CN107388661A - 太阳能空调系统及其功率控制方法和装置 - Google Patents

太阳能空调系统及其功率控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳能空调系统及其功率控制方法和装置，所述功率控制方法包括以下步骤：获取压缩机的直流母线电压的变化量，并接收室内机发送的压缩机的目标频率，并在直流母线电压的变化量小于第一预设变化量，且室内机发送的压缩机的目标运行频率大于压缩机的当前目标频率，进一步获取第一逆变模块的温度值，然后根据第一逆变模块的温度值对压缩机的当前目标频率进行调节，并根据调节后的目标频率对压缩机进行控制。由此，在保证空调器的稳定运行的前提下，能够充分利用太阳能实现功率控制。

Description

太阳能空调系统及其功率控制方法和装置
技术领域
本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种太阳能空调系统的功率控制方法、一种太阳能空调系统的功率控制装置以及一种具有该功率控制装置的太阳能空调系统。
背景技术
通常，空调器由室内机和室外机两部分组成，其工作的主要能源来自于市电电网。对于室外机而言，市电电网的输入经过滤波电路、整流电路、PFC(Power FactorCorrection，功率因数校正)电路处理后，最终转化为直流电存储至电解电容两端，并且室外机的主要部件压缩机、风机等运行所需的能源均来自于该电解电容。
为了节约能源，开始出现了太阳能空调器，即在原有空调器的室外机机上增加了太阳能板及其逆变器部分，所增加的太阳能板及其逆变器部分主要将太阳能转化为直流电输送至电解电容两端，其与市电电网整流输入的直流电共同为空调器的运行提供电能。
通常，在对空调器进行控制时，主要是对空调器的功率进行控制以使空调器能够稳定运行，并在达到较高能效的前提下，使元器件不会过热损坏，进而保证电控的稳定性。传统的空调器的功率控制方式是，通过检测市电电网的输入交流电压以及输入交流电流对压缩机进行功率控制(限频率控制)，然而，对于太阳能空调器，其由市电电网和太阳能板共同提供电能，所以在将该方式用于太阳能空调器时，会导致功率检测不准确，进而导致对压缩机控制不合理，无法达到控制目标，甚至会对电控的稳定性造成影响。
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，本发明的第一个目的在于提出一种太阳能空调系统的功率控制方法，通过根据压缩机的直流母线电压的变化量、室内机发送的压缩机的目标频率和第一逆变模块的温度值对压缩机的当前目标频率进行调节，从而在保证空调器的稳定运行的前提下，充分利用太阳能实现功率控制。
本发明的第二个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
本发明的第三个目的在于提出一种太阳能空调系统的功率控制装置。
本发明的第四个目的在于提出一种太阳能空调系统。
为实现上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种太阳能空调系统的功率控制方法，所述太阳能空调系统包括整流模块、电解电容、第一逆变模块、太阳能电池板和第二逆变模块，所述整流模块的输入端与交流市电相连，所述整流模块的输出端分别与所述电解电容的两端、所述第一逆变模块的输入端和所述第二逆变模块的输出端相连，所述第二逆变模块的输入端与所述太阳能电池板相连，所述第一逆变模块的输出端与压缩机相连，所述功率控制方法包括以下步骤：S1，获取所述压缩机的直流母线电压的变化量，并接收所述室内机发送的所述压缩机的目标频率；S2，判断所述直流母线电压的变化量是否小于第一预设变化量，和判断所述室内机发送的所述压缩机的目标频率是否大于所述压缩机的当前目标频率；S3，如果所述直流母线电压的变化量小于所述第一预设变化量，且所述室内机发送的所述压缩机的目标运行频率大于所述压缩机的当前目标频率，则进一步获取所述第一逆变模块的温度值；以及S4，根据所述第一逆变模块的温度值对所述压缩机的当前目标频率进行调节，并根据调节后的目标频率对所述压缩机进行控制。
根据本发明实施例的太阳能空调系统的功率控制方法，首先，获取压缩机的直流母线电压的变化量，并接收室内机发送的压缩机的目标频率，并在直流母线电压的变化量小于第一预设变化量，且室内机发送的压缩机的目标运行频率大于压缩机的当前目标频率时，进一步获取第一逆变模块的温度值，然后根据第一逆变模块的温度值对压缩机的当前目标频率进行调节，并根据调节后的目标频率对压缩机进行控制。由此，在保证空调器的稳定运行的前提下，能够充分利用太阳能实现功率控制。
根据本发明的一个实施例，所述根据所述第一逆变模块的温度值对所述压缩机的当前目标频率进行调节，包括：如果所述第一逆变模块的温度值小于第一温度阈值，则将所述压缩机的当前目标频率进行调高；如果所述第一逆变模块的温度值大于等于所述第一温度阈值且小于第二温度阈值，则控制所述压缩机保持当前目标频率不变；如果所述第一逆变模块的温度值大于等于所述第二温度阈值，则将所述压缩机的当前目标频率进行调低。
根据本发明的一个实施例，在步骤S1之前，还包括：获取所述压缩机稳定运行时的电功率，并根据所述电功率判断所述压缩机当前所处频率区域，其中频率区域包括升频区域、频率保持区域和降频区域；如果所述压缩机当前处于所述升频区域或者所述频率保持区域，则再执行步骤S1；如果所述压缩机当前处于所述降频区域，则直接将所述压缩机的当前目标频率进行调低。
根据本发明的一个实施例，在将所述压缩机的当前目标频率进行调高时，所述升频区域对应的调高量大于所述频率保持区域对应的调高量。
根据本发明的一个实施例，所述根据所述电功率判断所述压缩机当前所处频率区域，包括：如果所述电功率小于第一预设功率，则判断所述压缩机当前处于所述升频区域；如果所述电功率大于等于所述第一预设功率且小于第二预设功率，则判断所述压缩机当前处于所述频率保持区域；如果所述电功率大于等于所述第二预设功率，则判断所述压缩机当前处于所述降频区域。
根据本发明的一个实施例，所述获取所述压缩机稳定运行时的电功率，包括：获取所述压缩机的d、q轴电流，并获取所述压缩机的当前运行转速；根据所述压缩机的d、q轴电流和所述压缩机的转矩常数获取所述压缩机的转矩，并根据所述压缩机的转矩和所述压缩机的当前运行转速获取所述压缩机稳定运行时的电功率。
根据本发明的一个实施例，在将所述压缩机的当前目标频率进行调高后，还包括：判断调节后的目标频率是否处于预设共振频率段内；如果所述调节后的目标频率处于所述预设共振频率段内，则将所述压缩机的目标频率调高至所述预设共振频率段的最大值与第一预设值之和。
根据本发明的一个实施例，在将所述压缩机的当前目标频率进行调低后，还包括：判断调节后的目标频率是否处于预设共振频率段内；如果所述调节后的目标频率处于所述预设共振频率段内，则将所述压缩机的目标频率调低至所述预设共振频率段的最小值与第一预设值之差。
为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，具有存储于其中的指令，当所述指令被执行时，所述太阳能空调系统执行上述的功率控制方法。
本发明实施例的计算机可读存储介质，通过执行上述的功率控制方法，能够根据压缩机的直流母线电压的变化量、室内机发送的压缩机的目标频率和第一逆变模块的温度值对压缩机的当前目标频率进行调节，从而在保证空调器的稳定运行的前提下，充分利用太阳能实现功率控制。
为实现上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种太阳能空调系统的功率控制装置，所述太阳能空调系统包括整流模块、电解电容、第一逆变模块、太阳能电池板和第二逆变模块，所述整流模块的输入端与交流市电相连，所述整流模块的输出端分别与所述电解电容的两端、所述第一逆变模块的输入端和所述第二逆变模块的输出端相连，所述第二逆变模块的输入端与所述太阳能电池板相连，所述第一逆变模块的输出端与压缩机相连，所述功率控制装置包括：第一获取模块，用于获取所述压缩机的直流母线电压的变化量；接收模块，用于接收所述室内机发送的所述压缩机的目标频率；第一判断模块，用于判断所述直流母线电压的变化量是否小于第一预设变化量，和判断所述室内机发送的所述压缩机的目标频率是否大于所述压缩机的当前目标频率；第二获取模块，用于在所述直流母线电压的变化量小于所述第一预设变化量，且所述室内机发送的所述压缩机的目标运行频率大于所述压缩机的当前目标频率时，获取所述第一逆变模块的温度值；控制模块，用于根据所述第一逆变模块的温度值对所述压缩机的当前目标频率进行调节，并根据调节后的目标频率对所述压缩机进行控制。
根据本发明实施例的太阳能空调系统的功率控制装置，通过第一获取模块获取压缩机的直流母线电压的变化量，并通过接收模块接收室内机发送的压缩机的目标频率，然后在通过第一判断模块判断直流母线电压的变化量小于第一预设变化量，且室内机发送的压缩机的目标运行频率大于压缩机的当前目标频率时，通过第二获取模块获取第一逆变模块的温度值，控制模块根据第一逆变模块的温度值对压缩机的当前目标频率进行调节，并根据调节后的目标频率对压缩机进行控制。由此，在保证空调器的稳定运行的前提下，能够充分利用太阳能实现功率控制。
根据本发明的一个实施例，所述控制模块在根据所述第一逆变模块的温度值对所述压缩机的当前目标频率进行调节时，其中，如果所述第一逆变模块的温度值小于第一温度阈值，所述控制模块则将所述压缩机的当前目标频率进行调高；如果所述第一逆变模块的温度值大于等于所述第一温度阈值且小于第二温度阈值，所述控制模块则控制所述压缩机保持当前目标频率不变；如果所述第一逆变模块的温度值大于等于所述第二温度阈值，所述控制模块则将所述压缩机的当前目标频率进行调低。
根据本发明的一个实施例，上述的太阳能空调系统的功率控制装置还包括：第三获取模块，用于获取所述压缩机稳定运行时的电功率；第三获取模块，用于根据所述电功率判断所述压缩机当前所处频率区域，其中频率区域包括升频区域、频率保持区域和降频区域，其中，如果所述压缩机当前处于所述升频区域或者所述频率保持区域，则先通过所述第一获取模块获取所述压缩机的直流母线电压的变化量，并通过所述接收模块接收所述室内机发送的所述压缩机的目标频率，以及在所述第一判断模块判断所述直流母线电压的变化量小于所述第一预设变化量，且所述室内机发送的所述压缩机的目标运行频率大于所述压缩机的当前目标频率时，通过所述第二获取模块获取所述第一逆变模块的温度值，以使所述控制模块根据所述第一逆变模块的温度值对所述压缩机的当前目标频率进行调节；如果所述压缩机当前处于所述降频区域，所述控制模块则直接将所述压缩机的当前目标频率进行调低。
根据本发明的一个实施例，在将所述压缩机的当前目标频率进行调高时，所述升频区域对应的调高量大于所述频率保持区域对应的调高量。
根据本发明的一个实施例，所述第二判断模块在根据所述电功率判断所述压缩机当前所处频率区域时，其中，如果所述电功率小于第一预设功率，所述第二判断模块则判断所述压缩机当前处于所述升频区域；如果所述电功率大于等于所述第一预设功率且小于第二预设功率，所述第二判断模块则判断所述压缩机当前处于所述频率保持区域；如果所述电功率大于等于所述第二预设功率，所述判断子模块则判断所述压缩机当前处于所述降频区域。
根据本发明的一个实施例，所述第三获取模块包括：电流获取模块，用于获取所述压缩机的d、q轴电流；转速获取模块，用于获取所述压缩机的当前运行转速；计算模块，用于根据所述压缩机的d、q轴电流和所述压缩机的转矩常数获取所述压缩机的转矩，并根据所述压缩机的转矩和所述压缩机的当前运行转速获取所述压缩机稳定运行时的电功率。
根据本发明的一个实施例，所述控制模块在将所述压缩机的当前目标频率进行调高后，所述控制模块还用于，判断调节后的目标频率是否处于预设共振频率段内；在所述调节后的目标频率处于所述预设共振频率段内时，将所述压缩机的目标频率调高至所述预设共振频率段的最大值与第一预设值之和。
根据本发明的一个实施例，所述控制模块在将所述压缩机的当前目标频率进行调低后，所述控制模块还用于，判断调节后的目标频率是否处于预设共振频率段内；在所述调节后的目标频率处于所述预设共振频率段内时，将所述压缩机的目标频率调低至所述预设共振频率段的最小值与第一预设值之差。
为实现上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种太阳能空调系统，其包括上述的功率控制装置。
本发明实施例的太阳能空调系统，通过上述的功率控制装置，能够根据压缩机的直流母线电压的变化量、室内机发送的压缩机的目标频率和第一逆变模块的温度值对压缩机的当前目标频率进行调节，从而在保证空调器的稳定运行的前提下，充分利用太阳能实现功率控制。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的太阳能空调系统的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的太阳能空调系统的功率控制方法的流程图；
图3是本发明一个实施例的获取压缩机稳定运行时的电功率的系统图；
图4是根据本发明一个实施例的压缩机当前所处频率区域的示意图；
图5是根据本发明一个实施例的升频区域时压缩机的目标频率调节的流程图；
图6是根据本发明一个实施例的频率保持区域时压缩机的目标频率调节的流程图；
图7a是根据本发明一个实施例的升频控制时压缩机的目标频率的获取流程图；
图7b是根据本发明一个实施例的降频控制时压缩机的目标频率的获取流程图；
图8是本发明一个实施例的太阳能空调系统的功率控制方法的流程图；
图9是根据本发明实施例的太阳能空调系统的功率控制装置的结构示意图；以及
图10是根据本发明一个实施例的太阳能空调系统的功率控制装置的结构示意图。
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。
下面参考附图来描述根据本发明实施例提出的太阳能空调系统的功率控制方法、太阳能空调系统的功率控制装置和具有该功率控制装置的太阳能空调系统。
在本发明的实施例中，如图1所示，太阳能空调系统可包括整流模块1、电解电容E1、第一逆变模块2、太阳能电池板3和第二逆变模块4，整流模块1的输入端与交流市电AC相连，整流模块1的输出端分别与电解电容E1的两端、第一逆变模块2的输入端和第二逆变模块4的输出端相连，第二逆变模块4的输入端与太阳能电池板3相连，第一逆变模块2的输出端与压缩机M相连。
具体地，如图1所示，太阳能空调系统可包括太阳能电池板3、第二逆变模块4和直流变频空调器5，直流变频空调器5可包括室外机51和室内机52，室外机51滤波电路511、整流模块1、电解电容E1、第一逆变模块2和室外机控制器512，室内机52包括室内机控制器521。其中，太阳能电池板3与第二逆变模块4的输入端相连，第二逆变模块4的输出端连接在电解电容E1的两端，第二逆变模块4用于将太阳能电池板3输出的低压直流电转换成高压直流电给电解电容E1供电；滤波电路511的输入端与市电电网AC相连，滤波电路511的输出端与整流模块1的输入端相连，整流模块1的输出端分别与电解电容E1的两端和第一逆变模块2的输入端相连，第一逆变模块2的输出端与压缩机M相连，市电电网AC的输入经过滤波电路511和整流模块1进行滤波转换后输出直流电，与第二逆变模块4输出的直流电合并输入到电解电容E1中，共同为压缩机M供电。
其中，当太阳能充足时，交流市电AC输入电流很小，第二逆变模块4输出的直流电电压高于交流市电AC整流后的电压约10V，由于电解电容E1端的电压高于交流市电AC整流后的电压，所以交流市电AC的整流输入会被截止，太阳能作为太阳能空调系统的主要供电能源；当太阳能不足时，电解电容E1端的电压会下降，下降至交流市电AC的整流输入电压后，交流市电AC自动引入，开始消耗部分市电功率。
图2是根据本发明实施例的太阳能空调系统的功率控制方法的流程图。如图2所示，本发明实施例的太阳能空调系统的功率控制方法可包括以下步骤：
S1，获取压缩机的直流母线电压的变化量，并接收室内机发送的压缩机的目标频率。
具体地，压缩机的直流母线电压为电解电容E1两端的电压，可通过电阻采样法获取，然后根据采样值获取压缩机的直流母线电压的变化量。例如，可将采样周期设定为0.001s，并在连续采样10次直流母线电压后，通过比较法确定10次采样数据中的最大值Umax和最小值Umin，然后将最大值Umax与最小值Umin之间的差值作为直流母线电压的波动值，即直流母线电压的变化量。当太阳能充足时，该直流母线电压的变化量非常小(实验测试小于3V)，因此，可将该值作为太阳能是否充足的间接判断条件。
S2，判断直流母线电压的变化量是否小于第一预设变化量，和判断室内机发送的压缩机的目标频率是否大于压缩机的当前目标频率。其中，第一预设变化量可根据实际情况进行标定，例如，第一预设变化量可以为3V。
S3，如果直流母线电压的变化量小于第一预设变化量，且室内机发送的压缩机的目标运行频率大于压缩机的当前目标频率，则进一步获取第一逆变模块的温度值。
S4，根据第一逆变模块的温度值对压缩机的当前目标频率进行调节，并根据调节后的目标频率对压缩机进行控制。
根据本发明的一个实施例，根据第一逆变模块的温度值对压缩机的当前目标频率进行调节，包括：如果第一逆变模块的温度值小于第一温度阈值，则将压缩机的当前目标频率进行调高；如果第一逆变模块的温度值大于等于第一温度阈值且小于第二温度阈值，则控制压缩机保持当前目标频率不变；如果第一逆变模块的温度值大于等于第二温度阈值，则将压缩机的当前目标频率进行调低。其中，第一温度阈值小于第二温度阈值，例如，第一温度阈值可以为第一逆变模块的最小允许温度值，第二温度阈值可以为第一温度阈值加上一定值，具体可根据实际情况进行标定。
具体而言，在对压缩机进行控制时，可先判断直流母线电压的变化量是否小于第一预设变化量ΔU，如果是，则说明当前太阳能充足。其次，判断室内机发送的需求运行频率是否大于压缩机的当前目标频率(判断空调器是否需要更高的运行频率)，如果是，则根据第一逆变模块的温度值T选择频率上升或者频率保持或者频率下降。例如，当T＜第一温度阈值Tlimt时，说明当前第一逆变模块的温度相对较低，此时可将压缩机的当前目标频率调高一定值，以满足更高频率需求；当Tlimt≤T＜第二温度阈值(Tlimt+ΔT)时，保持当前目标频率不变；当T≥Tlimt+ΔT时，说明当前第一逆变模块的温度相对较高，此时需要将压缩机的当前目标频率调低一定值，以防止温度过高影响系统安全可靠运行。从而在太阳能充足的情况下，使系统能够以所允许的最大功率运行，在保证空调器的稳定运行的前提下，充分利用太阳能，同时防止元器件高温损坏或者可靠性降低。
进一步地，为了更加准确的对压缩机的目标频率进行调节，根据本发明的一个实施例，在步骤S1之前，还包括：
S01，获取压缩机稳定运行时的电功率，并根据电功率判断压缩机当前所处频率区域，其中频率区域包括升频区域、频率保持区域和降频区域。
根据本发明的一个实施例，获取压缩机稳定运行时的电功率，包括：获取压缩机的d、q轴电流，并获取压缩机的当前运行转速；根据压缩机的d、q轴电流和压缩机的转矩常数获取压缩机的转矩，并根据压缩机的转矩和压缩机的当前运行转速获取压缩机稳定运行时的电功率。
具体而言，在本发明中，主要采用间接估算方式来获取压缩机稳定运行时所消耗的电功率，功率估算的实现可根据压缩机矢量控制过程中的d轴电流Id和q轴电流Iq或者综合电流Is以及压缩机的当前运行转速w和压缩机的转矩常数Kt来估算压缩机稳定运行时的电功率。
作为一个具体示例，在对压缩机进行矢量控制的过程中，实时获取压缩机的三相电流IA、IB和IC，然后通过Clark变换和Park变换对压缩机的三相电流IA、IB、IC进行坐标转换，以获得压缩机的d轴电流Id和q轴电流Iq，同时获取压缩机的当前运行转速w。然后，根据d轴电流Id和q轴电流Iq计算综合电流Is2＝Id2+Iq2，然后将计算的综合电流Is与压缩机的转矩常数Kt相乘以获得压缩机的转矩Te，即Te＝Kt*(Id2+Iq2)，最后，根据公式P＝Te*w/9550即可获得压缩机稳定运行时消耗的电功率P。
作为另一个具体示例，如图3所示，以压缩机矢量控制交流跟踪控制方法(AC法)为例，采用速度外环和电流内环的双闭环控制方式对压缩机进行控制。在控制过程中，可通过位置传感器实时获取压缩机的当前运行转速w，然后与设定转速w*进行比较，并将比较结果(w*-w)输出至速度环，经速度环的PI调节器调节后输出综合电流Is，然后将综合电流Is与压缩机的转矩常数Kt相乘以获得压缩机的转矩Te，即Te＝Kt*Is，最后根据公式P＝Te*w/9550即可获得压缩机稳定运行时消耗的电功率P。
测试数据表明，通过上述估算法获得的压缩机稳定运行时的电功率与实际功率的误差小于5％，可靠性比较高，而且计算简单，且不会增加硬件成本。
进一步地，根据本发明的一个实施例，根据电功率判断压缩机当前所处频率区域，包括：如果电功率小于第一预设功率，则判断压缩机当前处于升频区域；如果电功率大于等于第一预设功率且小于第二预设功率，则判断压缩机当前处于频率保持区域；如果电功率大于等于第二预设功率，则判断压缩机当前处于降频区域。
具体地，如图4所示，可根据当前压缩机所消耗的电功率P来判断压缩机当前所处的频率区域。例如，当P＜第一预设功率P1(如2000W)时，说明空调器并未达到允许运行的最大功率，此时可以升高压缩机的目标频率，即压缩机当前处于升频区域；当P1≤P＜第二预设功率P2(如2400W)时，说明空调器即将达到所允许的最大功率，此时保持压缩机的目标频率不变，即压缩机当前处于频率保持区域；当P≥P2时，说明空调器已经达到所允许的最大功率，此时需要压缩机的目标频率降低，即压缩机当前处于降频区域。其中，当压缩机处于降频区域时，压缩机运行频率下降，当所检测的压缩机的电功率P＜P2-△P(例如，2400W-100W)时，控制压缩机退出降频区进入频率保持区域；当环境温度发生变化而导致压缩机所消耗的电功率P进一步降低，满足P＜P1-△P(例如，2000W-100W)时，控制压缩机再次进入升频区域。
S02，如果压缩机当前处于升频区域或者频率保持区域，则再执行步骤S1。
S03，如果压缩机当前处于降频区域，则直接将压缩机的当前目标频率进行调低。
具体地，第一种情况，如图5所示，当压缩机处于升频区域时，说明空调器并未达到允许运行的最大功率，可以继续升频，此时先判断直流母线电压的变化量是否小于第一预设变化量ΔU(以此判断太阳能是否充足)，其次判断室内机发送的需求运行频率是否大于压缩机的当前目标频率(以此判断空调器是否需要更高的运行频率)，在以上条件均满足后，根据第一逆变模块的温度值T选择频率上升或者频率保持或者频率下降。例如，当T＜Tlimt时，说明当前第一逆变模块的温度相对较低，此时可将压缩机的当前目标频率调高，以满足更高频率需求，如将当前目标频率调高第一预设值K1(K1＝Tlimt/(n*T)，n为系数，可根据第一逆变模块温度测量精度确定)；当Tlimt≤T＜Tlimt+ΔT时，保持当前目标频率不变；当T≥Tlimt+ΔT时，说明当前第一逆变模块的温度相对较高，此时需要将压缩机的当前目标频率调低，以防止温度过高影响系统安全可靠运行，如将当前目标频率调低第三预设值K3(K3＝j*T/Tlimt，j为系数，可根据实际情况而定)。然后根据调节后的目标频率对压缩机进行控制。
第二种情况，当压缩机处于频率保持区域时，说明空调器即将达到所允许的最大功率，此时保持压缩机的目标频率不变，但如果此时第一逆变模块的温度值并不是很高，为了最大限度的使用太阳能，该区域内的压缩机的目标频率仍具有一定的升频空间(该区域也可称慢速升频区)，因此，可根据太阳能是否充足、室内机发送的需求频率是否大于压缩机的当前目标频率和采样的第一逆变模块的温度值来确定压缩机的目标频率。
具体地，如图6所示，当压缩机处于频率保持区域时，先判断直流母线电压的变化量是否小于第一预设变化量ΔU，其次判断室内机发送的需求运行频率是否大于压缩机的当前目标频率，在以上条件均满足后，根据第一逆变模块的温度值T选择频率上升或者频率保持或者频率下降。例如，当T＜Tlimt时，可将压缩机的当前目标频率调高第二预设值K2(K2＝Tlimt/(m*T)，m为系数，且m≥5n)；当Tlimt≤T＜Tlimt+ΔT时，保持当前目标频率不变；当T≥Tlimt+ΔT时，可将当前目标频率调低第三预设值K3(K3＝j*T/Tlimt，j为系数，可根据实际情况而定)。然后根据调节后的目标频率对压缩机进行控制。
其中，需要说明的是，在将压缩机的当前目标频率进行调高时，升频区域对应的调高量大于频率保持区域对应的调高量，即第一预设值K1大于第二预设值K2，通过m≥5n体现。
第三种情况，当压缩机处于降频区域时，说明空调器已经达到允许的最大功率，为了保证压缩机运行的可靠性，不管太阳能是否充足、室内机发送的需求频率是否大于压缩机的当前目标频率和采样的第一逆变模块的温度值的大小，都执行降频动作，例如，将压缩机的目标频率调低第三预设值K3(K3＝j*T/Tlimt，j为系数，可根据实际情况而定)，然后根据调节后的目标频率对压缩机进行控制。
因此，本发明实施例的太阳能空调系统的控制方法，通过根据压缩机的直流母线电压的变化量、室内机发送的压缩机的目标频率和第一逆变模块的温度值对压缩机的当前目标频率进行调节，从而在保证空调器的稳定运行的前提下，充分利用太阳能实现功率控制。
进一步地，在对压缩机执行升频动作或降频动作时，由于压缩机的实际运行频率与室内机的需求频率会出现不一致的情况，所以太阳能空调系统可能会运行在管路振动大、噪音大的频率点上，从而降低系统运行的可靠性。因此，为了提高系统运行的可靠性，在根据压缩机的当前所处频率区域和室内机的需求频率对压缩机的目标频率进行控制的同时，还增加了共振频率段选择功能，并将此功能选择结果作为压缩机的最终目标频率。
下面来介绍如何根据共振频率段选择压缩机的最终目标频率。
根据本发明的一个实施例，在将压缩机的当前目标频率进行调高后，还包括：判断调节后的目标频率是否处于预设共振频率段内；如果调节后的目标频率处于预设共振频率段内，则将压缩机的目标频率调高至预设共振频率段的最大值与第一预设值之和。
需要说明的是，预设共振频率段是通过获取管路振动大、噪音大时所对应频率点的集合，然后通过对频率点集合进行划分以获得共振频率段，该共振频率段为多个，例如，共振频率段1(10Hz～15Hz)、共振频率段2(20Hz～23Hz)、共振频率段3(37Hz～40Hz)等，具体可通过实验测试获得，并预先存储在太阳能空调系统中。
当压缩机处于升频区域或者频率保持区域，并且判断需要对压缩机的当前目标频率进行调高时，如将压缩机的当前目标频率调高第一预设值K1或者第二预设值K2，还判断调高后的压缩机的目标频率是否处于预设共振频率段内。
例如，如图7a所示，以三个预设共振频率段为例。假设，调高后的压缩机的目标频率为F1，然后逐个判断F1是否处于共振频率段1(10Hz～15Hz)、共振频率段2(20Hz～23Hz)、共振频率段3(37Hz～40Hz)中。具体地，先判断F1是否处于共振频率段1内，即判断10Hz≤F1≤15Hz是否成立，如果不成立，则判断F1是否在共振频率段2内，如果不在，则继续判断F1是否在共振频率段3内，如果不在，则说明依次自动查询三组共振频率段后，F1不在任何共振频率段，则按照目标频率F1对压缩机进行控制。而如果F1处于共振频率段1内，则停止后续判断，并获取共振频率段1中的频率最大值即15Hz，然后在15Hz的基础上加上第一预设值(如1Hz)，以作为压缩机的最终目标频率即16Hz，并根据该频率16Hz对压缩机进行控制。从而使得压缩机避开共振频率段运行，有效避免了管路振动以及噪音大的情况，使得压缩机满足安全、稳定的运行要求。
根据本发明的另一个实施例，在将压缩机的当前目标频率进行调低后，还包括：判断调节后的目标频率是否处于预设共振频率段内；如果调节后的目标频率处于预设共振频率段内，则将压缩机的目标频率调低至预设共振频率段的最小值与第一预设值之差。具体调节过程与上述的将压缩机的当前目标频率调高第一预设值K1或者调高第二预设值K2的调节过程相似，只是在调节时，是将共振频率段的最小值减去第一预设值以获得压缩机的最终目标频率，具体如图7b所示，具体这里不再详述。
作为一个具体示例，如图8所示，本发明实施例的太阳能空调系统的功率控制方法可包括以下步骤：
S101，太阳能空调系统稳定运行。
S102，计算压缩机的电功率P。
S103，判断P＜第一预设功率P1是否成立。如果是，执行步骤S104；如果否，执行步骤S107。
S104，压缩机当前处于升频区域。
S105，执行步骤f(如图5所示)。
S106，执行步骤h(如图7a所示)。
S107，判断P1≤P＜第二预设功率P2是否成立。如果是，执行步骤108；如果否，执行步骤S111。
S108，压缩机当前处于频率保持区域。
S109，执行步骤g(如图6所示)。
S110，执行步骤h(如图7a所示)。
S111，压缩机当前处于降频区域。
S112，将压缩机的当前目标频率降低第三预设值K3。
S113，执行步骤i(如图7b所示)。
综上所述，根据本发明实施例的太阳能空调系统的功率控制方法，首先，获取压缩机的直流母线电压的变化量，并接收室内机发送的压缩机的目标频率，并在直流母线电压的变化量小于第一预设变化量，且室内机发送的压缩机的目标运行频率大于压缩机的当前目标频率时，进一步获取第一逆变模块的温度值，然后根据第一逆变模块的温度值对压缩机的当前目标频率进行调节，并根据调节后的目标频率对压缩机进行控制。由此，在保证空调器的稳定运行的前提下，能够充分利用太阳能实现功率控制。
图9是根据本发明实施例的太阳能空调系统的功率控制装置的方框示意图。
在本发明的实施例中，太阳能空调系统可包括整流模块、电解电容、第一逆变模块、太阳能电池板和第二逆变模块，整流模块的输入端与交流市电相连，整流模块的输出端分别与电解电容的两端、第一逆变模块的输入端和第二逆变模块的输出端相连，第二逆变模块的输入端与太阳能电池板相连，第一逆变模块的输出端与压缩机相连。
如图9所示，本发明实施例的太阳能空调系统的功率控制装置可包括：第一获取模块10、接收模块20、第一判断模块30、第二获取模块40和控制模块50。
其中，第一获取模块10用于获取压缩机的直流母线电压的变化量。接收模块20用于接收室内机发送的压缩机的目标频率。第一判断模块30用于判断直流母线电压的变化量是否小于第一预设变化量，和判断室内机发送的压缩机的目标频率是否大于压缩机的当前目标频率。第二获取模块40用于在直流母线电压的变化量小于第一预设变化量，且室内机发送的压缩机的目标运行频率大于压缩机的当前目标频率时，获取第一逆变模块的温度值。控制模块50用于根据第一逆变模块的温度值对压缩机的当前目标频率进行调节，并根据调节后的目标频率对压缩机进行控制。
根据本发明的一个实施例，控制模块50在根据第一逆变模块的温度值对压缩机的当前目标频率进行调节时，其中，如果第一逆变模块的温度值小于第一温度阈值，控制模块50则将压缩机的当前目标频率进行调高；如果第一逆变模块的温度值大于等于第一温度阈值且小于第二温度阈值，控制模块50则控制压缩机保持当前目标频率不变；如果第一逆变模块的温度值大于等于第二温度阈值，控制模块50则将压缩机的当前目标频率进行调低。
根据本发明的一个实施例，如图10所示，上述的太阳能空调系统的功率控制装置还包括：第三获取模块60和第二判断模块70，其中，第三获取模块60用于获取压缩机稳定运行时的电功率，第二判断模块70用于根据电功率判断压缩机当前所处频率区域，其中频率区域包括升频区域、频率保持区域和降频区域，如果压缩机当前处于升频区域或者频率保持区域，则先通过第一获取模块10获取压缩机的直流母线电压的变化量，并通过接收模块20接收室内机发送的压缩机的目标频率，以及在第一判断模块30判断直流母线电压的变化量小于第一预设变化量，且室内机发送的压缩机的目标运行频率大于压缩机的当前目标频率时，通过第二获取模块40获取第一逆变模块的温度值，以使控制模块50根据第一逆变模块的温度值对压缩机的当前目标频率进行调节；如果压缩机当前处于降频区域，控制模块50则直接将压缩机的当前目标频率进行调低。
根据本发明的一个实施例，在将压缩机的当前目标频率进行调高时，升频区域对应的调高量大于频率保持区域对应的调高量。
根据本发明的一个实施例，第二判断模块70在根据电功率判断压缩机当前所处频率区域时，其中，如果电功率小于第一预设功率，第二判断模块70则判断压缩机当前处于升频区域；如果电功率大于等于第一预设功率且小于第二预设功率，第二判断模块70则判断压缩机当前处于频率保持区域；如果电功率大于等于第二预设功率，第二判断模块70则判断压缩机当前处于降频区域。
根据本发明的一个实施例，如图10所示，第三获取模块60可包括：电流获取模块61、转速获取模块62和计算模块63。其中，电流获取模块61用于获取压缩机的d、q轴电流；转速获取模块62用于获取压缩机的当前运行转速；计算模块63用于根据压缩机的d、q轴电流和压缩机的转矩常数获取压缩机的转矩，并根据压缩机的转矩和压缩机的当前运行转速获取压缩机稳定运行时的电功率。
根据本发明的一个实施例，控制模块50在将压缩机的当前目标频率进行调高后，控制模块50还用于，判断调节后的目标频率是否处于预设共振频率段内；在调节后的目标频率处于预设共振频率段内时，将压缩机的目标频率调高至预设共振频率段的最大值与第一预设值之和。
根据本发明的一个实施例，控制模块50在将压缩机的当前目标频率进行调低后，控制模块50还用于，判断调节后的目标频率是否处于预设共振频率段内；在调节后的目标频率处于预设共振频率段内时，将压缩机的目标频率调低至预设共振频率段的最小值与第一预设值之差。
根据本发明实施例的太阳能空调系统的功率控制装置，通过第一获取模块获取压缩机的直流母线电压的变化量，并通过接收模块接收室内机发送的压缩机的目标频率，然后在通过第一判断模块判断直流母线电压的变化量小于第一预设变化量，且室内机发送的压缩机的目标运行频率大于压缩机的当前目标频率时，通过第二获取模块获取第一逆变模块的温度值，控制模块根据第一逆变模块的温度值对压缩机的当前目标频率进行调节，并根据调节后的目标频率对压缩机进行控制。由此，在保证空调器的稳定运行的前提下，能够充分利用太阳能实现功率控制。
另外，本发明的实施例还提出了一种计算机可读存储介质，具有存储于其中的指令，当指令被执行时，太阳能空调系统执行上述的功率控制方法。
本发明实施例的计算机可读存储介质，通过执行上述的功率控制方法，能够根据压缩机的直流母线电压的变化量、室内机发送的压缩机的目标频率和第一逆变模块的温度值对压缩机的当前目标频率进行调节，从而在保证空调器的稳定运行的前提下，充分利用太阳能实现功率控制。
此外，本发明的实施例还提出了一种太阳能空调系统，其包括上述的功率控制装置。
本发明实施例的太阳能空调系统，通过上述的功率控制装置，能够根据压缩机的直流母线电压的变化量、室内机发送的压缩机的目标频率和第一逆变模块的温度值对压缩机的当前目标频率进行调节，从而在保证空调器的稳定运行的前提下，充分利用太阳能实现功率控制。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
另外，在本发明的描述中，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 (18)

1.一种太阳能空调系统的功率控制方法，其特征在于，所述太阳能空调系统包括整流模块、电解电容、第一逆变模块、太阳能电池板和第二逆变模块，所述整流模块的输入端与交流市电相连，所述整流模块的输出端分别与所述电解电容的两端、所述第一逆变模块的输入端和所述第二逆变模块的输出端相连，所述第二逆变模块的输入端与所述太阳能电池板相连，所述第一逆变模块的输出端与压缩机相连，所述功率控制方法包括以下步骤：
S1，获取所述压缩机的直流母线电压的变化量，并接收所述室内机发送的所述压缩机的目标频率；
S2，判断所述直流母线电压的变化量是否小于第一预设变化量，和判断所述室内机发送的所述压缩机的目标频率是否大于所述压缩机的当前目标频率；
S3，如果所述直流母线电压的变化量小于所述第一预设变化量，且所述室内机发送的所述压缩机的目标运行频率大于所述压缩机的当前目标频率，则进一步获取所述第一逆变模块的温度值；以及
S4，根据所述第一逆变模块的温度值对所述压缩机的当前目标频率进行调节，并根据调节后的目标频率对所述压缩机进行控制。
2.如权利要求1所述的太阳能空调系统的功率控制方法，其特征在于，所述根据所述第一逆变模块的温度值对所述压缩机的当前目标频率进行调节，包括：
如果所述第一逆变模块的温度值小于第一温度阈值，则将所述压缩机的当前目标频率进行调高；
如果所述第一逆变模块的温度值大于等于所述第一温度阈值且小于第二温度阈值，则控制所述压缩机保持当前目标频率不变；
如果所述第一逆变模块的温度值大于等于所述第二温度阈值，则将所述压缩机的当前目标频率进行调低。
3.如权利要求2所述的太阳能空调系统的功率控制方法，其特征在于，在步骤S1之前，还包括：
获取所述压缩机稳定运行时的电功率，并根据所述电功率判断所述压缩机当前所处频率区域，其中频率区域包括升频区域、频率保持区域和降频区域；
如果所述压缩机当前处于所述升频区域或者所述频率保持区域，则再执行步骤S1；
如果所述压缩机当前处于所述降频区域，则直接将所述压缩机的当前目标频率进行调低。
4.如权利要求3所述的太阳能空调系统的功率控制方法，其特征在于，在将所述压缩机的当前目标频率进行调高时，所述升频区域对应的调高量大于所述频率保持区域对应的调高量。
5.如权利要求3所述的太阳能空调系统的功率控制方法，其特征在于，所述根据所述电功率判断所述压缩机当前所处频率区域，包括：
如果所述电功率小于第一预设功率，则判断所述压缩机当前处于所述升频区域；
如果所述电功率大于等于所述第一预设功率且小于第二预设功率，则判断所述压缩机当前处于所述频率保持区域；
如果所述电功率大于等于所述第二预设功率，则判断所述压缩机当前处于所述降频区域。
6.如权利要求3所述的太阳能空调系统的功率控制方法，其特征在于，所述获取所述压缩机稳定运行时的电功率，包括：
获取所述压缩机的d、q轴电流，并获取所述压缩机的当前运行转速；
根据所述压缩机的d、q轴电流和所述压缩机的转矩常数获取所述压缩机的转矩，并根据所述压缩机的转矩和所述压缩机的当前运行转速获取所述压缩机稳定运行时的电功率。
7.如权利要求2所述的太阳能空调系统的功率控制方法，其特征在于，在将所述压缩机的当前目标频率进行调高后，还包括：
判断调节后的目标频率是否处于预设共振频率段内；
如果所述调节后的目标频率处于所述预设共振频率段内，则将所述压缩机的目标频率调高至所述预设共振频率段的最大值与第一预设值之和。
8.如权利要求2所述的太阳能空调系统的功率控制方法，其特征在于，在将所述压缩机的当前目标频率进行调低后，还包括：
判断调节后的目标频率是否处于预设共振频率段内；
如果所述调节后的目标频率处于所述预设共振频率段内，则将所述压缩机的目标频率调低至所述预设共振频率段的最小值与第一预设值之差。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，具有存储于其中的指令，当所述指令被执行时，所述太阳能空调系统执行如权利要求1-8中任一项所述的功率控制方法。
10.一种太阳能空调系统的功率控制装置，其特征在于，所述太阳能空调系统包括整流模块、电解电容、第一逆变模块、太阳能电池板和第二逆变模块，所述整流模块的输入端与交流市电相连，所述整流模块的输出端分别与所述电解电容的两端、所述第一逆变模块的输入端和所述第二逆变模块的输出端相连，所述第二逆变模块的输入端与所述太阳能电池板相连，所述第一逆变模块的输出端与压缩机相连，所述功率控制装置包括：
第一获取模块，用于获取所述压缩机的直流母线电压的变化量；
接收模块，用于接收所述室内机发送的所述压缩机的目标频率；
第一判断模块，用于判断所述直流母线电压的变化量是否小于第一预设变化量，和判断所述室内机发送的所述压缩机的目标频率是否大于所述压缩机的当前目标频率；
第二获取模块，用于在所述直流母线电压的变化量小于所述第一预设变化量，且所述室内机发送的所述压缩机的目标运行频率大于所述压缩机的当前目标频率时，获取所述第一逆变模块的温度值；
控制模块，用于根据所述第一逆变模块的温度值对所述压缩机的当前目标频率进行调节，并根据调节后的目标频率对所述压缩机进行控制。
11.如权利要求10所述的太阳能空调系统的功率控制装置，其特征在于，所述控制模块在根据所述第一逆变模块的温度值对所述压缩机的当前目标频率进行调节时，其中，
如果所述第一逆变模块的温度值小于第一温度阈值，所述控制模块则将所述压缩机的当前目标频率进行调高；
如果所述第一逆变模块的温度值大于等于所述第一温度阈值且小于第二温度阈值，所述控制模块则控制所述压缩机保持当前目标频率不变；
如果所述第一逆变模块的温度值大于等于所述第二温度阈值，所述控制模块则将所述压缩机的当前目标频率进行调低。
12.如权利要求11所述的太阳能空调系统的功率控制装置，其特征在于，还包括：
第三获取模块，用于获取所述压缩机稳定运行时的电功率；
第二判断模块，用于根据所述电功率判断所述压缩机当前所处频率区域，其中频率区域包括升频区域、频率保持区域和降频区域，其中，
如果所述压缩机当前处于所述升频区域或者所述频率保持区域，则先通过所述第一获取模块获取所述压缩机的直流母线电压的变化量，并通过所述接收模块接收所述室内机发送的所述压缩机的目标频率，以及在所述第一判断模块判断所述直流母线电压的变化量小于所述第一预设变化量，且所述室内机发送的所述压缩机的目标运行频率大于所述压缩机的当前目标频率时，通过所述第二获取模块获取所述第一逆变模块的温度值，以使所述控制模块根据所述第一逆变模块的温度值对所述压缩机的当前目标频率进行调节；
如果所述压缩机当前处于所述降频区域，所述控制模块则直接将所述压缩机的当前目标频率进行调低。
13.如权利要求12所述的太阳能空调系统的功率控制装置，其特征在于，在将所述压缩机的当前目标频率进行调高时，所述升频区域对应的调高量大于所述频率保持区域对应的调高量。
14.如权利要求12所述的太阳能空调系统的功率控制装置，其特征在于，所述第二判断模块在根据所述电功率判断所述压缩机当前所处频率区域时，其中，
如果所述电功率小于第一预设功率，所述第二判断模块则判断所述压缩机当前处于所述升频区域；
如果所述电功率大于等于所述第一预设功率且小于第二预设功率，所述第二判断模块则判断所述压缩机当前处于所述频率保持区域；
如果所述电功率大于等于所述第二预设功率，所述第二判断模块则判断所述压缩机当前处于所述降频区域。
15.如权利要求12所述的太阳能空调系统的功率控制装置，其特征在于，所述第三获取模块包括：
电流获取模块，用于获取所述压缩机的d、q轴电流；
转速获取模块，用于获取所述压缩机的当前运行转速；
计算模块，用于根据所述压缩机的d、q轴电流和所述压缩机的转矩常数获取所述压缩机的转矩，并根据所述压缩机的转矩和所述压缩机的当前运行转速获取所述压缩机稳定运行时的电功率。
16.如权利要求11所述的太阳能空调系统的功率控制装置，其特征在于，所述控制模块在将所述压缩机的当前目标频率进行调高后，所述控制模块还用于，
判断调节后的目标频率是否处于预设共振频率段内；
在所述调节后的目标频率处于所述预设共振频率段内时，将所述压缩机的目标频率调高至所述预设共振频率段的最大值与第一预设值之和。
17.如权利要求11所述的太阳能空调系统的功率控制装置，其特征在于，所述控制模块在将所述压缩机的当前目标频率进行调低后，所述控制模块还用于，
判断调节后的目标频率是否处于预设共振频率段内；
在所述调节后的目标频率处于所述预设共振频率段内时，将所述压缩机的目标频率调低至所述预设共振频率段的最小值与第一预设值之差。
18.一种太阳能空调系统，其特征在于，包括如权利要求10-17中任一项所述的功率控制装置。
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