CN107166648B - 一种空调器电源自适应控制装置和空调器 - Google Patents

Abstract

一种空调器电源自适应控制装置，包括：市电电源单元，电池单元，切换单元，切换单元的一路输入端用于采集市电电源信号，第二输入端用于采集电池供电信号，切换单元的输出端用于输出市电电源信号或电池供电信号至空调器电源回路，切换单元的控制端用于接收切换动作控制信号；第一处理器，第一处理器判定市电电源信号是否属于设定阈值区间以切换切换单元处于第一工作状态或第二工作状态。同时还公开一种采用空调器电源自适应控制装置的空调器。采用本发明所公开的空调器电源自适应控制装置，在整个运行过程中无需用户多次手动操作，可以形成利于空调器运行的最优化方案，充分发挥电池组的能力，具有自动化程度高且用户体验好的优点。

Description

一种空调器电源自适应控制装置和空调器

技术领域

本发明涉及空气调节技术领域，尤其涉及一种空调器电源自适应控制装置，和采用所述空调器电源自适应控制装置的空调器。

背景技术

在部分经济较为落后的国家和地区，如非洲的埃塞俄比亚，亚洲的巴基斯坦等国，电力用户的覆盖率仅为20%至40%，供电质量也非常差，电源电压、频率的波动大，波形失真严重，同时电力供给可能随时中断。普通的家用电器，如照明设备等，一般采用电池进行供电。

但是，对于医院、银行的清算中心、民航、气象等部门来说，同时还需要使用空调维持正常的工作，不稳定的供电电源对空调器的使用造成了严重的影响。

发明内容

本发明提供一种空调器电源自适应控制装置，以克服不稳定的供电电源对空调器使用造成的影响。

本发明提供一种空调器电源自适应控制装置，包括：

市电电源单元，所述市电电源单元用于提供市电电源信号；

电池单元，所述电池单元用于提供电池供电信号；

切换单元，所述切换单元的一路输入端用于采集所述市电电源信号，第二输入端用于采集所述电池供电信号，所述切换单元的输出端用于输出所述市电电源信号或电池供电信号至空调器电源回路，所述切换单元的控制端用于接收切换动作控制信号；

第一处理器，所述第一处理器判定所述市电电源信号是否属于设定阈值区间，如果所述市电电源信号属于设定阈值区间，则所述第一处理器生成并输出第一切换信号至所述切换单元的控制端，维持所述切换单元在所述第一工作状态，所述切换单元的输出端输出所述市电电源信号至空调器电源回路；如果所述市电电源信号不属于设定阈值区间，则所述第一处理器生成并输出第二切换信号至所述切换单元的控制端，所述切换单元切换至第二工作状态，所述切换单元的输出端通过逆变器输出所述电池供电信号至空调器电源回路。

进一步的，还包括第二处理器，当所述切换单元维持在所述第一工作状态时，所述第二处理器接收第一温度传感器生成的室温检测信号，并根据所述室温检测信号和设定温度的差值生成空调的实时控制电流并控制空调器按照实时控制电流工作；当所述切换单元切换至所述第二工作状态时，所述第二处理器生成自适应控制电流，所述自适应控制电流小于所述实时控制电流。

进一步的，当所述切换单元切换至第二工作状态时，所述第一处理器获取所述实时控制电流对应的实际负载和额定负载之间的关系，如果实际负载大于所述额定负载，但并未超出第一阈值范围，则所述第一处理器驱动报警单元生成报警信号；所述第二处理器采集所述报警信号，如果所述第二处理器采集到所述报警信号，则控制空调器按照第一自适应电流运行；所述第一处理器检测所述第一自适应电流对应的实际负载和额定负载之间的关系，如果实际负载再次大于所述额定负载，但并未超出第一阈值范围，则所述第一处理器再次驱动报警单元生成报警信号，如果所述第二处理器再次采集到所述报警信号，则控制空调器按照第二自适应电流运行，所述实时控制电流、第一自适应电流和第二自适应电流按照相同幅值逐渐减小。

进一步的，所述第二处理器按照相同幅值生成多个自适应电流，直至所述第二处理器不再采集到所述报警信号。

进一步的，还包括开关装置和自保护装置，所述开关装置的输出开机信号至所述自保护装置和第二处理器，所述第二处理器控制空调器维持停机状态，所述第一处理器生成并输出自保护信号至所述切换单元的控制端，所述切换单元的输出端输出电池供电信号至空调器电源回路并维持第一周期；所述第一周期结束时，所述第一处理器生成并输出第一切换信号至所述切换单元的控制端，切换单元处于第一工作状态，所述第二处理器控制空调器开始工作。

进一步的，所述第一处理器还输出逆变器控制信号至逆变器的控制端，当所述切换单元维持在第一工作状态时，所述第一处理器控制逆变器停止工作。

进一步的，还包括充电电路，当所述切换单元维持在第一工作状态时，所述第一处理器控制所述充电电路向电池组充电；当所述切换单元维持在第二工作状态时，所述第一处理器控制所述充电电路停止向电池组充电。

进一步的，还包括稳压电路，所述稳压电路的输入端连接所述市电电源单元，所述稳压电路的输出端连接所述切换单元的第一输入端。

优选的，所述切换单元包括以下任意一种：

双路切换开关；

设置在空调器外侧的继电器，所述继电器的常开触点采集所述市电电源信号，所述继电器的常闭触点采集电池供电信号；

或设置在空调器壳体内的继电器，所述继电器的常开触点采集所述市电电源信号，所述继电器的常闭触点采集电池供电信号。

采用本发明所公开的空调器电源自适应控制装置，在整个运行过程中无需用户多次手动操作，可以形成利于空调器运行的最优化方案，充分发挥电池组的能力，具有自动化程度高且用户体验好的优点。

同时还公开了一种空调器，采用空调器电源自适应控制装置，所述空调器电源自适应装置包括市电电源单元，所述市电电源单元用于提供市电电源信号；

电池单元，所述电池单元用于提供电池供电信号；

切换单元，所述切换单元的一路输入端用于采集所述市电电源信号，第二输入端用于采集所述电池供电信号，所述切换单元的输出端用于输出所述市电电源信号或电池供电信号至空调器电源回路，所述切换单元的控制端用于接收切换动作控制信号；

第一处理器，所述第一处理器判定所述市电电源信号是否属于设定阈值区间，如果所述市电电源信号属于设定阈值区间，则所述第一处理器生成并输出第一切换信号至所述切换单元的控制端，维持所述切换单元在所述第一工作状态，所述切换单元的输出端输出所述市电电源信号至空调器电源回路；如果所述市电电源信号不属于设定阈值区间，则所述第一处理器生成并输出第二切换信号至所述切换单元的控制端，所述切换单元切换至第二工作状态，所述切换单元的输出端通过逆变器输出所述电池供电信号至空调器电源回路。

本发明所公开的空调器，在市电电源异常时，可以自动形成优选的电源分配方案，空调器可以保持不停机，并延长至足够的运行时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所公开的空调器电源自适应控制装置第一种实施例的结构示意框图；

图2为图1所示的空调器电源自适应控制装置中切换单元第一种电路结构示意图；

图3为图1所示的空调器电源自适应控制装置中切换单元第二种电路结构示意图；

图4为图1所示的空调器电源自适应控制装置中切换单元第三种电路结构示意图；

图5为本发明所公开的空调器电源自适应控制装置第二种实施例的结构示意框图;

图6为本发明所公开的空调器电源自适应控制装置第三种实施例的结构示意框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1所示本发明所公开的空调器电源自适应控制装置第一实施例所公开的结构示意框图。如图所示，本发明所公开的空调器电源自适应控制装置包括市电电源单元1，电池单元2，切换单元5和第一处理器4。空调器电源自适应控制装置具有市电电源单元1，实际使用时，市电电源单元1连接标称值为220V的市电电源，提供市电电源信号。电池单元2连接蓄电池，用于提供电池供电信号。蓄电池的容量以足以使得空调器工作数小时为宜。在空调器电源自适应装置上设置有开关按键，用户操作开关按键，空调器电源自适应装置处于工作状态，市电电源单元1开始提供市电电源信号。第一处理器4接收一路输入信号，即市电电源单元1提供的市电电源信号，市电电源以检测信号的形式输入至第一处理器4，第一处理器4对市电电源信号进行判定。

在空调器电源自适应控制装置中还设置有切换单元5，切换单元5具有第一输入端I1、第二输入端I2、控制端C0和输出端P0，切换单元5的第一输入端I1用于采集市电电源信号，切换单元5的第二输入端I2用于采集电池供电信号，切换单元5的输出端P0用于将市电电源信号或电池供电信号输出至空调器6的电源回路。切换单元5的控制端C0接收第一处理器4的一路输出信号。自适应控制装置处于运行状态时，切换单元5处于第一工作状态，空调器电源回路接收市电电源信号。从硬件上说，切换单元5可以是双路切换开关，如图2所示，或者是继电器。对于继电器来说，有两种设置方式，如图3所示，第一种为设置在空调器6的外侧，继电器的常开触点K1一端连接市电电源单元1，另一端连接空调器6的电源回路，继电器的常闭触点K2一端连接电池单元2，另一端连接空调器6的电源回路。如图4所示，第二种为设置在空调器6的壳体内，继电器的常开触点K1一端连接市电电源单元1，另一端连接空调器6的电源回路，继电器的常闭触点K2一端连接电池单元2，另一端连接空调器6的电源回路。

空调器电源自适应控制装置开机之后，第一处理器4判断市电电源信号是否属于设定的阈值区间，进一步判断市电电源信号是否正常，足以满足空调器运行的使用需要。对于变频空调器来说，第一处理器4中存储至少两个参数的设定阈值区间，第一个参数为市电电源电压，另一个参数为市电电源频率。市电电源电压的设定阈值区间范围为160V至255V，市电电源频率为48至58Hz。如果用于定频空调器，则设定阈值区间范围小于变频空调器对应的设定阈值范围。当空调器电源自适应装置处于工作状态时，第一处理器4即时采样市电电源信号并判断市电电源的电源电压和电源频率是否属于设定阈值区间。采样周期可以设定固定的时段。如果市电电源信号属于设定阈值区间，则说明市电电源信号正常，所述第一处理器4生成并输出第一切换信号至切换单元5的控制端C0，维持切换单元5在第一工作状态保持不变，以继电器为例，即生成控制信号控制其常开触点K1闭合，常闭触点K2断开，切换单元5的输出端P0输出市电电源信号至空调器电源回路，空调器运行。如果市电电源信号不属于设定阈值区间，则第一处理器4生成并输出第二切换信号至切换单元5的控制端C0，切换单元5切换至第二工作状态，同样以继电器为例，则生成控制信号控制其常开触点K1断开，常开触点K2闭合，切换单元5的输出端P0输出电池供电信号至空调器6。当采样周期较短，数据量较大时，第一处理器4中还可以设置一个子处理器41，通过子处理器41对市电电源信号是否正常进行判定，子处理器41和第一处理器4的其它存储、处理模块可以通过串行通信模块进行通信。

参见图5所示，如果采样的周期较小，通过切换单元5所选择的电源对于空调来说理论上是更为合理的，但是对于电力设施落后的地区，由于市电极为不稳定，第一处理器4即时采样的市电电源信号会出现在连续多个采样周期中频繁在设定阈值区间之内和设定阈值区间之外变换的情况，这会提高空调器电源回路出现尖峰干扰的概率，进一步提高设备烧毁的风险，因此，市电电源也可以通过逆变器3连接切换单元5的第一输入端I1，通过逆变器3提供质量更好更为稳定的供电电源。

在上述两个实施例所公开的空调电源自适应控制装置的整个的控制过程中，用户仅有一次操作，便可以通过第一处理器4的判定以及切换单元5的不同状态，自动为空调选择质量较高的供电电源信号，使得空调器的运行更为稳定，可靠，降低了设备损坏的风险。

参见图6所示，区分于供电质量较好的地区以及普通的照明设备，空调器6本身电路负载会随着其工况不停变化，且会随着空调房间的负荷变化不断变化，整个过程复杂，对于电源自适应控制装置来说，是一种随机变化的负载。因此，需要空调器电源自适应控制装置提供一个合理的电源分配方案，同时避免非线性负载对本来就脆弱的电网造成污染。因此在空调器电源自适应控制装置中还设置有第二处理器7。当切换单元5维持在第一工作状态时，第二处理器7接收设置在空调房间内，优选设置在空调回风口上的第一温度传感器9生成的室温检测信号，并根据室温检测信号和设定温度的差值生成空调器6的实时控制电流并控制空调器6在市电电源供电的条件下，或者经过逆变器3的市电电源供电的条件下，按照实时控制电流工作。实时控制电流主要作为一个模拟输入变量控制变频空调器6压缩机的实时转速。此外，还可以换算为对应的电信号，作为输入变量控制空调器6的室内风机、室外风机以及显示设备。当切换单元5切换至第二工作状态时，则需要考虑电池不断下降的端电压，以及过载的情况，避免空调器6因为过载停机，因此，第二处理器7生成自适应控制电流。自适应控制电流小于实时控制电流，并使得空调器6的压缩机按照自适应控制电流运行调速，对应的还可以优选采用自适应控制电流作为输入变量控制空调器6的室内风机、室外风机以及显示设备的电信号也成正比下降。通过空调器电源自适应控制装置，当切换单元5切换至第二工作状态时，空调器6仅采用自适应控制电流作为输入控制变量，不再根据室内负荷进行控制，得到一个自动的更优化的控制方案，使得空调器6在电池的供电下，可以运行更长时间，以满足电源信号偏离设定阈值时空调器6的使用需要。

更进一步的，为了避免出现过载停机的情况，必须需要确定自适应控制电流的大小，当切换单元5切换至第二工作状态时，第一处理器4获取并存储切换时刻的实时控制电流对应的实际负载和额定负载的关系。由于主要的负载来自于运行过程中的压缩机，所以，第一处理器4获取压缩机的实际运行负载。实际运行负载通过第二处理器7获得。

获取实际运行负载的具体过程为，当切换单元5维持在第一工作状态，且第二处理器7控制空调器6正常工作时，第二处理器7按照一定的周期采样压缩机的驱动电压和驱动电流，驱动电流小于实时控制电流并基本与实时控制电流呈正比关系。进一步计算驱动电压和驱动电流的有效值，利用驱动电压和驱动电流的有效值计算压缩机的功率值，并利用压缩机的功率值，或者压缩机功率值以及其它设备的校正值计算空调器6的实际负载。校正值为室内风机、室外风机、显示装置正常运行时的实际功率平均数，通过实验及空调器6运行过程中得到，并以经验值的方式存储在第二处理器7中。第二处理器7将计算出的空调器6的实际负载输出至第一处理器4中。第一处理器4中存储有对应电池端电压的额定负载，如果获得的实际负载大于额定负载，并超过第一阈值范围，第一阈值范围通常为额定负载的110%，则出于保护设备的目的，逆变器3接收第一处理器4的控制信号停机，空调器6不再工作，这会使得用户的体验下降，并且需要全部的设备重启，浪费电池组的电量。在根据空调器6的额定功率选择电池时，通常需要考虑二者之间的匹配关系，从硬件上避免瞬间切换时实际负载超出额定负载的110%。但是，持续超出额定负载，虽然幅度小于过载停机的差值，但会使得设备的负荷增大，工作寿命降低，同时还可能随着电池端电压的降低出现瞬时超出额定负载导致停机的情况。因此，需要避免出现这一情况，如果获得的实际负载大于额定负载并小于第一阈值范围，优选为实际负载为额定负载的105%时，则第一处理器4输出控制信号至报警单元8。报警单元8的输出端P0一路连接报警装置，包括但不限于蜂鸣器以及警示灯。另一路连接第二处理器7，报警装置是为了提示用户，按照目前的使用状态继续使用将会对空调器电源自适应控制装置和空调器6造成不可逆的损坏。同时第二处理器7采集报警信号。如果第二处理器7采集到报警信号，则控制空调器6按照第一自适应电流运行。第二处理器7采集按照第一自适应电流运行时的实际负载，并传输至第一处理器4中，第一处理器4将实际负载和额定负载比较，如果实际负载再次大于额定负载并小于第一阈值范围，距离来说，可能呈梯度减小至额定负载的102%，则第一处理器4再次驱动报警单元8生成报警信号。如果第二处理器7再次采集到报警信号，则控制空调器6按照第二自适应电流运行。实时控制电流，第一自适应电流和第二自适应电流按照相同幅值逐渐减小。幅值优选为1A。第一处理器和第二处理器维持上述控制过程，直至第二处理器7不再采集到报警信号，维持空调器6按照对应的自适应电流运行。第一处理器和第二处理器之间可以采用串行通信以及无线通信的方式，具体的通信协议在此不再赘述。

对于电网不稳定的区域，电源自适应控制装置需要频繁的启动，为了减少设备的故障率，电源自适应控制装置还包括开关装置10和自保护装置11，开关装置10的输出端P0连接自保护装置11和第二处理器7。当用户按下按键后，开关装置10输出开机信号至自保护装置11和第二处理器7，第二处理器7输出禁止信号，控制空调器6维持停机状态，第一处理器4生成并输出自保护信号至切换单元5的控制端C0，使得切换单元5的输出端P0输出电池供电信号至空调器6电源回路并维持第一周期。第一处理器4检测电池供电信号并将电池供电信号与设定阈值区间比较，如果电池供电信号的参数在第一周期中均满足设定阈值区间，第一处理器4生成并输出第一切换信号至切换单元5的控制端C0，切换单元5处于第一工作状态，第二处理器7控制空调器6按照正常模式开始工作。利用自保护装置11，可以在空调器6运行之前获得电池以及逆变器3的状态，如果电池和逆变器3存在故障，则禁止空调器6启动，对个电源自适应控制装置以及空调器6形成保护。

如果市电电源的质量不高，除了将市电电源信号输入至逆变器3进一步控制空调器6之外，另一种可选的方式是。当切换单元5的输出端P0输出市电电源信号至空调器供电回路时。第一处理器4输出逆变器3控制信号控制逆变器3处于自动关机的状态，市电电源进过滤波稳压电路13输出市电电源信号至第一输入端I1，并通过切换单元5的输出端P0输出经过滤波稳压，质量较好的市电电源信号至空调器电源回路，使得空调器6的运行更为平稳。

在空调器电源自适应控制装置中，还设置有充电电路12，当切换单元5维持在第一工作状态时，第一处理器控制充电电路12向电池组充电。当切换单元5维持在第二工作状态时，第一处理器控制充电电路12停止向电池组充电，以保证电池中的电量均供给空调器6的运行。

采用本发明所公开的空调器电源自适应控制装置，在整个运行过程中无需用户多次手动操作，可以形成利于空调器运行的最优化方案，充分发挥电池组的能力，具有自动化程度高且用户体验好的优点。

本发明同时提供了一种采用上述空调器电源自适应控制装置的空调器，空调器电源自适应控制装置的结构具体参见上述实施例和说明书附图的详细描述和描绘，在此不再赘述。采用上述空调器电源自适应控制装置的空调器可以达到同样的技术效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种空调器电源自适应控制装置，其特征在于，包括：

市电电源单元，所述市电电源单元用于提供市电电源信号；

电池单元，所述电池单元用于提供电池供电信号；

切换单元，所述切换单元的一路输入端用于采集所述市电电源信号，第二输入端用于采集所述电池供电信号，所述切换单元的输出端用于输出所述市电电源信号或电池供电信号至空调器电源回路，所述切换单元的控制端用于接收切换动作控制信号；

第一处理器，所述第一处理器判定所述市电电源信号是否属于设定阈值区间，如果所述市电电源信号属于设定阈值区间，则所述第一处理器生成并输出第一切换信号至所述切换单元的控制端，维持所述切换单元在第一工作状态，所述切换单元的输出端输出所述市电电源信号至空调器电源回路；如果所述市电电源信号不属于设定阈值区间，则所述第一处理器生成并输出第二切换信号至所述切换单元的控制端，所述切换单元切换至第二工作状态，所述切换单元的输出端通过逆变器输出所述电池供电信号至空调器电源回路；还包括第二处理器，当所述切换单元维持在所述第一工作状态时，所述第二处理器接收第一温度传感器生成的室温检测信号，并根据所述室温检测信号和设定温度的差值生成空调的实时控制电流并控制空调器按照实时控制电流工作；当所述切换单元切换至第二工作状态时，所述第一处理器获取所述实时控制电流对应的实际负载和额定负载之间的关系，如果实际负载大于所述额定负载，但并未超出第一阈值范围，则所述第一处理器驱动报警单元生成报警信号；所述第二处理器采集所述报警信号，如果所述第二处理器采集到所述报警信号，则控制空调器按照第一自适应电流运行；所述第一处理器检测所述第一自适应电流对应的实际负载和额定负载之间的关系，如果实际负载再次大于所述额定负载，但并未超出第一阈值范围，则所述第一处理器再次驱动报警单元生成报警信号，如果所述第二处理器再次采集到所述报警信号，则控制空调器按照第二自适应电流运行，所述实时控制电流、第一自适应电流和第二自适应电流按照相同幅值逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的空调器电源自适应控制装置，其特征在于，第二处理器按照相同幅值生成多个自适应电流，直至所述第二处理器不再采集到所述报警信号。

3.根据权利要求2所述的空调器电源自适应控制装置，其特征在于，还包括开关装置和自保护装置，所述开关装置的输出开机信号至所述自保护装置和第二处理器，所述第二处理器控制空调器维持停机状态，所述第一处理器生成并输出自保护信号至所述切换单元的控制端，所述切换单元的输出端输出电池供电信号至空调器电源回路并维持第一周期；所述第一周期结束时，所述第一处理器生成并输出第一切换信号至所述切换单元的控制端，切换单元处于第一工作状态，所述第二处理器控制空调器开始工作。

4.根据权利要求3所述的空调器电源自适应控制装置，其特征在于，所述第一处理器还输出逆变器控制信号至逆变器的控制端，当所述切换单元维持在第一工作状态时，所述第一处理器控制逆变器停止工作。

5.根据权利要求4所述的空调器电源自适应控制装置，其特征在于，还包括充电电路，当所述切换单元维持在第一工作状态时，所述第一处理器控制所述充电电路向电池组充电；当所述切换单元维持在第二工作状态时，所述第一处理器控制所述充电电路停止向电池组充电。

6.根据权利要求5所述的空调器电源自适应控制装置，其特征在于，还包括稳压电路，所述稳压电路的输入端连接所述市电电源单元，所述稳压电路的输出端连接所述切换单元的第一输入端。

7.根据权利要求1至6任一项所述的空调器电源自适应控制装置，其特征在于，所述切换单元包括以下任意一种：

双路切换开关；

设置在空调器外侧的继电器，所述继电器的常开触点采集所述市电电源信号，所述继电器的常闭触点采集电池供电信号；

或设置在空调器壳体内的继电器，所述继电器的常开触点采集所述市电电源信号，所述继电器的常闭触点采集电池供电信号。

8.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的空调器电源自适应控制装置。