CN107314505B - 一种变频空调机组自适应控制方法 - Google Patents

一种变频空调机组自适应控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种变频空调机组自适应控制方法，在试运转过程中：控制输入电源总线上的电流逐渐上升；若总线上的电流未上升到室外机最大运行电流值Imax时，电源保护开关断开，则获得保护开关断开前的总线最大电流值Itz；计算总线电流限频值Ixp=Itz*η，并保存；在正式运转过程中：判断是否保存有总线电流限频值Ixp；若是，则控制压缩机运行频率，使得总线上的电流不大于总线电流限频值Ixp；实现了变频空调机组配电自适应功能，解决了更新空调机组扩容后配电设备容量偏小时机组运行易跳闸的问题，有效解决了更新空调机组与原来机组的旧配电设备不匹配造成经常跳闸的问题；既充分利用旧配电设备，又最大限度满足用户使用需求。

Description

一种变频空调机组自适应控制方法
技术领域
本发明属于空调技术领域，具体地说，是涉及一种变频空调机组自适应控制方法。
背景技术
随着十多年前安装的多联机产品逐渐进入最后的使用寿命期，更新多联机以其可延用旧配管和旧配电而不必破坏建筑内部装修、不影响当前用户正常办公等优势，越来越受到有此需求的用户的青睐，市场需求量也越来越大，尤其在很多商业场所和办公场所获得了大量应用。但是，由于一些场所更换更新多联机时，通常会要求在原有机组能力的基础上进行扩容，以满足人员增加或设备增加带来负荷增大需求。机组能力扩容可能会导致对配电容量扩大的需求，很多情况下由于不允许破坏装修更换配线，致使配电扩容无法实现，这时候就需要在机组上进行应对了。面对这种问题，通常有以下方案：
1.更换扩大规格的配电设备，不更换以前的配线，而是另走一套新配线，以满足扩容机组的配电需求。主要缺陷是：①原有配电设备无法继续使用，配置新的配电设备又要付出一笔较大的费用；②新配线需要走明线，这样对空间的美观度影响比较大，对空间进行美化处理也需要付出比较大的费用。
2.根据现场配电情况，在施工现场更改所采用的更新多联机的软件，降低机组运转的最高运行频率，以降低运行电流。主要缺陷是：①施工现场的机组运行工况不一定是最大负荷，难以确定降到合适电流时的准确机组运行频率，仍有可能在最大负荷时出现运行电流超过旧配电设备规格的情况；②将机组最大运行频率限制到固定值，将使机组在负荷较低不需要限频时也无法继续上升频率，导致用户的使用效果不佳；③每套机组都需要专门的技术人员现场处理，将产生较大的人力成本，并且效率非常低下。
发明内容
本发明提供了一种变频空调机组自适应控制方法，解决了更新空调机组与原空调机组的配电设备不匹配的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案予以实现：
一种变频空调机组自适应控制方法，所述变频空调机组的室外机的输入电源总线与配电设备连接，在配电设备上布设有保护开关；
所述控制方法包括试运转过程和正式运转过程：
所述试运转过程包括：
控制输入电源总线上的电流逐渐上升；
若总线上的电流未上升到室外机最大运行电流值Imax时，保护开关断开，则获得保护开关断开前的总线最大电流值Itz；
计算总线电流限频值Ixp=Itz*η，并保存；其中，0＜η＜1；
所述正式运转过程包括：
判断是否保存有总线电流限频值Ixp；
若是，则控制压缩机运行频率，使得总线上的电流不大于总线电流限频值Ixp。
进一步的，通过布设在输入电源总线上的电流传感器获得总线最大电流值Itz。
又进一步的，在输入电源总线的三个相线上，至少一个相线布设有所述的电流传感器；每个电流传感器分别获得保护开关断开前的对应的相线最大电流值，并将所有相线最大电流值中的最小值作为总线最大电流值Itz。
更进一步的，在输入电源总线的三个相线上，分别布设有所述的电流传感器；每个电流传感器分别获得保护开关断开前的对应的相线最大电流值，并将所有相线最大电流值中的最小值作为总线最大电流值Itz。
再进一步的，所述控制输入电源总线上的电流逐渐上升，具体包括：
制冷工况时：控制室外风机转速逐渐降低、压缩机频率逐渐上升；
制热工况时：控制室内风机转速逐渐降低、压缩机频率逐渐上升。
优选的，控制压缩机运行频率，使得总线上的电流不大于总线电流限频值Ixp，具体包括：
计算总线电流限频值Ixp与当前总线电流的差值；
判断所述差值是否小于第一设定差值；
若是，则根据所述差值对压缩机的频率进行PID控制或模糊控制。
优选的，控制压缩机运行频率，使得总线上的电流不大于总线电流限频值Ixp，具体包括：
根据室内环境温度与目标温度值确定压缩机目标频率值；
根据压缩机目标频率值获得总线的目标电流值；
判断总线电流限频值Ixp是否小于目标电流值；
若是，计算总线电流限频值Ixp与当前总线电流的差值；
判断所述差值是否小于第一设定差值；
若是，则根据所述差值对压缩机的频率进行PID控制或模糊控制。
优选的，η的取值范围为：0＜η＜0.9。
优选的，η的取值范围为：0.8＜η＜0.9。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的变频空调机组自适应控制方法，在试运转过程中：控制输入电源总线上的电流逐渐上升；若总线上的电流未上升到室外机最大运行电流值Imax时，保护开关断开，则获得保护开关断开前的总线最大电流值Itz；计算总线电流限频值Ixp=Itz*η，并保存；在正式运转过程中：判断是否保存有总线电流限频值Ixp；若是，则控制压缩机运行频率，使得总线上的电流不大于总线电流限频值Ixp；实现了变频空调机组配电自适应功能，解决了更新空调机组扩容后配电设备容量偏小时机组运行易跳闸的问题，即有效解决了更新空调机组与原来空调机组的旧配电设备不匹配造成经常跳闸的问题；既充分利用旧配电设备，又最大限度满足用户的使用需求。
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是本发明提出的变频空调机组自适应控制方法的试运转过程的一个实施例的流程图；
图2是本发明提出的变频空调机组自适应控制方法的正式运转过程的一个实施例的流程图；
图3是图2中的部分流程图；
图4是图3中模糊控制的示意图。
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。
变频空调机组的室外机的输入电源总线与配电设备连接，在配电设备上安装有电流保护开关。配电设备为室外机供电，当配电设备的电流超过保护开关的保护电流时，保护开关断开（即配电设备跳闸），输入电源总线断电，保护室外机及配电设备不会烧坏。本实施例的变频空调机组包括单元机和多联机，即本实施例的自适应控制方法适用于单元机和多联机。
下面，对变频空调机组自适应控制方法进行详细说明。
本实施例的变频空调机组自适应控制方法，主要包括试运转过程和正式运转过程。
试运转过程主要包括下述步骤，参见图1所示。
步骤S11：控制输入电源总线上的电流逐渐上升。
在制冷工况时：控制室外风机转速逐渐降低、压缩机频率逐渐上升，使得空调的高压压力、低压压力逐渐上升，在这个过程中，输入电源总线电流逐渐上升。
在制热工况时：控制室内风机转速逐渐降低、压缩机频率逐渐上升，使得空调的高压压力、低压压力逐渐上升，在这个过程中，输入电源总线电流逐渐上升。
通过上述方法，模拟机组的实际运行条件，使得输入电源总线电流逐渐上升，方法简单、易于控制。
步骤S12：判断输入电源总线上的电流能否上升到室外机最大运行电流值Imax。
若否，即总线上的电流未上升到室外机最大运行电流值Imax时，保护开关断开了，说明空调机组的配电设备容量偏小，无法达到要求，不能满足空调机组的运行，则执行步骤S13。
若是，即总线上的电流上升到室外机最大运行电流值Imax时，保护开关未断开，说明空调机组的配电设备容量达到要求，能够满足空调机组的运行，执行步骤S15。
输入电源总线上的室外机最大运行电流值Imax为已知值，是空调机组的一个参数。
步骤S13：获得保护开关断开前的总线最大电流值Itz。
通过布设在输入电源总线上的电流传感器获得保护开关断开前的总线最大电流值Itz，成本低、可靠性高。
单相电的输入电源总线只设一个电流传感器即可。
三相电的输入电源总线，各相电流一般都是平衡的，因此只在其中一个相线上布设有电流传感器，检测总线电流即可，成本较低。
为了提高电流检测的准确性，在输入电源总线的三个相线上，至少一个相线布设有所述的电流传感器。
当然，为了进一步提高电流检测的准确性，在输入电源总线的三个相线上，在其中两个相线或者三个相线上分别布设有电流传感器，每个电流传感器检测对应相线上的电流。每个电流传感器分别获得保护开关断开前的对应的相线最大电流值，并将获得的所有相线最大电流值中的最小值作为总线最大电流值Itz，提高了空调机组运行的安全性和可靠性，保证后续空调机组运行时每个相线上的电流都不会超过Itz，避免断电影响空调的正常运行。
步骤S14：计算总线电流限频值Ixp=Itz*η，并保存；其中，0＜η＜1。
η表示总线电流限频值Ixp相对于总线最大电流值Itz的余量系数，需要根据实验确定。
将总线电流限频值Ixp保存在空调机组控制板的存储器内，便于后续使用时调用。
由于市电电源电压允许10%的波动，因此余量系数η的取值范围为：0＜η＜0.9，避免由于电源电压波动导致的输入电源总线电流超过Ixp，避免空调机组断电停机影响用户正常使用，提高空调机组运行的稳定性和可靠性。
为留一定余量并最大限度的利用当前的配电容量，为了避免空调负荷较低时也限频，余量系数η的取值范围为：0.8＜η＜0.9，既避免由于电源电压波动造成的空调断电停机，也避免了过于限频影响机组的制冷制热效果。
步骤S15：退出试运转过程。
试运转过程结束，保护开关闭合，空调机组正式开始运转。
所述正式运转过程具体包括下述步骤，参见图2所示。
步骤S21：判断是否保存有总线电流限频值Ixp。
空调机组控制板读取存储器，判断是否存在总线电流限频值Ixp。
若否，说明总线上的电流上升到室外机最大运行电流值Imax时，保护开关未断开，空调机组配电设备容量达到要求，空调正常运行即可。
若是，说明在试运行过程中，总线上的电流未上升到室外机最大运行电流值Imax，保护开关断开了，空调配电设备容量偏小，无法达到要求，计算并保存了Ixp，执行步骤S22。
步骤S22：控制压缩机运行频率，使得总线上的电流不大于总线电流限频值Ixp。
在空调机组实际使用过程中，控制压缩机运行频率，使得输入电源总线上的电流不大于总线电流限频值Ixp，保证不会超过配电设备的容量，避免保护开关断开，避免影响空调机组的正常运行和用户的正常使用。
控制压缩机运行频率，使得总线上的电流不大于总线电流限频值Ixp，具体包括：
步骤（1）：计算总线电流限频值Ixp与当前总线电流的差值。
步骤（2）：判断所述差值是否小于第一设定差值。第一设定差值大于0。
若否，说明压缩机频率继续上升时，输入电源总线上的电流不会立即超过Ixp，不必进行限频，空调机组正常运转即可，然后返回步骤（1）。
若是，说明压缩机频率继续上升时，输入电源总线上的电流会超过Ixp，需要进行限频控制，则根据所述差值对压缩机的频率进行PID控制或模糊控制。从而实现既最大限度的保证空调制冷制热效果，又使得输入电源总线上的电流不超过总线电流限频值Ixp，避免保护开关断电影响空调机组的正常运行。
作为本实施例的另一种优选设计方案，控制压缩机运行频率，使得总线上的电流不大于总线电流限频值Ixp，具体包括下述步骤，参见图3所示：
步骤S22-1：根据室内环境温度与目标温度值确定压缩机目标频率值。
步骤S22-2：根据压缩机目标频率值获得总线的目标电流值。
输入电源总线上的电流与压缩机的频率是正相关的。可通过查询预设的温度-频率-电流对应表获得压缩机目标频率值对应的总线目标电流值。温度-频率-电流对应表可通过实验获得，并存储在空调机组控制板的存储器内。
步骤S22-3：判断总线电流限频值Ixp是否小于目标电流值。
若否，说明压缩机达到目标频率值时，输入电源总线上的电流不会超过Ixp，空调机组正常运转即可，执行步骤S22-7。
若是，说明压缩机达到目标频率值时，输入电源总线上的电流会超过Ixp，执行步骤S22-4。
步骤S22-4：计算总线电流限频值Ixp与当前总线电流的差值。
获取当前总线电流，计算总线电流限频值Ixp与当前总线电流的差值△I。
步骤S22-5：判断所述差值△I是否小于第一设定差值。
若否，说明差值△I较大，压缩机频率继续上升时，输入电源总线上的电流不会立即超过Ixp，不必进行限频，空调机组正常运行即可，然后返回步骤S22-4。
若是，说明差值△I较小，压缩机频率值继续上升时，输入电源总线上的电流会超过Ixp，需要进行限频控制，执行步骤S22-6。
当然，第一设定差值大于0。
步骤S22-6：根据所述差值△I对压缩机的频率进行PID控制或模糊控制。
当差值△I大于等于第一设定差值时，空调机组正常运行即可，不必进行限频。当差值△I小于第一设定差值时，根据差值对压缩机的频率进行PID控制或模糊控制，使得机组的运行电流不会超过总线电流限值值Ixp；既最大限度的保证空调制冷制热效果，又使得输入电源总线上的电流不超过总线电流限频值Ixp，避免保护开关断电影响空调机组的正常运行。
模糊控制的具体过程为：参见图4所示，在空调机组运行时，每隔△t检测并记录一次当前总线电流值I0，在压缩机频率变化趋势保持不变的情况下，总线电流变化趋势也保持不变，与前一次记录的总线电流IQ进行对照，就可以预测下一次间隔△t时间时的总线电流值IYC是否会超过Ixp；如果不超过，就可以保持当前的调节速度进行压缩机频率调节；如果总线电流值IYC超过Ixp，就必须降低当前频率调节速度甚至降低当前运转频率。这样，当当前运转总线电流I0与Ixp的差值越小时，其频率上升的速度就会越慢，直至稳定不调，IYC稍有上升趋势时，甚至会朝着降频的方向调节。
步骤S22-7：空调机组正常运行。
当压缩机达到目标频率值时，输入电源总线上的电流不会超过Ixp，空调机组正常运转。
本实施例的变频空调机组自适应控制方法，包括试运转过程和正式运转过程，在试运转过程中：控制输入电源总线上的电流逐渐上升；若总线上的电流未上升到室外机最大运行电流值Imax时，保护开关断开，则获得保护开关断开前的总线最大电流值Itz；计算总线电流限频值Ixp=Itz*η，并保存；在正式运转过程中：判断是否保存有总线电流限频值Ixp；若是，则控制压缩机运行频率，使得总线上的电流不大于总线电流限频值Ixp；因此，本实施例的变频空调机组自适应控制方法，实现了变频空调机组配电自适应功能，通过试运转解决了更新空调机组扩容后配电设备容量偏小时机组运行易跳闸的问题，即有效解决了更新空调机组与原来机组的旧配电设备不匹配造成经常跳闸的问题；在充分利用旧配电设备的同时，最大限度满足用户的使用需求。
也就是说，在变频空调机组试运转期间，在最大运行电流值Imax以内，给空调机组制造电流逐渐缓慢上升的运行条件。如果总线电流上升到Imax，保护开关未断开，即配电设备仍没有跳闸，则空调机组不需要计算总线电流限频值Ixp；如果总线电流上升到Imax以下的某个值时，保护开关断开，即配电设备跳闸，空调机组根据跳闸前记录的总线最大电流值Itz，留出一定余量，自动设置为总线电流限频值Ixp，从而实现了空调机组配电自适应。试运行结束后，就自动设定了该空调机组的总线电流限频值Ixp，然后在实际使用过程中，当空调机组运行的总线电流值达到Ixp时，就会自动限制空调的当前运行频率，使总线运行电流值保持在Ixp以下，以保证空调机组的运行电流不会超过配电设备的容量。
本实施例的变频空调机组自适应控制方法，具有以下优点：（1）当用户更换空调机组、但不允许更换配电设备时，可完全延用旧配电设备，不会产生新的费用，不会影响原有空间的美观度；（2）当旧配电设备的容量不合适时，可自动设置总线电流限频值Ixp，不需要专门的技术人员现场处理，成本低、效率高；（3）由于是通过自适应确定的总线电流限频值Ixp进行限频控制，没有将最高运行频率固定限制死，在负荷较低时，只要不达到总线电流限制值Ixp，频率上升不被限制，可以最大限度的保证用户的使用效果。
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 (8)

1.一种变频空调机组自适应控制方法，所述变频空调机组的室外机的输入电源总线与配电设备连接，在配电设备上布设有保护开关；其特征在于：
所述控制方法包括试运转过程和正式运转过程：
所述试运转过程包括：
控制输入电源总线上的电流逐渐上升；
若总线上的电流未上升到室外机最大运行电流值Imax时，保护开关断开，则获得保护开关断开前的总线最大电流值Itz；
计算总线电流限频值Ixp=Itz*η，并保存；其中，0＜η＜1；
所述正式运转过程包括：
判断是否保存有总线电流限频值Ixp；
若是，则控制压缩机运行频率，使得总线上的电流不大于总线电流限频值Ixp，具体包括：
根据室内环境温度与目标温度值确定压缩机目标频率值；
根据压缩机目标频率值获得总线的目标电流值；
判断总线电流限频值Ixp是否小于目标电流值；
若是，计算总线电流限频值Ixp与当前总线电流的差值；
判断所述差值是否小于第一设定差值；
若是，则根据所述差值对压缩机的频率进行PID控制或模糊控制。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：通过布设在输入电源总线上的电流传感器获得总线最大电流值Itz。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：在输入电源总线的三个相线上，至少一个相线布设有所述的电流传感器；
每个电流传感器分别获得保护开关断开前的对应的相线最大电流值，并将所有相线最大电流值中的最小值作为总线最大电流值Itz。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：在输入电源总线的三个相线上，分别布设有所述的电流传感器；
每个电流传感器分别获得保护开关断开前的对应的相线最大电流值，并将所有相线最大电流值中的最小值作为总线最大电流值Itz。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述控制输入电源总线上的电流逐渐上升，具体包括：
制冷工况时：
控制室外风机转速逐渐降低、压缩机频率逐渐上升；
制热工况时：
控制室内风机转速逐渐降低、压缩机频率逐渐上升。
6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：控制压缩机运行频率，使得总线上的电流不大于总线电流限频值Ixp，具体包括：
计算总线电流限频值Ixp与当前总线电流的差值；
判断所述差值是否小于第一设定差值；
若是，则根据所述差值对压缩机的频率进行PID控制或模糊控制。
7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：η的取值范围为：0＜η＜0.9。
8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：η的取值范围为：0.8＜η＜0.9。
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