出系统所需的风量，不仅提高了空调器的制冷、制热效果和用户的使用舒适性，而且更加节能环保。

Description

一种空调风量自补偿控制方法、控制系统和空调
技术领域
本发明涉及家电控制领域，特别涉及一种空调风量自补偿控制方法、控制系统和空调。
背景技术
制冷和制热能力是空调最重要的指标之一，而空调的送风量又是影响制冷和制热能力的重要因素之一。如果蒸发器制冷或制热温度已经很低或很高，但是穿过蒸发器的空气流通量不够，不能及时带走热量，不但使空调的能力降低，制冷、制热效果变差，用户体验变差，更严重的，会导致空调器件的损坏或触发保护机制而停止运行。
空调的送风量与风机转速呈正比，故传统的空调控制系统均通过调节风机转速来调控送风量，使之与压缩机运行频率及蒸发器温度保持协调，从而达到制冷、制热性能的最佳。但是，此方法的风机转速与送风量之间的对应关系都是在空调风道畅通时的经验值，并没有考虑滤尘网脏堵导致的风道不畅的情况。随着空调的运行，滤尘网所附着的灰尘会越积越多，通风阻力也就越来越大。在这种情况下相同的风机转速提供的送风量将大大下降，不能满足系统所需，从而使空调没有运行在最佳状态，系统能耗也会升高。即使用户隔一段时间对滤尘网进行清洗，在清洗之前的过程中也会存在同样的问题。
发明内容
本发明提供了一种空调风量自补偿控制方法、控制系统和空调，解决了现有技术的上述技术问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
依据本发明的一个方面，提供了一种空调风量自补偿控制方法，包括以下步骤：
步骤1，获取空调滤尘网的当前脏堵程度；
步骤2，根据当前脏堵程度获取对应的风机转速补偿量；
步骤3，根据风机转速补偿量获取风机的目标转速；
步骤4，根据风机的目标转速控制风机运行。
依据本发明的另一个方面，提供了一种空调风量自补偿控制系统，包括脏堵程度获取模块、转速补偿量获取模块、目标转速获取模块和控制模块，
所述脏堵程度获取模块用于获取空调滤尘网的当前脏堵程度；
所述转速补偿量获取模块用于根据当前脏堵程度获取对应的风机转速补偿量；
所述目标转速获取模块用于根据风机转速补偿量获取风机的目标转速；
所述控制模块用于根据风机的目标转速控制风机运行。
为了解决本发明的技术问题，本发明还提供了一种空调，包括所述空调风量自补偿控制系统。
本发明的有益效果是：本发明通过检测空调滤尘网的脏堵程度，根据脏堵程度对风机风速进行相应补偿，从而使空调器的出风量相对脏堵以前不会降低，保证了空调器在积尘状态下仍能输出系统所需的风量，不仅提高了空调器的制冷、制热效果和用户的使用舒适性，而且更加节能环保。
附图说明
图1为实施例1一种空调风量自补偿控制方法的流程示意图；
图2为实施例2的转速无级补偿曲线图；
图3为实施例3一种空调风量自补偿控制系统的结构示意图；
图4为实施例4一种空调的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，为实施例1一种空调风量自补偿控制方法的流程示意图，方法包括以下步骤：
步骤1，获取空调滤尘网的当前脏堵程度；
步骤2，根据当前脏堵程度获取对应的风机转速补偿量；
步骤3，根据风机转速补偿量获取风机的目标转速；
步骤4，根据风机的目标转速控制风机运行。
以下对上述实施例1的各步骤进行具体的说明。
本实施例的步骤1中，通过1％、2％、……100％的100个数值来表示不同的空调滤尘网脏堵程度，当然，在其他的实施例中，可以选择其他的数值来表示空调滤尘网的脏堵程度，均不影响本发明的技术效果。本实施例中，获取空调滤尘网的当前脏堵程度包括以下步骤：
设定用于判断空调滤尘网脏堵程度的参数；
预先建立所述参数与空调滤尘网脏堵程度的对应关系表；
采集当前参数值，并查询所述对应关系表，获取当前参数值对应的当前脏堵程度。
本实施例中，参数设定步骤和对应关系表建立步骤在空调出厂前均已根据具体的实验数据设置好，用户在使用空调时，直接采集当前参数值，并查询预设的对应关系表，即可获取当前参数值对应的当前脏堵程度。所述参数包括风量大小、空调运行时长、风机运行功率、滤尘网两侧压差、穿过滤尘网的红外光或可见光在光敏元件上形成的光电流值或与所述光敏元件串联的电阻两端的电压值。空调运行时长越长，滤尘网的脏堵程度越高。因滤尘网的脏堵会影响空气流通，因此滤尘网脏堵程度越高，在维持直流风机转速一定的情况下，风机的运行功率越小。而滤尘网的脏堵程度越高，风量越小，滤尘网两侧压差也更大，因此本实施例中，可以通过检测上述参数，来判断空调滤尘网脏堵程度。在优选的实施例中，还可以采用穿过滤尘网的红外光或可见光在光敏元件上形成的光电流值，来判断空调滤尘网脏堵程度。这种方法采用单片机控制发光装置发光，红外光或者可见光穿透空调滤尘网后照射到设置在空调滤尘网另一侧的光敏元件，比如光电二极管、光电三极管上，光敏元件会将光信号转换为电信号，并产生光电流。若空调滤尘网上附着有灰尘等，会对照射到滤尘网上的红外光进行反射、散射和吸收，因此滤尘网脏堵程度越高，穿过滤尘网照射到光敏元件上的光越少，光敏元件产生的光电流越小。通过采集光敏元件产生的光电流，或者采集与光敏元件串联的电阻两侧的电压，即可获知滤尘网的脏堵程度。这种判断方法成本低廉、易于实施且通用性强、准确度高。
同时，本实施例中预设了所述参数与不同脏堵程度的对应关系表，通过查询所述对应关系表，即可获取当前参数值对应的当前脏堵程度，方法简单且可以迅速得获得当前脏堵程度结果。
在其他实施例中，还可以采用以下方法获得空调滤尘网的当前脏堵程度，具体为：
设定用于判断空调滤尘网脏堵程度的参数；
获取第一次使用空调时的所述参数值，将其对应的滤尘网脏堵程度设为第一数值；
获取经过预设时间后的所述参数值，将其对应的滤尘网脏堵程度设为第二数值；
采集当前参数值，并采用归一化方法得到当前参数值对应的当前脏堵程度。
比如空调第一次使用时，采集的光敏元件光电流值对应的脏堵程度设为0％，普通用户正常使用一年且使用期间滤尘网未清洗的情况下，采集的光敏元件光电流值对应的脏堵程度设为100％，其余脏堵程度值为对应测得的光敏元件光电流值在此两端数据差值上做的线性等分换算，即采用min-max归一化方法进行线性变化，将对应的滤尘网脏堵程度处理为0％～100％之间的数值。上述步骤中，用于判断空调滤尘网脏堵程度的参数设定过程、作为参考值的两个端值的设定过程以及一百个等级中每个等级对应的参数范围的获取过程均是在空调出厂以前，经实验测试得到，用户在使用本发明的方法进行空调风量自动补偿时，可以直接使用这些数据。当然在其他实施例中，可以选择其他的标准来定义两端值，以及其他的方式来获取每个等级对应的参数范围，均在本发明的保护范围之内。
本实施例中，所述步骤2采用分级补偿的方式，具体为：
将空调滤尘网的脏堵程度划分为n个等级；
预先建立每个等级的脏堵程度与对应的风机转速补偿量的映射表；
查询所述映射表，获取当前脏堵程度对应的风机转速补偿量。
本实施例中，将空调滤尘网的脏堵程度平均划分为5个等级，等级1中空调滤尘网的脏堵程度范围为1％～20％，等级2中空调滤尘网的脏堵程度范围为21％～40％，等级3中空调滤尘网的脏堵程度范围为41％～60％，等级4中空调滤尘网的脏堵程度范围为61％～80％，等级5中空调滤尘网的脏堵程度范围为81％～100％。
具体如下表1所示：
表1风机转速补偿表
当获得的当前滤尘网脏堵程度为45％时，则判断脏堵程度等级为3，查表得转速的补偿值为△n3，例如△n3为180r/min时，则转速补偿值为180r/min，获得风量补偿约为90m3/h(对于35机)。这种方式可以简单快速的获得风机转速补偿量，从而进行后面的计算和控制。本实施例中，所述等级划分和映射表均在空调出厂前根据具体的实验数据设置好，用户在使用空调时，直接根据滤尘网的当前脏堵程度，并查询预设的对应关系表映射表，即可获取当前脏堵程度对应的风机转速补偿量。
在其他实施例中，还可以采用无级补偿的方式，不对滤尘网进行等级划分，而是最大程度的拟合不同脏堵情况下所需转速补偿量的曲线，通过曲线的表达式计算对应脏堵程度的转速补偿量。方法具体为：
将空调滤尘网的脏堵程度划分为m个取值区间；
预先建立与每个取值区间对应的风机转速补偿量计算公式；
将当前脏堵程度代入对应取值区间的风机转速补偿量计算公式，生成当前脏堵程度对应的风机转速补偿量。本实施例中，以上方法的具体实施过程为：
S201，获取不同的脏堵程度所需的风机转速补偿量；
S202，对所述脏堵程度和风机转速补偿量进行训练，生成风机转速补偿量计算曲线，计算曲线表达式的输入为脏堵程度，输出为风机转速补偿量。考虑到程序运算负担问题，在更加优选的实施例中，可以将风机转速补偿量计算曲线近似化成分段折线形式，从而更精确的计算出风机转速补偿量△n：将所述风机转速补偿量计算曲线近似为m段直线，m表示所述滤尘网脏堵程度划分为m个范围，不同脏堵程度范围内的脏堵程度对应的风机补偿量通过每段直线的表达式进行计算。在具体的实施过程中，上述曲线以及分段直线的表达式在空调出厂前已经训练并设置完成，用户根据获取的当前脏堵程度，即可得到对应的风机转速补偿量。如图2所述，为实施例2的的转速无级补偿曲线图，所述风机转速补偿量计算曲线近似为5段直线，具体为：
①当0％≦d<25％时，△n＝△nd1*d/0.25；
②当25％≦d<40％时，△n＝△nd1+(△nd2-△nd1)*(d-0.25)/0.15；
③当40％≦d<55％时，△n＝△nd2+(△nd3-△nd2)*(d-0.4)/0.15；
④当55％≦d<70％时，△n＝△nd3+(△nd4-△nd3)*(d-0.55)/0.15；
⑤当70％≦d≦100％时，△n＝△nd4+(△nd5-△nd4)*(d-0.7)/0.3。
若△nd1、△nd2、△nd3、△nd4、△nd5取值分别为150、200、240、270和310，当滤尘网当前脏堵程度为45％时，根据式③可计算出转速补偿量△n＝200+(240-200)*(d-0.4)/0.15＝213r/min，进而对转速的补偿为213r/min，获得风量补偿约为106m3/h(对于35机)。
本实施例中，步骤3获取风机目标转速的步骤具体为：
获取当前风机转速值；
根据空调的当前运行情况获取系数K，并计算系数K与所述风机转速补偿量的乘积；
对所述当前风机转速值和所述乘积求和，得到风机的目标转速。
为了避免风机的目标转速超过风机的最大限制转速，本实施例的步骤3还包括以下步骤：比较风机的目标转速和风机最大限制转速，若风机的目标转速高于风机最大限制转速，则将风机的目标转速修改为风机最大限制转速。若小于或等于风机最大限制转速，则还是按照计算出的风机目标转速进行步骤4的控制。
本实施例中，对空调的当前运行模式规定了两种情况，分别为自动控制模式，即空调系统根据空调当前运行情况自动计算转速；以及用户控制模式，即用户通过遥控器设定风速，系统运行对应的转速值。当空调风速为自动控制模式运行时，所述系数K取值为1。
当空调风速为用户控制模式运行，且用户设定的转速小于空调系统根据当前空调运行情况计算出的自动转速时，所述系数K的取值范围为1～1.5；当空调风速为用户控制模式运行，且用户设定的转速大于空调系统根据当前空调运行情况计算出的自动转速时，所述系数K的取值范围为0.1～0.5；当空调风速为用户控制模式运行，且用户设定的转速等于空调系统根据当前空调运行情况计算出的自动转速时，所述系数K的取值为1。
如图3所示，为实施例3一种空调风量自补偿控制系统的结构示意图，包括脏堵程度获取模块、转速补偿量获取模块、目标转速获取模块和控制模块，所述脏堵程度获取模块用于获取空调滤尘网的当前脏堵程度；
所述转速补偿量获取模块用于根据当前脏堵程度获取对应的风机转速补偿量；
所述目标转速获取模块用于根据风机转速补偿量获取风机的目标转速；
所述控制模块用于根据风机的目标转速控制风机运行。
本实施例中，所述脏堵程度获取模块包括：第一存储单元，用于存储预先建立的空调滤尘网脏堵程度判断参数与空调滤尘网脏堵程度的对应关系表；第一采集单元，用于采集当前参数值；第一查询单元，用于查询所述对应关系表，获取当前参数值对应的当前脏堵程度。
在其他实施例中，所述脏堵程度获取模块包括：预处理单元，用于预先设定判断空调滤尘网脏堵程度的参数；且将第一次使用空调时的所述参数值对应的滤尘网脏堵程度设为第一数值；将经过预设时间后的所述参数值对应的滤尘网脏堵程度设为第二数值；第二采集单元，用于采集当前参数值；换算单元，用于用于采用归一化方法得到当前参数值对应的当前脏堵程度。
本实施例中，所述转速补偿量获取模块包括：第二存储单元，用于存储预先建立的空调滤尘网的脏堵程度与对应的风机转速补偿量的映射表；第二查询单元，用于查询所述映射表，获取当前脏堵程度对应的风机转速补偿量。
在其他实施例中，所述转速补偿量获取模块包括：第三存储单元，用于存储预先建立的不同取值区间的空调滤尘网脏堵程度对应的风机转速补偿量计算公式；
第一计算单元，用于将当前脏堵程度代入对应取值区间的风机转速补偿量计算公式，生成当前脏堵程度对应的风机转速补偿量。
本实施例中，所述目标转速获取模块包括：第三采集单元，用于获取当前风机转速值；系数获取单元，用于根据空调的当前运行情况获取系数K；第二计算单元，用于计算系数K与所述风机转速补偿量的乘积；求和单元，用于对当前风机转速值和所述乘积求和，得到风机的目标转速；比较单元，用于比较风机的目标转速和风机最大限制转速，若风机的目标转速高于风机最大限制转速，则将风机的目标转速修改为风机最大限制转速。
本实施例中，所述系数获取单元包括：
空调风速运行模式判断单元，用于判断空调风速运行模式为自动控制模式或用户控制模式；
系数输出单元，用于当空调风速为自动控制模式运行时，输出系数K的值为1；当空调风速为用户控制模式运行，且用户设定的转速等于空调系统根据当前空调运行情况计算出的自动转速时，输出系数K的值为1；或者当空调风速为用户控制模式运行，且用户设定的转速小于空调系统根据当前空调运行情况计算出的自动转速时，输出系数K，K的取值范围为1～1.5；或者当空调风速为用户控制模式运行，且用户设定的转速大于空调系统根据当前空调运行情况计算出的自动转速时，输出系数K，K的取值范围为0.1～0.5。对于最后两种情况，系数K所取的具体数值，可以由预先设定的系数对应表进行确定，或者根据用户设定的转速与根据当前空调运行情况计算出的自动转速的差值进行确定。
如图4所示，为实施例4一种空调的结构示意图，包括以上所述的空调风量自补偿控制系统。
本发明通过检测空调滤尘网的脏堵程度，根据脏堵程度对风机风速进行相应补偿，从而使空调器的出风量相对脏堵以前不会降低，保证了空调器在积尘状态下仍能输出系统所需的风量，，不仅提高了空调器的制冷、制热效果和用户的使用舒适性，而且更加节能环保。
在本发明的描述中，需要理解的是，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 (13)

1.一种空调风量自补偿控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，获取空调滤尘网的当前脏堵程度；
步骤2，根据当前脏堵程度获取对应的风机转速补偿量；具体为：预先建立不同等级的空调滤尘网脏堵程度与对应的风机转速补偿量的映射表；查询所述映射表，获取当前脏堵程度对应的风机转速补偿量；
步骤3，根据风机转速补偿量获取风机的目标转速；
步骤4，根据风机的目标转速控制风机运行。
2.根据权利要求1所述的空调风量自补偿控制方法，其特征在于，所述步骤1具体为：
预先建立用于判断空调滤尘网脏堵程度的参数与空调滤尘网脏堵程度的对应关系表；
采集当前参数值，并查询所述对应关系表，获取当前参数值对应的当前脏堵程度。
3.根据权利要求1所述的空调风量自补偿控制方法，其特征在于，所述步骤1具体为：
预先设定用于判断空调滤尘网脏堵程度的参数；且将第一次使用空调时的所述参数值对应的滤尘网脏堵程度设为第一数值；将经过预设时间后的所述参数值对应的滤尘网脏堵程度设为第二数值；
采集当前参数值，并采用归一化方法得到当前参数值对应的当前脏堵程度。
4.根据权利要求1～3任一所述的空调风量自补偿控制方法，其特征在于，所述步骤3具体为：
获取当前风机转速值；
根据空调的当前运行情况获取系数K，并计算系数K与所述风机转速补偿量的乘积；
对所述当前风机转速值和所述乘积求和，得到风机的目标转速。
5.根据权利要求4所述的空调风量自补偿控制方法，其特征在于，所述步骤3还包括：比较风机的目标转速和风机最大限制转速，若风机的目标转速高于风机最大限制转速，则将风机的目标转速修改为风机最大限制转速。
6.根据权利要求5所述的空调风量自补偿控制方法，其特征在于，当空调风速为自动控制模式运行时，所述系数K取值为1。
7.根据权利要求5所述的空调风量自补偿控制方法，其特征在于，当空调风速为用户控制模式运行，且用户设定的转速小于空调系统根据当前空调运行情况计算出的自动转速时，所述系数K的取值范围为1～1.5；当空调风速为用户控制模式运行，且用户设定的转速大于空调系统根据当前空调运行情况计算出的自动转速时，所述系数K的取值范围为0.1～0.5；当空调风速为用户控制模式运行，且用户设定的转速等于空调系统根据当前空调运行情况计算出的自动转速时，所述系数K的取值为1。
8.一种空调风量自补偿控制系统，其特征在于，包括脏堵程度获取模块、转速补偿量获取模块、目标转速获取模块和控制模块，
所述脏堵程度获取模块用于获取空调滤尘网的当前脏堵程度；
所述转速补偿量获取模块用于根据当前脏堵程度获取对应的风机转速补偿量；所述转速补偿量获取模块包括：第二存储单元，用于存储预先建立的空调滤尘网的脏堵程度与对应的风机转速补偿量的映射表；第二查询单元，用于查询所述映射表，获取当前脏堵程度对应的风机转速补偿量；
所述目标转速获取模块用于根据风机转速补偿量获取风机的目标转速；
所述控制模块用于根据风机的目标转速控制风机运行。
9.根据权利要求8所述的空调风量自补偿控制系统，其特征在于，所述脏堵程度获取模块包括：
第一存储单元，用于存储预先建立的空调滤尘网脏堵程度判断参数与空调滤尘网脏堵程度的对应关系表；
第一采集单元，用于采集当前参数值；
第一查询单元，用于查询所述对应关系表，获取当前参数值对应的当前脏堵程度。
10.根据权利要求8所述的空调风量自补偿控制系统，其特征在于，所述脏堵程度获取模块包括：
预处理单元，用于预先设定判断空调滤尘网脏堵程度的参数；且将第一次使用空调时的所述参数值对应的滤尘网脏堵程度设为第一数值；将经过预设时间后的所述参数值对应的滤尘网脏堵程度设为第二数值；
第二采集单元，用于采集当前参数值；
换算单元，用于采用归一化方法得到当前参数值对应的当前脏堵程度。
11.根据权利要求8～10任一所述的空调风量自补偿控制系统，其特征在于，所述目标转速获取模块包括：
第三采集单元，用于获取当前风机转速值；
系数获取单元，用于根据空调的当前运行情况获取系数K；
计算单元，用于计算系数K与所述风机转速补偿量的乘积；
求和单元，用于对当前风机转速值和所述乘积求和，得到风机的目标转速；
比较单元，用于比较风机的目标转速和风机最大限制转速，若风机的目标转速高于风机最大限制转速，则将风机的目标转速修改为风机最大限制转速。
12.根据权利要求11所述的空调风量自补偿控制系统，其特征在于，所述系数获取单元包括：
空调风速运行模式判断单元，用于判断空调风速运行模式为自动控制模式或用户控制模式；
系数输出单元，用于当空调采用自动控制模式运行时，输出系数K的值为1；
或者当空调风速为用户控制模式运行，且用户设定的转速小于空调系统根据当前空调运行情况计算出的自动转速时，输出系数K，K的取值范围为1～1.5；
或者当空调风速为用户控制模式运行，且用户设定的转速大于空调系统根据当前空调运行情况计算出的自动转速时，输出系数K，K的取值范围为0.1～0.5；
或者当空调风速为用户控制模式运行，且用户设定的转速等于空调系统根据当前空调运行情况计算出的自动转速时，输出系数K的值为1。
13.一种空调，其特征在于，包括权利要求8～12任一所述的空调风量自补偿控制系统。
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