CN107504655A - 空调室外机消耗功率的计算方法和计算装置以及空调 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空调室外机消耗功率的计算方法和计算装置以及空调，其中，空调室外机消耗功率的计算方法包括：获取室外机的直流母线电压以及获取室外机的瞬时交流电流；将直流母线电压转换为室外机的瞬时交流电压；以及，根据瞬时交流电压和瞬时交流电流计算室外机的消耗功率。对于常规的安装有直流母线电压检测电路和电流检测电路的变频空调器，采用该计算方法和计算装置，无需增加另外的检测电路，成本低，容易实现。
Description
技术领域
本发明属于电器制造技术领域，尤其涉及一种空调室内机消耗功率的计算方法，以及空调室内机消耗功率的计算装置和空调。
背景技术
相较于其他家用电器来说，空调所消耗的电量比较大，因而空调消耗的电费占据整个家庭的电费相对比较大的比重。当使用空调时，用户查询到当前空调运行时的用电量，可以根据空调运行的电量来监控空调的使用，以免造成过度使用空调的情况。而室外机是空调器耗电量的主要源头，因此，为了提供给用户空调的用电量，需要检测室外机的消耗功率。
在相关技术中，有的方案提及测量空调器用电量的装置和方法，再显示所计算出的电费和电量，但使用该用电量的测量方法需要在电源输入端安装电压检测模数和电流检测模数，存在空调器自身成本上升的问题；在有的方案中，采用在有源功率因数校正电路的直流母线上连接电压采样电路和电流采样电路，检测室外机的电压和电流，计算出室外机消耗的电量，但这种方法对于没有PFC电路的室外机来说不适用。
为了测量空调室外机的消耗功率，需要实时测量输入到室外机的交流电流和交流电压的大小，再按照P＝U*I的公式计算出功率。对于某些室外机电控板没有设置交流电压检测电路，此时就不能通过检测交流电压和交流电流来计算功率。
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，本发明需要提出一种空调室外机消耗功率的计算方法，该计算方法可以获得室外机消耗功率，容易实现。
本发明还提出空调室外机消耗功率的计算装置和具有该计算装置的空调。
为了解决上述问题，本发明第一方面实施例提出的空调室外机消耗功率的计算方法，包括：获取室外机的直流母线电压以及获取所述室外机的瞬时交流电流；将所述直流母线电压转换为所述室外机的瞬时交流电压；以及，根据所述瞬时交流电压和所述瞬时交流电流计算所述室外机的消耗功率。
根据本发明实施例的空调室外机消耗功率的计算方法，获取室外机的直流母线电压以及瞬时交流电流，将直流母线电压转换为室外机的瞬时交流电压，根据瞬时交流电压和瞬时交流电流计算室外机的消耗功率，对于通常的变频空调，无需增加另外的检测电路，成本低，容易实施。
在本发明的一些实施例中，根据以下公式将所述直流母线电压转换为所述室外机的瞬时交流电压：
V(k)＝Vdc*sin(ωt)，其中，ω＝2Π*f，V(k)为所述瞬时交流电压，Vdc为所述空调室外机的压缩机运行前的直流母线电压，t为时间，f为交流频率。
在本发明的一些实施例中，根据以下公式计算所述室外机的消耗功率：
其中，P为所述消耗功率，V(k)为第k时刻的所述瞬时交流电压，I(k)为第k时刻的所述瞬时交流电流，n为累加个数。
为了解决上述问题，本发明第二方面实施例提出的空调室外机消耗功率的计算装置，包括：获取模块，用于获取室外机的直流母线电压以及获取所述室外机的瞬时交流电流；转换模块，用于将所述直流母线电压转换为所述室外机的瞬时交流电压；计算模块，用于根据所述瞬时交流电压和所述瞬时交流电流计算所述室外机的消耗功率。
根据本发明实施例的空调室外机消耗功率的计算装置，通过获取模块获取室外机的直流母线电压以及瞬时交流电流，转换模块将直流母线电压转换为室外机的瞬时交流电压，计算模块根据瞬时交流电压和瞬时交流电流计算室外机的消耗功率，对于通常的变频空调，无需增加另外的检测电路，成本低，容易实施。
在本发明的一些实施例中，所述转换模块根据以下公式将所述直流母线电压转换为所述空调室外机的瞬时交流电压：
V(k)＝Vdc*sin(ωt)，其中，ω＝2Π*f，V(k)为所述瞬时交流电压，Vdc为所述空调室外机的压缩机运行前的直流母线电压，t为时间，f为交流频率。
在本发明的一些实施例中，所述计算模块根据以下公式计算所述空调室外机的消耗功率：其中，P为所述消耗功率，V(k)为第k时刻的所述瞬时交流电压，I(k)为第k时刻的所述瞬时交流电流，n为累加个数。
为了解决上述问题，本发明第三方面实施例的空调，包括：室外机，所述室外机包括用于检测室外机的直流母线电压的电压检测电路和用于检测所述室外机的瞬时交流电流的电流检测电路；所述的空调室外机消耗功率的计算装置。
根据本发明实施例的空调，基于室外机本身的电压检测电路和电流检测电路，可以获得室外机的直流母线电压，并通过计算装置将直流母线电压转换为室外机的瞬时交流电压，进而根据瞬时交流电压和瞬时交流电流计算室外机的消耗功率，无需增加另外的检测电路，成本低，容易实施。
在本发明的一些实施例中，所述电流检测电路包括：电流互感单元，所述电流互感单元包括初级绕组和次级绕组，所述初级绕组串联于所述室外机的交流电流输入电路；整流单元，所述整流单元的第一端与所述次级绕组的一端相连，所述整流单元的第二端与所述次级绕组的另一端相连；采样电阻，所述采样电阻的一端与接地端相连，所述采样电阻的另一端与所述整流单元的输出端相连，所述第一电阻的另一端与所述输出端之间具有检测端，所述检测端与所述计算装置的电流采集端相连。
在本发明的一些实施例中，所述整流单元包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，所述第一二极管的一端与所述第二二极管的一端连接在一起之后与所述次级绕组的一端相连，所述第三二极管的一端与所述第四二极管的一端连接在一起之后与所述次级绕组的另一端相连，所述第一二极管的另一端与所述第三二极管的另一端连接在一起之后与预设电源相连，所述第二二极管的另一端与所述第四二极管的另一端相连，所述第二二极管的另一端与所述第四二极管的另一端之间具有所述输出端。
在本发明的一些实施例中，所述电流检测电路还包括：第五二极管和第六二极管，所述第五二极管的一端与所述次级绕组的一端相连，所述第六二极管的一端与所述次级绕组的另一端相连，所述第五二极管的另一端与所述第六二极管的另一端连接在一起之后与接地端相连。
在本发明的一些实施例中，所述空调还包括：显示装置，所述显示装置用于显示所述室外机的消耗功率。
在本发明的一些实施例中还提出一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现所述的空调室外机消耗功率的计算方法。
附图说明
图1是根据本发明实施例的空调室外机消耗功率的计算方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的空调室外机消耗功率的计算装置的框图；
图3是根据本发明实施例的空调的框图；
图4是相关技术中的一种电流检测电路的电路图；
图5是根据本发明的一个实施例的电流检测电路的电路图；以及
图6是根据本发明的一个实施例的空调的框图。
附图标记：
空调1000；
空调室外机消耗功率的计算装置100，室外机200，显示装置300；
电压检测电路210，电流检测电路220，电流互感单元221和电流放大单元222。
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。
下面参照附图描述根据本发明第一方面实施例的空调室外机消耗功率的计算方法。
图1是根据本发明实施例的空调室外机消耗功率的计算方法的流程图，如图1所示，本发明实施例的空调室外机消耗功率的计算方法包括：
S1，获取室外机的直流母线电压以及获取室外机的瞬时交流电流。
考虑到，对于变频空调，室外机电控板通常都安装了直流母线电压检测电路和电流检测电路，所以，在本发明实施例中，可以通过本身的直流母线电压检测电路采集室外机的直流母线电压，以及通过电流检测电路检测室外机的瞬时交流电流，并将室外机的直流母线电压和瞬时交流电流传输至控制装置，无需增加另外的检测电路，成本低，容易实现。
S2，将直流母线电压转换为室外机的瞬时交流电压。
可以理解的是，在计算交流电功率时，通常地，采用在一段时间T内的交流电压和交流电流的乘积的积分，例如，通过以下公式计算交流电功率：
其中，P'是交流电功率，V(t)为瞬时电压，I(t)为瞬时电流。
在本发明的实施例中，在获得室外机的直流母线电压之后，将直流母线电压转换为室外机的瞬时交流电压，以计算室外机的消耗功率。
在本发明的一些实施例中，可以根据以下公式将直流母线电压转换为室外机的瞬时交流电压：
V(k)＝Vdc*sin(ωt)，公式(2)，
其中，ω＝2Π*f，V(k)为瞬时交流电压，Vdc为空调室外机的压缩机运行前的直流母线电压，即将室外机的压缩机运行前的Vdc作为电压振幅值使用，t为时间，可以将交流电流过零后的时刻作为电压的过零交叉点t的开始时间，f为交流频率，例如f＝50Hz。
在本发明的实施例中，可以通过公式(2)的正弦波形式对交流电压进行近似，也可以通过其他可实现的形式获得交流瞬时电压，例如通过查表或者其他方法。
S3，根据瞬时交流电压和瞬时交流电流计算室外机的消耗功率。
具体地，考虑到，如果按照公式(1)形式来计算室外机消耗功率，则室外机的电控板的处理器芯片需要执行积分运算，对室外芯片来说，基本上很难实现。在本发明的实施例中，对公式(1)进行转化，可以根据以下公式计算室外机的消耗功率：
其中，P为消耗功率，V(k)为第k时刻的瞬时交流电压，I(k)为第k时刻的瞬时交流电流，n为累加个数。即只需要计算n个交流瞬时电压和交流瞬时电流的乘积累加和的平均值，用累加和计算代替积分计算，可以降低运算量，减低芯片的工作量。
举例来说，可以通过室外机本身具有的直流母线电压检测电路检测室外机的直流母线电压值Vdc，并通过公式(2)计算V(k)，在检测到AC电流过零中断后，每隔250微秒时间对I(k)进行采样，每隔250微秒通过公式(3)来计算室外机的消耗功率。
根据本发明实施例的空调室外机消耗功率的计算方法，获取室外机的直流母线电压以及瞬时交流电流，将直流母线电压转换为室外机的瞬时交流电压，根据瞬时交流电压和瞬时交流电流计算室外机的消耗功率，对于通常的变频空调，无需增加另外的检测电路，成本低，容易实施。
下面参照附图描述根据本发明第二方面实施例的空调室外机消耗功率的计算装置。图2是根据本发明实施例的空调室外机消耗功率的计算装置，如图2所示，本发明实施例的空调室外机消耗功率的计算装置100包括获取模块10、转换模块20和计算模块30。
其中，获取模块10用于获取室外机的直流母线电压以及获取室外机的瞬时交流电流；转换模块20用于将直流母线电压转换为室外机的瞬时交流电压；计算模块30用于根据瞬时交流电压和瞬时交流电流计算室外机的消耗功率。
在本发明的一些实施例中，转换模块20可以根据以下公式将直流母线电压转换为空调室外机的瞬时交流电压：
V(k)＝Vdc*sin(ωt)，其中，ω＝2Π*f，V(k)为瞬时交流电压，Vdc为空调室外机的压缩机运行前的直流母线电压，t为时间，f为交流频率。
在本发明的一些实施例中，计算模块30可以根据以下公式计算空调室外机的消耗功率：
其中，P为消耗功率，V(k)为第k时刻的瞬时交流电压，I(k)为第k时刻的瞬时交流电流，n为累加个数。
根据本发明实施例的空调室外机消耗功率的计算装置100，通过获取模块10获取室外机的直流母线电压以及瞬时交流电流，转换模块20将直流母线电压转换为室外机的瞬时交流电压，计算模块30根据瞬时交流电压和瞬时交流电流计算室外机的消耗功率，对于通常的变频空调，无需增加另外的检测电路，成本低，容易实施。
下面参照附图描述根据本发明第三方面实施例的空调。
图3是根据本发明实施例的空调的框图，如图3所示，本发明实施例的空调1000包括室外机200和上面第二方面实施例的空调室外机消耗功率的计算装置100。
其中，室外机200包括用于检测室外机的直流母线电压的电压检测电路210和用于检测室外机的瞬时交流电流的电流检测电路220，并且，对于常规的变频空调，电压检测电路210和电流检测电路220通常是其本身具有的。
电压检测电路210检测室外机200的直流母线电压Vdc并将其传输至空调室外机消耗功率的100，空调室外机消耗功率的计算装置100根据公式(2)将直流母线电压转换为室外机200的瞬时交流电压；电流检测电路220检测室外机200的瞬时交流电流，并将瞬时交流电流传输至空调室外机消耗功率的计算装置100；进而，空调室外机消耗功率的计算装置100可以根据公式(3)计算室外机200的消耗功率。在本发明的实施例中，空调室外机消耗功率的计算装置100可以是室外机200的处理器芯片，也可以是室内机的处理器芯片，或者是独立设置的处理器芯片，在此不做具体限制。
根据本发明实施例的空调1000，基于室外机200本身的电压检测电路210和电流检测电路220，可以获得室外机200的直流母线电压，并通过计算装置100将直流母线电压转换为室外机200的瞬时交流电压，进而根据瞬时交流电压和瞬时交流电流计算室外机200的消耗功率，无需增加另外的检测电路，成本低，容易实施。
通常地，交流电路采用电路采用如图4所示的电路，该电路主要采用AC-CT电流互感器，通过二极管D36进行半波整流，在后端增加RC滤波电路，因此，芯片AD引脚的信号实际上是一个电周期内的电流平均值，并不是实际的交流电流瞬时值。
在本发明的实施例中，如图5所示，电流检测电路220包括电流互感单元221和整流单元222、采样电阻R1。其中，电流互感单元221包括初级绕组T1和次级绕组T2，初级绕组T1串联于室外机200的交流电流输入电路，例如检测变频压缩机电流。整流单元222的第一端B1与次级绕组T2的一端相连，整流单元222的第二端B2与次级绕组T2的另一端相连，采样电阻R1的一端与接地端相连，采样电阻R1的另一端与整流单元222的输出端D1相连，采样电阻R1的另一端与整流单元222的输出端之间具有检测端C1，检测端C1与计算装置100的电流采集端相连例如芯片的AD引脚。
在本发明的一些实施例中，整流单元222包括第一二极管D21、第二二极管D22、第三二极管D23和第四二极管D24。第一二极管D21的一端与第二二极管D22的一端连接在一起之后与次级绕组T2的一端相连，第三二极管D23的一端与第四二极管D24的一端连接在一起之后与次级绕组T2的另一端相连，第一二极管D21的另一端与第三二极管D23的另一端连接在一起之后与预设电源例如+5V相连，第二二极管D22的另一端与第四二极管D24的另一端相连，第二二极管D22的另一端与第四二极管D24的另一端之间具有输出端D1。
参照图5所示，电流检测电路220还包括第五二极管D25和第六二极管D26，第五二极管D25的一端与次级绕组T2的一端相连，第六二极管D26的一端与次级绕组T2的另一端相连，第五二极管D25的另一端与第六二极管D26的另一端连接在一起之后与接地端相连。
采用上面实施例的电流检测电路220，计算装置100通过检测端C1可以实时采集室外机200的瞬时交流电流值，进而可以按照公式(3)计算室外机200的消耗功率。
在本发明的一些实施例中，如图6所示，本发明实施例的空调1000还包括显示装置300，显示装置300用于显示室外机200的消耗功率，从而用户可以及时了解室外机200的耗电量，进一步地可以限定空调1000的使用时间以节省费用。
在本发明的一些实施例中还提出一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被执行时实现上面第一方面实施例的空调室外机消耗功率的计算方法。
需要说明的是，在本说明书的描述中，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
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。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
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 (12)
1.一种空调室外机消耗功率的计算方法，其特征在于，包括：
获取室外机的直流母线电压以及获取所述室外机的瞬时交流电流；
将所述直流母线电压转换为所述室外机的瞬时交流电压；以及
根据所述瞬时交流电压和所述瞬时交流电流计算所述室外机的消耗功率。
2.如权利要求1所述的空调室外机消耗功率的计算方法，其特征在于，根据以下公式将所述直流母线电压转换为所述室外机的瞬时交流电压：
V(k)＝Vdc*sin(ωt)，
其中，ω＝2Π*f，V(k)为所述瞬时交流电压，Vdc为所述空调室外机的压缩机运行前的直流母线电压，t为时间，f为交流频率。
3.如权利要求1所述的空调室外机消耗功率的计算方法，其特征在于，根据以下公式计算所述室外机的消耗功率：
<mrow>
<mi>P</mi>
<mo>&ap;</mo>
<mn>1</mn>
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<mi>n</mi>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
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<mi>n</mi>
</munderover>
<mi>V</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
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<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>I</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>,</mo>
</mrow>
其中，P为所述消耗功率，V(k)为第k时刻的所述瞬时交流电压，I(k)为第k时刻的所述瞬时交流电流，n为累加个数。
4.一种空调室外机消耗功率的计算装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取室外机的直流母线电压以及获取所述室外机的瞬时交流电流；
转换模块，用于将所述直流母线电压转换为所述室外机的瞬时交流电压；
计算模块，用于根据所述瞬时交流电压和所述瞬时交流电流计算所述室外机的消耗功率。
5.如权利要求4所述的空调室外机消耗功率的计算装置，其特征在于，所述转换模块根据以下公式将所述直流母线电压转换为所述空调室外机的瞬时交流电压：
V(k)＝Vdc*sin(ωt)，
其中，ω＝2Π*f，V(k)为所述瞬时交流电压，Vdc为所述空调室外机的压缩机运行前的直流母线电压，t为时间，f为交流频率。
6.如权利要求4所述的空调室外机消耗功率的计算装置，其特征在于，所述计算模块根据以下公式计算所述空调室外机的消耗功率：
<mrow>
<mi>P</mi>
<mo>&ap;</mo>
<mn>1</mn>
<mo>/</mo>
<mi>n</mi>
<munderover>
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<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>I</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>,</mo>
</mrow>
其中，P为所述消耗功率，V(k)为第k时刻的所述瞬时交流电压，I(k)为第k时刻的所述瞬时交流电流，n为累加个数。
7.一种空调，其特征在于，包括：
室外机，所述室外机包括用于检测室外机的直流母线电压的电压检测电路和用于检测所述室外机的瞬时交流电流的电流检测电路；
如权利要求4-6任一项所述的空调室外机消耗功率的计算装置。
8.如权利要求7所述的空调，其特征在于，所述电流检测电路包括：
电流互感单元，所述电流互感单元包括初级绕组和次级绕组，所述初级绕组串联于所述室外机的交流电流输入电路；
整流单元，所述整流单元的第一端与所述次级绕组的一端相连，所述整流单元的第二端与所述次级绕组的另一端相连；
采样电阻，所述采样电阻的一端与接地端相连，所述采样电阻的另一端与所述整流单元的输出端相连，所述采样电阻的另一端与所述输出端之间具有检测端，所述检测端与所述计算装置的电流采集端相连。
9.如权利要求8所述的空调，其特征在于，所述整流单元包括：
第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，所述第一二极管的一端与所述第二二极管的一端连接在一起之后与所述次级绕组的一端相连，所述第三二极管的一端与所述第四二极管的一端连接在一起之后与所述次级绕组的另一端相连，所述第一二极管的另一端与所述第三二极管的另一端连接在一起之后与预设电源相连，所述第二二极管的另一端与所述第四二极管的另一端相连，所述第二二极管的另一端与所述第四二极管的另一端之间具有所述输出端。
10.如权利要求9所述的空调，其特征在于，所述电流检测电路还包括：
第五二极管和第六二极管，所述第五二极管的一端与所述次级绕组的一端相连，所述第六二极管的一端与所述次级绕组的另一端相连，所述第五二极管的另一端与所述第六二极管的另一端连接在一起之后与接地端相连。
11.如权利要求7所述的空调，其特征在于，所述空调还包括：显示装置，所述显示装置用于显示所述室外机的消耗功率。
12.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1-3任一项所述的空调室外机消耗功率的计算方法。
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