发明内容
本发明的实施例提供一种变频空调控制方法和装置,用于动态调 整压缩机的最低运行频率和室外风机转速。
为达到上述目的,本发明的实施例采用如下技术方案:
第一方面,提供了一种变频空调控制方法,包括:
周期检测室内温度TIN和压缩机的运行频率FRUN;
如果室内温度TIN与设定温度TSET之差TSUB小于等于预设温差TDIFF, 所述压缩机的运行频率FRUN小于等于第一预设频率F1,并且持续时间 大于等于第一预设时间t1,则控制压缩机和室外风机进入最低频率控 制模式;
在最低频率控制模式下,周期检测室外温度TOUT,并根据所述室 外温度TOUT所在温区获得所述压缩机的最低运行频率FMIN和室外风机 的转速ROUT;
如果所述压缩机的最低运行频率FMIN小于等于第二预设频率F2, 并且持续时间大于等于第二预设时间t2,则控制所述压缩机进入回油 回液模式并持续运行第三预设时间t3后,控制所述压缩机运行在最低 运行频率FMIN并控制所述室外风机运行在所述转速ROUT;否则,控制 所述压缩机运行在最低运行频率FMIN并控制所述室外风机运行在所述 转速ROUT;
其中,F2<F1。
第二方面,提供了一种一种变频空调控制装置,包括:
检测单元,用于周期检测室内温度TIN和压缩机的运行频率FRUN;
控制单元,用于如果室内温度TIN与设定温度TSET之差TSUB小于等于 预设温差TDIFF,所述压缩机的运行频率FRUN小于等于第一预设频率F1, 并且持续时间大于等于第一预设时间t1,则控制压缩机和室外风机进 入最低频率控制模式;
所述检测单元,还用于在最低频率控制模式下,周期检测室外温 度TOUT,并根据所述室外温度TOUT所在温区获得所述压缩机的最低运 行频率FMIN和室外风机的转速ROUT;
所述控制单元,还用于如果所述压缩机的最低运行频率FMIN小于 等于第二预设频率F2,并且持续时间大于等于第二预设时间t2,则控 制所述压缩机进入回油回液模式并持续运行第三预设时间t3后,控制 所述压缩机运行在最低运行频率FMIN并控制所述室外风机运行在所述 转速ROUT;否则,控制所述压缩机运行在最低运行频率FMIN并控制所 述室外风机运行在所述转速ROUT;
其中,F2<F1。
第三方面,提供了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介 质,所述一个或多个程序包括指令,所述指令当被计算机执行时使所 述计算机执行如第一方面所述的方法。
本发明提供的变频空调控制方法和装置,在制冷、制热过程中, 对压缩机最低运行频率进行分温区控制。同时对压缩机运行最低频率 时的室外风扇转速进行分温区控制,将压缩机最低运行频率与室外风 扇转速进行关联控制,还加入回油回液控制模式,提高可靠性,满足 压缩比要求。实现了动态调整压缩机的最低运行频率和室外风机转 速。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的实施例进行描述。
本发明提供的各参数,由研发工程师在产品开发时根据压缩机性质、 系统大小、理论分析和试验综合得出值,既能充分发挥低频节能作用,又 能保证压机低频长期可靠运行的最优耦合状态。
本发明提供了一种变频空调控制方法,参照图1中所示,该方法包括 S101-S106:
S101、周期检测室内温度TIN和压缩机的运行频率FRUN;如果室内温度 TIN与设定温度TSET之差TSUB小于等于预设温差TDIFF,压缩机的运行频率FRUN小于等于第一预设频率F1,并且持续时间大于等于第一预设时间t1,则执 行步骤S102,否则执行步骤S103。
室内温度TIN为空调室内环境传感器检测的室内环境温度,设定温度 TSET为用户设定的温度;在制冷运行过程中,TSUB=TIN-TSET。在制热运行过 程中,TSUB=TSET-TIN。
预设温差TDIFF为综合了传感器误差、制冷制热所需补偿值而确定的 值,为空调控制芯片中设定的值,一般取负值,可根据需求设置为-2—0℃。
第一预设频率F1可设置为36-40Hz。第一预设时间t1可设置为90-360s。
S102、控制压缩机和室外风机进入最低频率控制模式。
S103、按照正常控制模式进行调节。
S104、在最低频率控制模式下,周期检测室外温度TOUT,并根据室外 温度TOUT所在温区获得压缩机的最低运行频率FMIN和室外风机的转速 ROUT。如果压缩机的最低运行频率FMIN小于等于第二预设频率F2,并且持 续时间大于等于第二预设时间t2,则执行步骤S105,否则执行步骤S106。
室外温度TOUT为空调室外环境传感器检测的室外环境温度;最低运行 频率FMIN为压缩机当前工况下对应的最低运行频率;室外风机的转速ROUT为压缩机运行最低运行频率FMIN时对应的室外风机转速;第二预设频率F2、 第二预设时间t2为是否进入回油回液的判定条件,如果压缩机持续t2时间 运行F2以下频率,必须进入回油回液模式。第二预设频率F2可设置为 25-28Hz;第二预设时间t2可设置为30-60min。
具体的,参照图2中所示,在制冷运行过程中,温区包括温区一 TOUT≤TOUT_1、温区二TOUT_1<TOUT≤TOUT_2、温区三TOUT_2<TOUT≤TOUT_3、温区 四TOUT_3<TOUT≤TOUT_4、温区五TOUT>TOUT_4,其中, TOUT_1<TOUT_2<TOUT_3<TOUT_4。示例性的,TOUT_1为24、TOUT_2为30、TOUT_3为 40、TOUT_4为50。
如果处于温区三TOUT_2<TOUT≤TOUT_3:则获得压缩机的最低运行频率 FMIN=FMIN_1,获得室外风机的转速ROUT=ROUT_1。示例性的,FMIN_1可以为超 低频1-10Hz,ROUT_1可以为中档转速400-600rpm。对制冷来说,此温区是 空调器制冷最常用的温区,此温区的负荷、工况负载均处于正常区间。当 用户制冷制热需求量很小时,空调压缩机可以自动调节至超低频率运行, 实现低负荷超低功耗需求。与此同时,室外风机转速也下降至中档转速, 进一步满足超低功耗需求,同时室外转速不降低至最低,又保证了一定的 制冷量。该温区划分、最低频率设计、室外风机转速设计三者结合加上回 油回液模式,实现低制冷量需求时的超低功耗需求,同时频率降低至超低 频,容易实现房间热平衡,减少达温停机现象,实现舒适控温,极大提升 变频机的用户体验,可实现长期可靠稳定运转。
如果处于温区一TOUT≤TOUT_1:则获得压缩机的最低运行频率 FMIN=FMIN_2,获得室外风机的转速ROUT=ROUT_2。此温区属于制冷低温区, 工况负载小,由图3所示排气压力、吸气压力、压缩比与压缩机运行频率 关系图可知,此工况下易出现压缩比不够,影响压机可靠性问题。此温区 重点考虑压缩机运行可靠性,最低频率高于温区3的超低频,因为频率提高容易建立压差,保证压缩比。与此同时,室外风机转速设置为最低档, 风速降低后,系统压力升高,容易建立压差并进一步满足压缩比要求。此 温区用户制冷量需求很低,室外转速设置为最低档,从风机耗工角度降低 低负荷时的整机功耗,实现低制冷量需求时的超低功耗。与温区3一致, 加上回油回液模式,可以实现长期可靠稳定运转。
如果处于温区二TOUT_1<TOUT≤TOUT_2:则获得压缩机的最低运行频率 FMIN=FMIN_1+(FMIN_1-FMIN_2)/(TOUT_2-TOUT_1)*(TOUT-TOUT_2),获得室外风机的转 速ROUT=ROUT_2。此温区同样属于制冷低温区,具体描述参照温区一,在此 不再赘述。
如果处于温区五TOUT>TOUT_4,则获得压缩机的最低运行频率 FMIN=FMIN_3,获得室外风机的转速ROUT=ROUT_3。示例性的,FMIN_3可以为 30-35Hz,FMIN_3>F2,ROUT_3可以为高档风速700-1000rpm。此温区属于制 冷高温区,工况负载大。由图3所示排气压力、吸气压力、压缩比与压缩 机运行频率关系图可知,频率越低,压缩机许用排气压力就越低,所以, 此温区设计重点考虑压力超标、负载超标问题。此高温区,压缩机排气压 力偏高,所以必须通过提高最低运行频率以提高压缩机的许用压力,同时 提高室外风机转速,进一步降低系统本身压力,两者结合此来保证稳定可 靠运行。与此同时,由于处在制冷高温区,空调运行室内负荷也很高,所 需制冷量不会太低,此温区下需求点并不是超低功耗,因此超低频运行制冷意义不大,所以此温区将最低运行频率提高,配合室外转速提高以提高 空调制冷量,满足用户制冷需求。此温区通过以上设计不存在回油回液不 良问题,不需要回油回液控制过程。综合以上,此温区设计既符合用户需 求规律又解决低频高负载容易出现压机驱动不稳,电流不稳可靠停机问 题,提高用户体验,同时减少压缩机损耗、保证使用寿命。
如果处于温区四TOUT_3<TOUT≤TOUT_4,则获得压缩机的最低运行频率 FMIN=FMIN_3-(FMIN_3-FMIN_1)*(TOUT_4-TOUT)/(TOUT_4-TOUT_3),获得室外风机的 转速ROUT=ROUT_3,其中,FMIN_1<FMIN_2<FMIN_3,ROUT_2<ROUT_1<ROUT_3。此温 区同样属于制冷高温区,具体描述参照温区五,在此不再赘述。
具体的,参照图4中所示,在制热运行过程中,温区包括温区六 TOUT≤TOUT_5、温区七TOUT_5<TOUT≤TOUT_6、温区八TOUT_6<TOUT≤TOUT_7、温区九 TOUT_7<TOUT≤TOUT_8、温区十TOUT>TOUT_8,其中,TOUT_5<TOUT_6<TOUT_7<TOUT_8。 示例性的,TOUT_5为-4、TOUT_6为3、TOUT_7为17、TOUT_8为27。
如果处于温区八TOUT_6<TOUT≤TOUT_7:则获得压缩机的最低运行频率 FMIN=FMIN_4,获得室外风机的转速ROUT=ROUT_4。FMIN_4可以为超低频 1-15HZ,ROUT_4可以为低档转速300-400rpm。对制热来说,此温区是空调 器制热最常用的温区,也是国标标准工况所在温区,此温区的负荷、工况 负载均处于正常区间。当用户制热制热需求量很小时,空调压缩机可以自 动调节至超低频率运行,实现低负荷超低功耗需求。与此同时,室外风机 转速也下降至低档转速,进一步满足超低功耗需求。该温区划分、最低频 率设计、室外风机转速设计三者结合加上回油回液模式,实现低制热量需 求时的超低功耗需求,同时频率降低至超低频,容易实现房间热平衡,减 少达温停机现象,实现舒适控温,极大提升变频机的用户体验,可实现长 期可靠稳定运转。其中制热运行超低频FMIN_4一般比制冷运行超低频FMIN_1高,这是由于制热运行室内外温差一般大于制冷运行时的室内外温差,即 一般情况下制热负载会大于制冷负载。
如果处于温区六TOUT≤TOUT_6:则获得压缩机的最低运行频率 FMIN=FMIN_6,获得室外风机的转速ROUT=ROUT_6。FMIN_6可以为30-35HZ, ROUT_6可以为高档风速700-1000rpm。此温区属于制热低温超低温区,此工 况下若运行超低频很难建立压差,压缩比很小,回油回液差,影响压机可 靠性问题。此温区重点考虑压机运行可靠性,并兼顾冷负荷大小和制热量的需求。最低频率设置较高,保证系统建立压差,保证压缩比,保证回油 回液的可靠性。与此同时,室内外温差非常大,室内制热时冷负荷非常大, 制热量需求很高,此温区下需求点并不是超低功耗,因此超低频运行制热 意义不大,所以此温区将最低运行频率提高能同时满足用户大制热量需 求。此温区FMIN_6本身设置较高,不再需要降低风量来建立压差提高压缩 比,所以风量设计主要考量提升制热量为目标,设置为高风档。在此温区 通过以上设计不存在回油回液不良问题,不需要回油回液控制过程。综合 以上此温区设计既符合用户制热量需求规律又解决低频低温下的压力、压 差、回油回液等可靠性问题,保证空调稳定可靠长久运行。
如果处于温区七TOUT_5<TOUT≤TOUT_6:则获得压缩机的最低运行频率 FMIN=FMIN_4+(FMIN_4-FMIN_6)/(TOUT_6-TOUT_5)*(TOUT-TOUT_6),获得室外风机的 转速ROUT=ROUT_6。此温区同样属于制热低温超低温区,具体描述参照温区 六,在此不再赘述。
如果处于温区十TOUT>TOUT_8:则获得压缩机的最低运行频率 FMIN=FMIN_5,获得室外风机的转速ROUT=ROUT_5。FMIN_5可以为20-25Hz,ROUT_5可以为中档风速400-600rpm。此温区属于制热高温区。由图3所示排气压 力、吸气压力、压缩比与压缩机运行频率关系图可知,频率越低,压缩机 许用排气压力就越低,所以,此温区设计重点考虑压力超标问题。此高温区,压缩机排气压力偏高,所以必须通过提高最低运行频率以提高压缩机 的许用压力,与此同时,此温区用户制热量需求很低,室外转速设置为中 档,从风机耗工角度降低整机功耗,实现超低功耗。与温区3一致,加上 回油回液模式,可以实现长期可靠稳定运转。
如果处于温区九TOUT_7<TOUT≤TOUT_8:则获得压缩机的最低运行频率 FMIN=FMIN_5-(FMIN_5-FMIN_4)*(TOUT_8-TOUT)/(TOUT_8-TOUT_7),获得室外风机的 转速ROUT=ROUT_5。其中,FMIN_4<FMIN_5<FMIN_6,ROUT_4<ROUT_5<ROUT_6。此温 区同样属于制热高温区,具体描述参照温区十,在此不再赘述。
S105、控制压缩机进入回油回液模式,并持续运行第三预设时间t3后, 执行步骤S106。
控制压缩机进入回油回液模式具体包括:压缩机运行在第三预设频率 F3,控制室外风机运行在第一预设转速ROUT1,其中,F2<F1<F3,ROUT1<ROUT。
第三预设频率F3和第三预设时间t3分别为回油回液模式运行的频率和 时间,第一预设转速ROUT1为回油回液模式室外风机转速值,此值设置很低 甚至为0,降低室外转速目的是在回油回液过程中利于空调系统建立室内 外压差,提高系统压力,提高回油回液的效果。第三预设频率F3可设置为 36-45Hz;第一预设转速ROUT1可设置为0-300rpm;第三预设时间t3可设置 为30-180s。
S106、控制压缩机运行在最低运行频率FMIN并控制室外风机运行在转 速ROUT。
本发明提供的变频空调控制方法,在制冷、制热过程中,对压缩机最 低运行频率进行分温区控制。同时对压缩机运行最低频率时的室外风扇转 速进行分温区控制,将压缩机最低运行频率与室外风扇转速进行关联控 制,还加入回油回液控制模式,提高可靠性,满足压缩比要求。实现了动 态调整压缩机的最低运行频率和室外风机转速。
可选的,为了防止在TOUT在相邻温区的临界点间变动时,室外风机的 转速ROUT产生波动,因此可以对TOUT设置±1℃的回差。回差控制示意图如 图5所示,假设TOUT>TOUT_K+1时,才将室外风机的转速ROUT调整为ROUT_M, 假设TOUT<TOUT_K-1时,才将室外风机的转速ROUT调整为ROUT_N。需要说明的 是,本发明并不限定±1℃的回差,还可以是其他值。
本发明提供了一种变频空调控制装置,应用于上述方法,参照图5中 所示,该装置11包括:
检测单元1101,用于周期检测室内温度TIN和压缩机的运行频率FRUN。
控制单元1102,用于如果室内温度TIN与设定温度TSET之差TSUB小于等 于预设温差TDIFF,压缩机的运行频率FRUN小于等于第一预设频率F1,并且 持续时间大于等于第一预设时间t1,则控制压缩机和室外风机进入最低频 率控制模式。
检测单元1101,还用于在最低频率控制模式下,周期检测室外温度 TOUT,并根据室外温度TOUT所在温区获得压缩机的最低运行频率FMIN和室外 风机的转速ROUT。
控制单元1102,还用于如果压缩机的最低运行频率FMIN小于等于第二 预设频率F2,并且持续时间大于等于第二预设时间t2,则控制压缩机进入 回油回液模式并持续运行第三预设时间t3后,控制压缩机运行在最低运行 频率FMIN并控制室外风机运行在转速ROUT;否则,控制压缩机运行在最低 运行频率FMIN并控制室外风机运行在转速ROUT;其中,F2<F1。
在一种可能的实施方式中,控制单元1102,具体用于:控制压缩机 运行在第三预设频率F3,控制室外风机运行在第一预设转速ROUT1,其中,F2<F1<F3,ROUT1<ROUT。
在一种可能的实施方式中,在制冷运行过程中,TSUB=TIN-TSET,温区 包括温区一TOUT≤TOUT_1、温区二TOUT_1<TOUT≤TOUT_2、温区三 TOUT_2<TOUT≤TOUT_3、温区四TOUT_3<TOUT≤TOUT_4、温区五TOUT>TOUT_4,其中, TOUT_1<TOUT_2<TOUT_3<TOUT_4,检测单元1101,具体用于:如果处于温区三 TOUT_2<TOUT≤TOUT_3,则获得压缩机的最低运行频率FMIN=FMIN_1,获得室外 风机的转速ROUT=ROUT_1;如果处于温区一TOUT≤TOUT_1,则获得压缩机的最 低运行频率FMIN=FMIN_2,获得室外风机的转速ROUT=ROUT_2;如果处于温区 二TOUT_1<TOUT≤TOUT_2,则获得压缩机的最低运行频率 FMIN=FMIN_1+(FMIN_1-FMIN_2)/(TOUT_2-TOUT_1)*(TOUT-TOUT_2),获得室外风机的转 速ROUT=ROUT_2;如果处于温区五TOUT>TOUT_4,则获得压缩机的最低运行频 率FMIN=FMIN_3,获得室外风机的转速ROUT=ROUT_3;如果处于温区四 TOUT_3<TOUT≤TOUT_4,则获得压缩机的最低运行频率 FMIN=FMIN_3-(FMIN_3-FMIN_1)*(TOUT_4-TOUT)/(TOUT_4-TOUT_3),获得室外风机的 转速ROUT=ROUT_3,其中,FMIN_1<FMIN_2<FMIN_3,ROUT_2<ROUT_1<ROUT_3。
在一种可能的实施方式中,在制热运行过程中,TSUB=TSET-TIN,温区 包括温区六TOUT≤TOUT_5、温区七TOUT_5<TOUT≤TOUT_6、温区八 TOUT_6<TOUT≤TOUT_7、温区九TOUT_7<TOUT≤TOUT_8、温区十TOUT>TOUT_8,其中, TOUT_5<TOUT_6<TOUT_7<TOUT_8,检测单元1101,具体用于:如果处于温区八 TOUT_6<TOUT≤TOUT_7,则获得压缩机的最低运行频率FMIN=FMIN_4,获得室外 风机的转速ROUT=ROUT_4;如果处于温区六TOUT≤TOUT_6,则获得压缩机的最 低运行频率FMIN=FMIN_6,获得室外风机的转速ROUT=ROUT_6;如果处于温区 七TOUT_5<TOUT≤TOUT_6,则获得压缩机的最低运行频率 FMIN=FMIN_4+(FMIN_4-FMIN_6)/(TOUT_6-TOUT_5)*(TOUT-TOUT_6),获得室外风机的转速ROUT=ROUT_6;如果处于温区十TOUT>TOUT_8,则获得压缩机的最低运行 频率FMIN=FMIN_5,获得室外风机的转速ROUT=ROUT_5;如果处于温区九 TOUT_7<TOUT≤TOUT_8,则获得压缩机的最低运行频率 FMIN=FMIN_5-(FMIN_5-FMIN_4)*(TOUT_8-TOUT)/(TOUT_8-TOUT_7),获得室外风机的 转速ROUT=ROUT_5,其中,FMIN_4<FMIN_5<FMIN_6,ROUT_4<ROUT_5<ROUT_6。
由于本发明实施例中的装置可以应用于上述方法,因此,其所能获得 的技术效果也可参考上述方法实施例,本发明实施例在此不再赘述。
需要说明的是,检测单元、控制单元可以为单独设立的处理器,也可 以集成在控制器的某一个处理器中实现,此外,也可以以程序代码的形式 存储于控制器的存储器中,由控制器的某一个处理器调用并执行以上各单 元的功能。这里所述的处理器可以是一个中央处理器(Central Processing Unit,CPU),或者是特定集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit, ASIC),或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。
应理解,在本发明的各种实施例中,上述各过程的序号的大小并不意 味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而 不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
本发明实施例提供一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质, 所述一个或多个程序包括指令,所述指令当被计算机执行时使所述计算机 执行上述方法。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可 用介质或者是包含一个或多个可以用介质集成的服务器、数据中心等数据 存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如,软盘、硬盘、磁带), 光介质(例如,DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(Solid State Disk,SSD))等。
由于本发明实施例中的控制器和计算机可读存储介质可以应用于上 述装置和方法,因此,其所能获得的技术效果也可参考上述装置和方法实 施例,本发明实施例在此不再赘述。
应理解,在本发明的各种实施例中,上述各过程的序号的大小并不意 味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而 不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的 各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件 的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方 案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使 用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范 围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述 描述的系统、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的 对应过程,在此不再赘述。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局 限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可 轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明 的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。