CN106196785A - 一种控制空调电子膨胀阀的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制空调电子膨胀阀的方法，所述方法包括：空调运行制冷模式，获取压缩机的实时运行频率、实时排气温度及实时室外环境温度，将所述实时室外环境温度与第一设定外环温作比较；若所述实时室外环境温度不小于所述第一设定外环温，执行根据所述实时室外环境温度和所述实时运行频率确定PID算法积分系数的第一处理过程；若所述实时室外环境温度小于所述第一设定外环温，执行根据所述实时室外环境温度和所述实时运行频率确定PID算法比例系数的第二处理过程。采用本发明，实现了对电子膨胀阀开度的精确、稳定调节。

Description

一种控制空调电子膨胀阀的方法

技术领域

本发明属于空气调节技术领域，具体地说，是涉及空调的调节，更具体地说，是涉及控制空调电子膨胀阀的方法。

背景技术

电子膨胀阀作为一种新型的控制元件，广泛应用在空调冷媒循环系统中。通过对电子膨胀阀的开度进行调节，调节系统中的冷媒循环量，能够满足空调运行性能要求。因此，如何对电子膨胀阀进行有效控制，是衡量空调系统能效比的关键。

现有技术中，可以采用PID算法对电子膨胀阀的开度进行控制。具体来说，是以压缩机的实际排气温度与目标排气温度的差值作为偏差，基于该偏差进行PID运算，实现对电子膨胀阀开度的调节控制，且可使阀的控制更加迅速，对外界变化的跟随性提高。但是，现有PID调阀控制中，PID参数值固定不变，使得阀开度的调节不能适应不同类型的空调及不同运行工况的变化，阀开度调节不够精确，难以达到理想的空调冷媒循环系统的能效比。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制空调器电子膨胀阀的方法，达到对电子膨胀阀开度的精确、稳定调节及提高空调冷媒循环系统的能效比的技术目的。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种控制空调电子膨胀阀的方法，所述方法包括：

空调运行制冷模式，获取压缩机的实时运行频率、实时排气温度及实时室外环境温度，将所述实时室外环境温度与第一设定外环温作比较；

若所述实时室外环境温度不小于所述第一设定外环温，执行下述的第一处理过程：

将所述实时运行频率与第一设定频率作比较，若所述实时运行频率不小于所述第一设定频率，根据第一设定基础积分系数和第一设定规则获取PID算法的积分系数；若所述实时运行频率小于所述第一设定频率，根据第二设定基础积分系数和所述第一设定规则获取PID算法的积分系数；所述第一设定基础积分系数大于所述第二设定基础积分系数；

以所述实时排气温度与设定目标排气温度的差值作为偏差，基于所述偏差对电子膨胀阀的开度进行PID控制；所述PID控制中PID算法的积分系数为根据所述第一设定规则获取的积分系数；

若所述实时室外环境温度小于所述第一设定外环温，执行下述的第二处理过程：

将所述实时运行频率与第一设定频率作比较，若所述实时运行频率不小于所述第一设定频率，根据第一设定基础比例系数和第二设定规则获取PID算法的比例系数；若所述实时运行频率小于所述第一设定频率，根据第二设定基础比例系数和所述第二设定规则获取PID算法的比例系数；所述第一设定基础比例系数大于所述第二设定基础比例系数；

以所述实时排气温度与设定目标排气温度的差值作为偏差，基于所述偏差对电子膨胀阀的开度进行PID控制；所述PID控制中PID算法的比例系数为根据所述第二设定规则获取的比例系数。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：采用本发明的方法对电子膨胀阀进行PID调节控制时，综合考虑室外环境温度及压缩机运行频率来选择PID算法的比例系数及积分系数，能在各种不同外界温度工况下、压缩机全频率运行过程中，对电子膨胀阀开度进行调节精确、稳定的调节，有利于空调冷媒循环系统能效比的提升，增加了本调阀方法对不同机型的空调器、不同运行工况下的普遍适用性。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明控制空调电子膨胀阀的方法一个实施例的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

请参见图1，该图所示为本发明控制空调电子膨胀阀的方法一个实施例的流程图，具体来说，是对空调冷媒循环系统中的电子膨胀阀开度进行调节的一个实施例的流程图。

如图1所示，该实施例实现电子膨胀阀控制的方法包括如下步骤：

步骤11：空调运行制冷模式，获取压缩机的实时运行频率和实时排气温度，将实时室外环境温度与第一设定外环温作比较。

该步骤中，压缩机的实时运行频率是指压缩机启动后、按照设定采样频率所采集的压缩机的实时运行频率。由于压缩机的运行频率是由空调电脑板上的控制器来控制的，因此，控制器能够方便地获取压缩机运行时的实时运行频率。实时排气温度是指压缩机启动后、按照设定采样频率所采集的压缩机的实时排气温度，可以通过在压缩机排气口设置温度传感器来检测，并通过控制器获取实时排气温度。实时室外环境温度是按照设定采样频率所采集的压缩机所处室外环境的温度，可以通过在室外机上设置的温度传感器来检测，并通过空调控制器来获取。

步骤12：判断实时室外环境温度是否不小于第一设定外环温。若是，执行步骤13的第一处理过程；否则，执行步骤14的第二处理过程。

其中，第一设定外环温是预先设定并存储的一个室外环境温度值，可以通过授权而被修改，是反映制冷工况下室外环境温度为高温或非高温的一个界限温度值，例如，第一设定外环温为38℃。

步骤13：执行第一处理过程。

如果步骤12判定实时室外环境温度不小于第一设定外环温，表明此时室外为高温工况。此时，执行第一处理过程。

第一处理过程具体为：将实时运行频率与第一设定频率作比较，若实时运行频率不小于所述第一设定频率，根据第一设定基础积分系数和第一设定规则获取PID算法的积分系数；若实时运行频率小于第一设定频率，根据第二设定基础积分系数和所述第一设定规则获取PID算法的积分系数。

然后，以实时排气温度与设定目标排气温度的差值作为偏差，基于偏差对电子膨胀阀的开度进行PID控制。并且，PID控制中PID算法的积分系数为根据第一设定规则获取的积分系数。

其中，第一设定频率是预先设定并存储的一个压缩机运行频率值，可以通过授权而被修改，是反映制冷工况下压缩机低频运行与非低频运行的一个界限频率。例如，第一设定频率为30Hz。第一设定基础积分系数、第二设定基础积分系数及第一设定规则也均是已知的、预先存储在空调控制器内，也均可以通过授权而被修改。

而第一设定基础积分系数大于第二设定基础积分系数，也即，在室外环境温度为高温状况的制冷模式下，如果压缩机运行频率不小于第一设定频率，表明压缩机为高频运行，在此情况下，用来计算PID算法的积分系数的第一设定基础积分系数大于压缩机运行频率小于第一设定频率的低频运行状态下用来计算PID算法的积分系数的第二设定基础积分系数。

在根据第一设定规则获取积分系数之后，基于该积分系数执行PID调阀的过程。PID调阀的过程具体为：计算步骤11中所获取的实时排气温度与设定目标排气温度的差值作为偏差，将该偏差作为PID控制中的偏差，并基于上述方法获取的积分系数作为参数，执行PID控制，实现对电子膨胀阀开度的PID控制过程。其中，设定目标排气温度是指期望达到的排气温度，可以预先设定，也可以实时确定。例如，根据冷媒流量实时确定，或者，根据压缩机运行频率来确定。优选的，设定目标排气温度根据压缩机实时运行频率来确定。譬如，预先设置并存储压缩机运行频率与目标排气温度的对应表，一个频率段对应一个目标排气温度。在PID控制过程中，根据压缩机实时运行频率查表，找到压缩机实时运行频率所对应的目标排气温度，作为设定目标排气温度。作为更优选的实施方式，设定目标排气温度Td与压缩机实时运行频率f成线性关系，用公式表达为：Td=m*f+n。其中，m和n为已知的、预先存储好的常数。根据压缩机实时运行频率的线性关系来确定设定目标排气温度，能够获得最大的空调能效比。

步骤14：执行第二处理过程。

如果步骤12判定实时室外环境温度小于第一设定外环温，表明此时室外为非高温工况。此时，执行第二处理过程。

第二处理过程具体为：将实时运行频率与第一设定频率作比较，若实时运行频率不小于第一设定频率，根据第一设定基础比例系数和第二设定规则获取PID算法的比例系数；若实时运行频率小于第一设定频率，根据第二设定基础比例系数和第二设定规则获取PID算法的比例系数。

然后，以实时排气温度与设定目标排气温度的差值作为偏差，基于偏差对电子膨胀阀的开度进行PID控制。并且，PID控制中PID算法的比例系数为根据第二设定规则获取的比例系数。

其中，第一设定基础比例系数、第二设定基础比例系数及第二设定规则也均是已知的、预先存储在空调控制器内，也均可以通过授权而被修改。

而且，第一设定基础比例系数大于第二设定基础比例系数。也即，在室外环境温度为非高温状况的制冷模式下，如果压缩机运行频率不小于第一设定频率，表明压缩机为高频运行，在此情况下，用来计算PID算法的比例系数的第一设定基础比例系数大于压缩机运行频率小于第一设定频率的低频运行状态下用来计算PID算法的比例系数的第二设定基础比例系数。

在根据第二设定规则获取积分系数之后，基于该积分系数执行PID调阀的过程。PID调阀的过程具体可参见步骤13的描述。

采用上述方法对电子膨胀阀进行PID调节控制时，综合考虑室外环境温度及压缩机运行频率来选择PID算法的比例系数及积分系数，能在各种不同外界温度工况下、压缩机全频率运行过程中，对电子膨胀阀开度进行调节精确、稳定的调节，有利于空调冷媒循环系统能效比的提升，增加了本调阀方法对不同机型的空调器、不同运行工况下的普遍适用性。

作为优选的实施方式，第一处理过程中的第一设定规则包括：

在实时运行频率不小于第一设定频率、且实时室外环境温度大于第二设定外环温时，积分系数为第一设定基础积分系数；

在实时运行频率不小于第一设定频率、且实时室外环境温度不大于第二设定外环温时，积分系数ki满足ki=（f-第二设定频率）*2+第一设定基础积分系数；

在实时运行频率小于第一设定频率、且实时室外环境温度大于第二设定外环温时，积分系数为第二设定基础积分系数；

在实时运行频率小于第一设定频率、且实时室外环境温度不大于第二设定外环温时，积分系数ki满足ki=（f-第二设定频率）*2+第二设定基础积分系数；

其中，第二设定外环温大于第一设定外环温，f为实时运行频率。

在制冷工况下，通过设置大于第一设定外环温的第二设定外环温作进一步判定，从而形成对室外环境温度进行判断的、由第一设定外环温与第二设定外环温形成的温度缓冲区，在该缓冲区内采用具有[ki=（f-第二设定频率）*2+第一设定基础积分系数]或[ki=（f-第二设定频率）*2+第二设定基础积分系数]的线性公式获取积分系数，避免因积分系数的突变而引起的电子膨胀阀开度调节的波动。

在第一处理过程中，通过第一设定规则获取到积分系数之后，对于该处理过程中PID算法中的微分系数的赋值，不作具体限定，可以为固定值。而对于PID算法中的比例系数的赋值，也优选根据获取的积分系数来确定。为使得阀开度的调节更加稳定，作为优选的实施方式，在根据第一设定规则获取PID算法的积分系数之后，还包括：根据积分系数与比例系数的第一对应关系获取与根据第一设定规则获取的PID算法的积分系数对应的比例系数。此情况下，步骤13中，PID控制中PID算法的比例系数为根据积分系数与比例系数的第一对应关系获取的、与根据第一设定规则获取的PID算法的积分系数对应的比例系数。更优选的，第一对应关系为：若积分系数不小于第三设定积分系数，比例系数为第三设定比例系数；若积分系数小于第三设定积分系数，比例系数为第四设定比例系数。其中，第三设定比例系数大于第四设定比例系数。

作为优选的实施方式，第二处理过程中的第二设定规则包括：

在实时运行频率不小于第一设定频率、且实时室外环境温度小于第三设定外环温时，比例系数为第一设定基础比例系数；

在实时运行频率不小于第一设定频率、且实时室外环境温度不小于第三设定外环温时，比例系数kp满足kp=（f-第二设定频率）*5+第一设定基础比例系数；

在实时运行频率小于第一设定频率、且实时室外环境温度小于第三设定外环温时，比例系数为第二设定基础比例系数；

在实时运行频率小于第一设定频率、且实时室外环境温度不小于第三设定外环温时，比例系数kp满足kp=（f-第二设定频率）*5+第二设定基础比例系数；

其中，第三设定外环温小于第一设定外环温，f为实时运行频率。

通过设置小于第一设定外环温的第三设定外环温，形成了对室外环境温度进行判断的、由第三设定外环温与第一设定外环温形成的一个低温温度缓冲区，在该缓冲区内，采用具有[kp=（f-第二设定频率）*5+第一设定基础比例系数]或[kp=（f-第二设定频率）*5+第二设定基础比例系数]的线性公式获取比例系数，可以避免因比例系数的突变而引起的电子膨胀阀开度调节的波动。

在第二处理过程中，通过第二设定规则获取到比例系数之后，对于该处理过程中PID算法中的微分系数的赋值，不作具体限定，可以为固定值。而对于PID算法中的积分系数的赋值，优选根据获取的比例系数来确定。为使得阀开度的调节更加稳定，作为优选的实施方式，若实时运行频率不小于第一设定频率，根据第一设定基础比例系数与积分系数的第二对应关系确定积分系数；若实时运行频率小于第二设定频率，根据第二设定基础比例系数与积分系数的第三对应关系确定积分系数。此情况下，步骤14中，PID 算法的积分系数为根据第二对应关系确定的积分系数或根据第三对应关系确定的积分系数。

更优选的，根据第二对应关系确定的积分系数为第四设定积分系数，为固定值；二根据第三对应关系确定的积分系数为第五设定积分系数，也为固定值。

在上述各优选实施方式的描述中，与第一设定基础积分系数、第二设定基础积分系数、第一设定基础比例系数及第二设定基础比例系数类似，第二设定频率、第二设定外环温、第三设定外环温、第三设定积分系数、第四设定积分系数、第五设定积分系数、第一对应关系、第三设定比例系数及第四设定比例系数，也均是已知的、预先存储在空调控制器内，也均可以通过授权而被修改。对于各设定值，优选值为：第二设定频率为25Hz，第二设定外环温为43℃，第三设定外环温为35℃，第一设定基础积分系数为6，第二设定基础积分系数为3，第三设定积分系数为6，第四设定积分系数为12，第五设定积分系数为3，第一设定基础比例系数为200，第二设定基础比例系数为100，第三设定比例系数为200，第四设定比例系数为100。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种控制空调电子膨胀阀的方法，其特征在于，所述方法包括：

空调运行制冷模式，获取压缩机的实时运行频率、实时排气温度及实时室外环境温度，将所述实时室外环境温度与第一设定外环温作比较；

若所述实时室外环境温度不小于所述第一设定外环温，执行下述的第一处理过程：

将所述实时运行频率与第一设定频率作比较，若所述实时运行频率不小于所述第一设定频率，根据第一设定基础积分系数和第一设定规则获取PID算法的积分系数；若所述实时运行频率小于所述第一设定频率，根据第二设定基础积分系数和所述第一设定规则获取PID算法的积分系数；所述第一设定基础积分系数大于所述第二设定基础积分系数；

以所述实时排气温度与设定目标排气温度的差值作为偏差，基于所述偏差对电子膨胀阀的开度进行PID控制；所述PID控制中PID算法的积分系数为根据所述第一设定规则获取的积分系数；

若所述实时室外环境温度小于所述第一设定外环温，执行下述的第二处理过程：

将所述实时运行频率与第一设定频率作比较，若所述实时运行频率不小于所述第一设定频率，根据第一设定基础比例系数和第二设定规则获取PID算法的比例系数；若所述实时运行频率小于所述第一设定频率，根据第二设定基础比例系数和所述第二设定规则获取PID算法的比例系数；所述第一设定基础比例系数大于所述第二设定基础比例系数；

以所述实时排气温度与设定目标排气温度的差值作为偏差，基于所述偏差对电子膨胀阀的开度进行PID控制；所述PID控制中PID算法的比例系数为根据所述第二设定规则获取的比例系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其特征在于，所述第一设定规则包括：

所述实时运行频率不小于所述第一设定频率、且所述实时室外环境温度大于第二设定外环温时，积分系数为所述第一设定基础积分系数；

所述实时运行频率不小于所述第一设定频率、且所述实时室外环境温度不大于所述第二设定外环温时，积分系数ki满足ki=（f-第二设定频率）*2+第一设定基础积分系数；

所述实时运行频率小于所述第一设定频率、且所述实时室外环境温度大于所述第二设定外环温时，积分系数为所述第二设定基础积分系数；

所述实时运行频率小于所述第一设定频率、且所述实时室外环境温度不大于所述第二设定外环温时，积分系数ki满足ki=（f-第二设定频率）*2+第二设定基础积分系数；

所述第二设定外环温大于所述第一设定外环温，f为所述实时运行频率。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在根据所述第一设定规则获取PID算法的积分系数之后，还包括：根据积分系数与比例系数的第一对应关系获取与根据所述第一设定规则获取的PID算法的积分系数对应的比例系数；在所述第一处理过程中，所述PID控制中PID算法的比例系数为根据所述积分系数与比例系数的第一对应关系获取的、与根据所述第一设定规则获取的PID算法的积分系数对应的比例系数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一对应关系为：若积分系数不小于第三设定积分系数，比例系数为第三设定比例系数；若积分系数小于所述第三设定积分系数，比例系数为第四设定比例系数；所述第三设定比例系数大于所述第四设定比例系数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二设定规则包括：

所述实时运行频率不小于所述第一设定频率、且所述实时室外环境温度小于第三设定外环温时，比例系数为所述第一设定基础比例系数；

所述实时运行频率不小于所述第一设定频率、且所述实时室外环境温度不小于所述第三设定外环温时，比例系数kp满足kp=（f-第二设定频率）*5+第一设定基础比例系数；

所述实时运行频率小于所述第一设定频率、且所述实时室外环境温度小于所述第三设定外环温时，比例系数为所述第二设定基础比例系数；

所述实时运行频率小于所述第一设定频率、且所述实时室外环境温度不小于所述第三设定外环温时，比例系数kp满足kp=（f-第二设定频率）*5+第二设定基础比例系数；

所述第三设定外环温小于所述第一设定外环温，f为所述实时运行频率。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二处理过程还包括：

若所述实时运行频率不小于所述第一设定频率，根据所述第一设定基础比例系数与积分系数的第二对应关系确定积分系数；

若所述实时运行频率小于所述第二设定频率，根据所述第二设定基础比例系数与积分系数的第三对应关系确定积分系数；

所述第二处理过程中的PID算法的积分系数为根据所述第二对应关系确定的积分系数或根据所述第三对应关系确定的积分系数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述第二对应关系确定的积分系数为第四设定积分系数；根据所述第三对应关系确定的积分系数为第五设定积分系数。