CN108195132A - 单系统直冷变频冰箱、制冷控制系统及制冷控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单系统直冷变频冰箱、制冷控制系统及制冷控制方法，该控制系统包括：采集模块、控制模块及执行模块。该控制方法包括如下步骤：当变频压缩机非初次通电时，检测变频压缩机的开机率；当变频压缩机的开机率小于预设值时，获取制冷控制模式下对应的制冷间室的温度；在制冷间室的温度未达到关机点温度时，变频压缩机继续运行，直至制冷间室的温度达到关机点温度时停止制冷。该冰箱包括该控制系统或者该控制方法。上述单系统直冷变频冰箱、制冷控制系统及制冷控制方法，减少了单系统直冷变频冰箱因某一间室而造成的能源浪费，降低了冰箱的运行功耗，温度控制精度良好，同时保证了极端环境如低温或高温下冰箱间室温度的稳定。
Description
技术领域
本发明涉及制冷设备技术领域，特别是涉及一种单系统直冷变频冰箱、制冷控制系统及制冷控制方法。
背景技术
目前，直冷冰箱的制冷模式一般为单制冷系统模式，即靠热传导的方式达到制冷目的。在该制冷模式下，冷藏冷冻是同步进行制冷的。单系统直冷冰箱一般采用单温控器控制制冷，如冷藏控制或者冷冻控制。单系统冰箱通过冷藏和冷冻的负荷匹配达到各间室所需的制冷需求，不管是冷藏控制或是冷冻控制，温控器只能检测其中一个作为主要的控制间室，以达到制冷需求。
可见，单温控器控制方式虽然控制简单，成本低廉，但在制冷的过程中冷藏和冷冻的实际匹配温度控制精度差，在用户使用过程中常常出现一些局限。如冷藏间室或是冷冻间室之一不能较好地满足其制冷需求，造成其中一个间室冷量的浪费，使耗电量增大，温度控制精度差。
发明内容
基于此，有必要针对冷量浪费，使耗电量大，温度控制精度差的技术问题，提供一种单系统直冷变频冰箱、制冷控制系统及制冷控制方法。
一种单系统直冷变频冰箱制冷控制系统，包括：采集模块、控制模块及执行模块；所述控制模块分别与所述采集模块和所述执行模块连接。
所述采集模块包括环温传感器、冷藏传感器及冷冻传感器，所述环温传感器设置在冰箱表面，用于采集冰箱所处环境温度；所述冷藏传感器设置在冷藏蒸发板上，用于采集冷藏蒸发板温度；所述冷冻传感器设置在冰箱冷冻间室内，用于采集冷冻间室的储藏温度。
所述控制模块预设有控制程序，所述控制程序预设有开机点和关机点。
所述执行模块包括变频压缩机，所述变频压缩机设有变频控制程序，所述变频控制程序用于通过计算所述变频压缩机的开机率来调整所述变频压缩机的转速；所述开机点对应为所述变频压缩机开机时冷藏间室温度或者冷冻间室温度，所述关机点对应所述变频压缩机关机时冷藏间室温度或者冷冻间室温度。
所述控制模块用于根据所述开机点、所述关机点、所述环境温度、所述冷藏蒸发板温度及所述储藏温度控制所述变频压缩机开机或者关机，控制所述冷藏间室温度或者所述冷冻间室温度，以使所述冷藏间室达到目标温度或者使所述冷冻间室达到目标温度。
在其中一个实施例中，所述环温传感器设置在冰箱的顶部。
在其中一个实施例中，所述冷藏蒸发板粘贴于冷藏箱胆背部发泡层内。
一种单系统直冷变频冰箱制冷控制方法，包括如下步骤：
获取冰箱所处环境温度；
根据所述环境温度设定制冷控制模式；
在所述制冷控制模式下，当变频压缩机到达开机点时启动所述变频压缩机；
变频压缩机开机启动后，检测变频压缩机的历史通电状态；
当变频压缩机非初次通电时，检测变频压缩机的开机率；
当变频压缩机的开机率小于预设值时，获取制冷控制模式下对应的制冷间室的温度；
在制冷间室的温度未达到关机点温度时，变频压缩机继续运行，直至制冷间室的温度达到关机点温度时停止制冷。
在其中一个实施例中，所述制冷控制模式包括常规模式、低温模式或者高温模式；其中，
在所述常规模式下，所述制冷间室包括冷藏间室和冷冻间室；
在所述低温模式下，所述制冷间室包括冷藏间室；
在所述高温模式下，所述制冷间室包括冷冻间室。
在其中一个实施例中，所述变频压缩机开机启动后，检测变频压缩机的历史通电状态的步骤，包括：
变频压缩机开机启动后，判断变频压缩机的历史通电状态是否为初次通电；
若是，则变频压缩机以最高转速运行直到制冷间室的温度达到关机点温度时停止制冷。
在其中一个实施例中，所述当变频压缩机非初次通电时，检测变频压缩机的开机率的步骤，包括：
当变频压缩机非初次通电时，判断变频压缩机的开机率是否小于预设值；
若否，则变频压缩机在当前转速的基础上提高第一预设增速值；
运行预设时间后再次判断变频压缩机的开机率是否小于预设值；
若否，则变频压缩机在当前转速的基础上提高第二预设增速值。
在其中一个实施例中，获取冰箱所处环境温度介于15℃到35℃之间时，设定制冷控制模式为常规模式。
在其中一个实施例中，获取冰箱所处环境温度＜15℃时，设定制冷控制模式为低温模式。
在其中一个实施例中，获取冰箱所处环境温度≥35℃时，设定制冷控制模式为高温模式。
一种单系统直冷变频冰箱，其包括上述任一实施例所述单系统直冷变频冰箱制冷控制系统或者上述任一实施例所述单系统直冷变频冰箱制冷控制方法。
上述单系统直冷变频冰箱、制冷控制系统及制冷控制方法，通过环境温度传感器使单系统直冷冰箱在不同的环境温度下采用不同的控制方式以及不同的变频压缩机的开机率，减少了单系统直冷变频冰箱因某一间室而造成的能源浪费，降低了单系统直冷变频冰箱的运行功耗，温度控制精度良好，同时保证了极端环境如低温或高温下冰箱间室温度的稳定。
附图说明
图1为一个实施例中单系统直冷变频冰箱制冷控制系统的模块示意图；
图2为一个实施例中单系统直冷变频冰箱制冷控制方法的步骤示意图；
图3为一个实施例中制冷控制模式的选择流程示意图；
图4为一个实施例中单系统直冷变频冰箱制冷控制系统工作在常规模式下的流程示意图；
图5为一个实施例中单系统直冷变频冰箱制冷控制系统工作在高温模式下的流程示意图；
图6为一个实施例中单系统直冷变频冰箱制冷控制系统工作在低温模式下的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
请参阅图1，其为一个实施例中单系统直冷变频冰箱制冷控制系统的结构示意图，单系统直冷变频冰箱制冷控制系统包括：采集模块、控制模块及执行模块；所述控制模块分别与所述采集模块和所述执行模块连接。
所述采集模块包括环温传感器、冷藏传感器及冷冻传感器，所述环温传感器设置在冰箱表面，用于采集冰箱所处环境温度；所述冷藏传感器设置在冷藏蒸发板上，用于采集冷藏蒸发板温度，以控制冷藏间室的储藏温度；所述冷冻传感器设置在冰箱冷冻间室内，用于采集冷冻间室的储藏温度。
所述控制模块预设有控制程序，所述控制程序预设有开机点和关机点。控制模块可以为中央处理器、单片机等微处理器。
所述执行模块包括变频压缩机，所述变频压缩机设有变频控制程序，所述变频控制程序用于通过计算所述变频压缩机的开机率来调整所述变频压缩机的转速；所述开机点对应为所述变频压缩机开机时冷藏间室温度或者冷冻间室温度，所述关机点对应所述变频压缩机关机时冷藏间室温度或者冷冻间室温度。
所述控制模块用于根据所述开机点、所述关机点、所述环境温度、所述冷藏蒸发板温度及所述储藏温度控制所述变频压缩机开机或者关机，控制所述冷藏间室温度或者所述冷冻间室温度，以使所述冷藏间室达到目标温度或者使所述冷冻间室达到目标温度。
上述单系统直冷变频冰箱制冷控制系统，通过环境温度传感器使单系统直冷冰箱在不同的环境温度下采用不同的控制方式以及不同的变频压缩机的开机率，减少了单系统直冷变频冰箱因某一间室而造成的能源浪费，降低了单系统直冷变频冰箱的运行功耗，温度控制精度良好，同时保证了极端环境如低温或高温下冰箱间室温度的稳定。
可以理解的是，所述单系统直冷变频冰箱制冷控制系统也称单系统直冷冰箱，本实施例中，单系统直冷变频冰箱制冷控制系统包括采集模块、控制模块、执行模块三个部分；所述采集模块包括环温传感器、冷藏传感器、冷冻传感器三个感温部件。所述环温传感器设置在冰箱表面，用于采集冰箱所处环境温度。在其中一个实施例中，所述环温传感器设置在冰箱的顶部。所述冷藏传感器设置在冷藏蒸发板上，该冷藏蒸发板为优选的最佳感温位置，用于采集冷藏蒸发板温度以控制冷藏间室的储藏温度。所述冷藏蒸发板粘贴于冷藏箱胆背部发泡层内。所述冷冻传感器设置在冰箱冷冻间室内，用于采集冷冻间室的储藏温度；所述控制模块预设有控制程序，来满足各个间室的目标温度。
所述执行模块为冰箱制冷系统包括变频压缩机；所述变频压缩机带有自动变频控制程序；所述自动变频程序通过自动计算压缩机的开机率来调整变频压缩机的转速直到目标转速。
所述控制程序预设有冷藏开关机点或者称冷冻开关机点；所述开机点为冷藏设定压缩机如变频压缩机的开机点温度，或者，所述开机点为冷冻设定压缩机如变频压缩机的开机点温度。所述关机点为冷藏设定压缩机如变频压缩机的关机点温度，或者，所述关机点为冷冻设定压缩机如变频压缩机的关机点温度。
以冷藏传感器控制冰箱制冷系统为例：如冷藏设定开机点温度为4℃，则冷藏传感器检测到冷藏间室的温度≥4℃时压缩机启动，冰箱制冷系统开始制冷；如冷藏设定关机点温度为-15℃，则冷藏传感器检测到冷藏间室的温度≤-15℃时压缩机停机，冰箱制冷系统停止制冷。以冷冻传感器控制冰箱制冷系统时和以冷藏传感器控制冰箱制冷系统时的控制原理一致。
这样，通过环境温度传感器使单系统直冷冰箱在不同的环境温度下采用不同的控制方式以及不同的压缩机开机率，减少了单系统冰箱因某一间室而造成的能源浪费，降低了冰箱的运行功耗，同时保证了极端环境(低温和高温)下冰箱间室温度的稳定。
请参阅图2，其为一个实施例中单系统直冷变频冰箱制冷控制方法的步骤示意图，该单系统直冷变频冰箱制冷控制方法包括如下步骤：
步骤S101：获取冰箱所处环境温度。具体地，环温传感器检测采集冰箱所处环境的温度。例如，将环温传感器设置在冰箱表面，采集冰箱所处环境温度。本实施例中，冰箱所处环境温度划分三个等级，分别为：冰箱所处环境温度≥35℃，冰箱所处环境温度＜15℃，以及冰箱所处环境温度介于15℃到35℃之间。其中，冰箱所处环境温度≥35℃时设定冰箱所处环境温度为高温环境，冰箱所处环境温度＜15℃时设定冰箱所处环境温度为低温环境，冰箱所处环境温度介于15℃到35℃之间时设定冰箱所处环境温度为常温环境。
步骤S102：根据所述环境温度设定制冷控制模式。具体地，所述制冷控制模式包括常规模式、低温模式或者高温模式，其中，高温环境下制冷控制模为高温模式，低温环境下制冷控制模为低温模式，常温环境下制冷控制模为常规模式。结合图3，例如，当环温传感器检测到环境温度≥35℃时，冰箱采用高温模式控制冰箱的制冷；当环温传感器检测到环境温度＜15℃时，冰箱采用低温模式控制冰箱的制冷系统；当环温传感器检测到环境温度介于15℃到35℃之间时，冰箱采用常规模式控制冰箱的制冷系统。
步骤S103：在所述制冷控制模式下，当变频压缩机到达开机点时启动所述变频压缩机。具体地，变频压缩机是否到达开机点由冷藏传感器或者冷冻传感器根据采集的温度而定。以冷藏传感器控制冰箱制冷系统为例：如冷藏设定开机点温度为4℃，则冷藏传感器检测到的温度≥4℃时变频压缩机启动，冰箱制冷系统开始制冷；如冷藏设定关机点温度为-15℃，则冷藏传感器检测到的温度≤-15℃时变频压缩机停机，冰箱制冷系统停止制冷。
步骤S104：变频压缩机开机启动后，检测变频压缩机的历史通电状态。具体地，检测变频压缩机的历史通电状态是通过获取变频压缩机的工作记录而得到，其由控制模块执行检测。历史通电状态包括初次通电和非初次通电。初次通电可以理解为新购冰箱或者闲置二手冰箱，对应于变频压缩机长期停机。非初次通电可以理解为正常使用冰箱的变频压缩机正常制冷周期中暂时停机。
在其中一个实施例中，所述变频压缩机开机启动后，检测变频压缩机的历史通电状态的步骤，包括：变频压缩机开机启动后，判断变频压缩机的历史通电状态是否为初次通电；若是，则变频压缩机以最高转速运行直到制冷间室的温度达到关机点温度时停止制冷。
步骤S105：当变频压缩机非初次通电时，检测变频压缩机的开机率。具体地，变频压缩机的开机率是指变频压缩机在预设时间段内开机工作所用时间与总时间的比例关系。在该预设时间段内变频压缩机还存在停机的时间占比。可以理解，只有当变频压缩机为非初次通电时，才存在变频压缩机的开机率问题。检测变频压缩机的开机率也可以通过控制模块进行记录检测。
在其中一个实施例中，所述当变频压缩机非初次通电时，检测变频压缩机的开机率的步骤，包括：当变频压缩机非初次通电时，判断变频压缩机的开机率是否小于预设值；若否，则变频压缩机在当前转速的基础上提高第一预设增速值；运行预设时间后再次判断变频压缩机的开机率是否小于预设值；若否，则变频压缩机在当前转速的基础上提高第二预设增速值。
步骤S106：当变频压缩机的开机率小于预设值时，获取制冷控制模式下对应的制冷间室的温度。具体地，变频压缩机的开机率小于预设值，可以说明变频压缩机的制冷量可能不足于持续降低制冷间室的温度，因此需要根据不同制冷控制模式下对应的制冷间室的温度而决定变频压缩机的工作状态如停机或继续运行。可以理解，当变频压缩机的开机率大于预设值，频压缩机的制冷量足以持续降低制冷间室的温度，此时只需判断制冷间室的温度是否达到目标温度即可，不需要再根据不同的制冷控制模式下对应的制冷间室的温度而决定变频压缩机的工作状态如停机或继续运行。
步骤S107：在制冷间室的温度未达到关机点温度时，变频压缩机继续运行，直至制冷间室的温度达到关机点温度时停止制冷。具体地，在所述常规模式下，所述制冷间室包括冷藏间室和冷冻间室；在所述低温模式下，所述制冷间室包括冷藏间室；在所述高温模式下，所述制冷间室包括冷冻间室。
现结合图4、图5和图6分别说明单系统直冷变频冰箱制冷控制系统工作在常规模式下、高温模式下以及高温模式下的工作流程，在其中一个实施例中，获取冰箱所处环境温度介于15℃到35℃之间时，设定制冷控制模式为常规模式。所述常规控制方式即冷藏传感器作为首要控制器，冷冻传感器作为辅助，结合变频压缩机以及变频控制规则。
首先，在冰箱制冷系统压缩机未启动时检测冷藏传感器是否达到冷藏开机点，若冷藏传感器温度达到设定的冷藏开机点温度，则压缩机启动，冰箱制冷系统开始制冷，若冷藏传感器温度未达到设定的冷藏开机点温度，则检测冷冻传感器温度是否大于设定的冷冻开机点温度+3℃偏差温度，若是，则压缩机启动，冰箱制冷系统开始制冷，若否，则继续检测冷藏和冷冻传感器温度直到符合条件则跳出此动作进入下一步动作。
当上一步符合条件开始执行下一步，冰箱压缩机启动后，开始检测冰箱是否初次通电，若是，则压缩机以最高转速运行直到检测冷藏传感器温度；若否，则压缩机变频控制程序开始检测压缩机前一个开停机的开机率是否小于55％，若是，则以目前转速继续运行直到开始检测冷藏传感器温度，若否，则压缩机在目前转速基础上提高300RPM运行(RPM，Revolutions per minute，转每分。)，然后再检测开机率是否小于55％，若是，以目前转速运行直到开始检测冷藏传感器温度；若否，继续以300RPM提高转速直到开机率小于55％以目前转速运行后检测冷藏传感器温度；
开始检测冷藏传感器温度时，检测冷藏传感器温度是否达到设定的冷藏关机点温度，若冷藏传感器温度未达到设定的冷藏关机点温度，压缩机继续以目前转速运行；若冷藏传感器达到设定的冷藏停机点温度，则检测冷冻传感器温度是否小于设定的停机点温度，若冷冻传感器温度也小于设定的停机点温度，则压缩机停机，制冷系统停止制冷，若冷冻传感器温度大于设定的停机点温度，则冰箱继续制冷，直到冷冻传感器温度小于设定的停机点温度或者冷藏传感器温度小于设定的停机点温度-2℃偏差，则压缩机停机，制冷系统停止制冷。
在其中一个实施例中，获取冰箱所处环境温度＜15℃时，设定制冷控制模式为低温模式。在其中一个实施例中，获取冰箱所处环境温度≥35℃时，设定制冷控制模式为高温模式。可以理解，所述低温模式和高温模式与上述常规模式控制规则类似，主要区别在于：高温模式下，系统压力大，蒸发温度高，在高的系统压力下能有足够的冷媒到达冷藏蒸发器后在其蒸发，在这样的环境下，主要通过控制冷冻传感器温度再结合变频压缩机通过不同的开机率调整就能达到各个间室所需的冷量；低温模式下，系统压力小，蒸发温度低，在低的系统压力下冷媒无法充分的到达冷藏蒸发器，导致冷冻室温度极低，故而在这样的环境下，主要通过冷藏传感器温度再结合变频压缩机通过不同的开机率调整才能让冷藏间室满足所需的冷量，同时也能满足冷冻室。这样的控制方式给予了冷藏和冷冻以较优的冷量分配，避免了能源的浪费。需要说明的是，以上具体参数仅为一种实施方案，不同环境可采用不同方案。
值得一提的是，本发明还提供一种单系统直冷变频冰箱，该单系统直冷变频冰箱包括上述任一实施例的单系统直冷变频冰箱制冷控制系统，或者该单系统直冷变频冰箱包括上述任一实施例的单系统直冷变频冰箱制冷控制方法。
本发明的有益效果是：通过环境温度传感器使单系统直冷冰箱在不同的环境温度下采用不同的控制方式以及不同的压缩机开机率，减少了单系统冰箱因某一间室而造成的能源浪费，降低了冰箱的运行功耗，同时保证了极端环境(低温和高温)下冰箱间室温度的稳定。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种单系统直冷变频冰箱制冷控制系统，其特征在于，包括：采集模块、控制模块及执行模块；所述控制模块分别与所述采集模块和所述执行模块连接；
所述采集模块包括环温传感器、冷藏传感器及冷冻传感器，所述环温传感器用于设置在冰箱表面以采集冰箱所处环境温度；所述冷藏传感器用于设置在冷藏蒸发板上以采集冷藏蒸发板温度；所述冷冻传感器设置在冰箱冷冻间室内，用于采集冷冻间室的储藏温度；
所述控制模块预设有控制程序，所述控制程序预设有开机点和关机点；
所述执行模块包括变频压缩机，所述变频压缩机设有变频控制程序，所述变频控制程序用于通过计算所述变频压缩机的开机率来调整所述变频压缩机的转速；所述开机点对应为所述变频压缩机开机时冷藏间室温度或者冷冻间室温度，所述关机点对应所述变频压缩机关机时冷藏间室温度或者冷冻间室温度；
所述控制模块用于根据所述开机点、所述关机点、所述环境温度、所述冷藏蒸发板温度及所述储藏温度控制所述变频压缩机开机或者关机，控制所述冷藏间室温度或者所述冷冻间室温度，以使所述冷藏间室达到目标温度或者使所述冷冻间室达到目标温度。
2.根据权利要求1所述的单系统直冷变频冰箱制冷控制系统，其特征在于，所述环温传感器用于设置在冰箱的顶部。
3.根据权利要求1所述的单系统直冷变频冰箱制冷控制系统，其特征在于，所述冷藏蒸发板用于粘贴于冷藏箱胆背部发泡层内。
4.一种单系统直冷变频冰箱制冷控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取冰箱所处环境温度；
根据所述环境温度设定制冷控制模式；
在所述制冷控制模式下，当变频压缩机到达开机点时启动所述变频压缩机；
变频压缩机开机启动后，检测变频压缩机的历史通电状态；
当变频压缩机非初次通电时，检测变频压缩机的开机率；
当变频压缩机的开机率小于预设值时，获取制冷控制模式下对应的制冷间室的温度；
在制冷间室的温度未达到关机点温度时，变频压缩机继续运行，直至制冷间室的温度达到关机点温度时停止制冷。
5.根据权利要求4所述的单系统直冷变频冰箱制冷控制方法，其特征在于，所述制冷控制模式包括常规模式、低温模式或者高温模式；其中，
在所述常规模式下，所述制冷间室包括冷藏间室和冷冻间室；
在所述低温模式下，所述制冷间室包括冷藏间室；
在所述高温模式下，所述制冷间室包括冷冻间室。
6.根据权利要求4所述的单系统直冷变频冰箱制冷控制方法，其特征在于，所述变频压缩机开机启动后，检测变频压缩机的历史通电状态的步骤，包括：
变频压缩机开机启动后，判断变频压缩机的历史通电状态是否为初次通电；
若是，则变频压缩机以最高转速运行直到制冷间室的温度达到关机点温度时停止制冷。
7.根据权利要求4所述的单系统直冷变频冰箱制冷控制方法，其特征在于，所述当变频压缩机非初次通电时，检测变频压缩机的开机率的步骤，包括：
当变频压缩机非初次通电时，判断变频压缩机的开机率是否小于预设值；
若否，则变频压缩机在当前转速的基础上提高第一预设增速值；
运行预设时间后再次判断变频压缩机的开机率是否小于预设值；
若否，则变频压缩机在当前转速的基础上提高第二预设增速值。
8.根据权利要求5所述的单系统直冷变频冰箱制冷控制方法，其特征在于，获取冰箱所处环境温度介于15℃到35℃之间时，设定制冷控制模式为常规模式。
9.根据权利要求5所述的单系统直冷变频冰箱制冷控制方法，其特征在于，获取冰箱所处环境温度＜15℃时，设定制冷控制模式为低温模式。
10.一种单系统直冷变频冰箱，其特征在于，包括如权利要求1至3所述的单系统直冷变频冰箱制冷控制系统或者包括如权利要求4至9所述的单系统直冷变频冰箱制冷控制方法。
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