CN109539496A - 一种空调器自适应控制方法和空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空调器自适应控制方法,包括以下步骤：判定空调器当前由发电机供电；检测母线电压；计算设定周期内所述母线电压的相对变化值；以当前母线电压相对变化值所对应的频率变化率调节空调压缩机运行频率。同时还公开一种空调器。本发明可以使得在发电机为空调器供电时，发电机性能和空调器性能同时达到最佳状态，维持动态平衡。具有稳定性好，系统性能佳，具有智能化程度高的优点。

Description

一种空调器自适应控制方法和空调器

技术领域

本发明涉及空气调节设备技术领域，尤其涉及一种空调器自适应控制方法，以及一种应用上述控制方法的空调器。

背景技术

非洲、南亚等部分地区电网质量差、经常存在停电状况。为满足供电需求，当地用户家中常备发电机，气候炎热时，用户使用发电机给空调供电。受到发电机输出电压、功率限制，在此情况下需要保证空调正常运行。

现有技术中公开了自适应发电机空调控制方法，如中国专利申请（CN） 中公开的技术方案：“根据发电机的最大输出功率和当前输出功率，确定空调的许用功率，以保证空调连接发电机后的自适应运行，在使空调满足用户使用体验的情况下，最大限度的发挥发电机的作用，从而实现空调的运行参数的自动调节”，其中，“许用功率”通过以下步骤获得：“获取发电机的最大输出功率；计算发电机的最大输出功率和当前输出功率的差值，以差值作为许用功率。”。

在现有技术中，虽然发电机的效率较高，但却忽视了空调在发电机供电时，受发电机输出功率、输出电压限制的缺点，空调未能运行在相对最佳工况模式。

发明内容

本发明旨在提供一种空调器自适应控制方法，以在发电机供电时，使得空调器同时运行在相对最佳工况模式。

本发明提供一种空调器自适应控制方法,包括以下步骤：

判定空调器当前由发电机供电；

检测母线电压；

计算设定周期内所述母线电压的相对变化值；

以当前母线电压相对变化值所对应的频率变化率调节空调压缩机运行频率。

进一步的，在判定空调器当前由发电机供电后，以初始频率变化率升高空调压缩机运行频率；

检测母线电压；

计算在设定周期内所述母线电压的相对变化值；

在空调压缩机升频运行的过程中，若在设定周期内，所述母线电压的相对变化值小于升频阈值，则以当前母线电压相对变化值所对应的频率变化率降低空调压缩机运行频率；

在空调压缩机降频运行的过程中，若在设定周期内，所述母线电压的相对变化值大于降频阈值，则以当前母线电压相对变化值对应的频率变化率升高空调压缩机运行频率；

循环空调压缩机升频和降频运行过程，直至所述母线电压的相对变化值属于目标区间，得到空调压缩机自适应运行频率。

进一步的，在判定空调器当前由发电机供电后，以初始频率变化率升高空调压缩机运行频率，检测并计算在第一设定周期内所述母线电压的相对变化值；

判定在第一设定周期内所述母线电压的相对变化值是否小于第一升频阈值，若否，则保持以初始频率变化率升高空调压缩机运行频率；

若是，则以第一频率变化率降低空调压缩机运行频率；

在空调压缩机降频运行过程中，继续判定在第二设定周期内所述母线电压的相对变化值是否大于第一降频阈值，若否，则保持以第一频率变化率调节空调压缩机运行频率；

若是，则以第二频率变化率升高空调压缩机运行频率；

在空调压缩机再次升频运行过程中，继续判定在第三设定周期内所述母线电压的相对变化值是否小于第二升频阈值，若否，则保持以第二频率变化率升高空调压缩机运行频率；

若是，则以第三频率变化率降低空调压缩机运行频率；

在空调压缩机再次降频运行过程中，继续判定在第四设定周期内所述母线电压的相对变化值是否大于第二降频阈值，若否，则保持第三频率变化率降低空调压缩机运行频率；

若是，则以第四频率变化率升高空调压缩机运行频率；

在空调压缩机再次升频运行过程中，继续判定在第一设定周期内所述母线电压的相对变化值是否属于目标区间，若否，则保持以第四频率变化率升高空调压缩机运行频率；

若是，中止以当前母线电压相对变化值所对应的频率变化率调节空调压缩机运行频率，得到空调压缩机自适应运行频率；

其中，所述第一设定周期、第二设定周期、第三设定周期和第四设定周期的设定时长依次递减；所述第一升频阈值、第二升频阈值依次递增，所述第一降频阈值和第二降频阈值依次递减。

更进一步的，所述初始频率变化率、所述第二频率变化率、所述第四频率变化率依次递减；所述第一频率变化率和第三频率变化率相等。

优选的，所述初始频率变化率为+1Hz/1s，所述第一频率变化率为-1Hz/0.5s，所述第二频率变化率为+1Hz/2s，所述第三频率变化率为-1Hz/0.5s，所述第四频率变化率为+1Hz/5s。

更进一步的，判定空调器当前由发电机供电且处于开机状态时，

首先控制压缩机按照启动频率运行并保持至启动周期结束，并以初始频率变化率调节空调压缩机运行频率。

优选的，在中止以当前母线电压相对变化值所对应的频率变化率调节空调压缩机运行频率后，若当前压缩机的运行频率在保护周期内保持不变且低于保护频率阈值，则控制开启PFC。

优选的，在中止以当前母线电压相对变化值所对应的频率变化率调节空调压缩机运行频率后，若当前空调器总电流高于保护电流，则控制开启PFC。

优选的，在中止以当前母线电压相对变化值所对应的频率变化率调节空调压缩机运行频率后，若当前母线电压低于保护电压，则控制开启PFC。

本发明可以使得在发电机为空调器供电时，发电机性能和空调器性能同时达到最佳状态，维持动态平衡。

同时还公开一种空调器，采用空调器自适应控制方法。具体包括以下步骤：

判定空调器当前由发电机供电；

检测母线电压；

计算设定周期内所述母线电压的相对变化值；

以当前母线电压相对变化值所对应的频率变化率调节空调压缩机运行频率。

本发明所公开的空调器，在使用发电机供电时，稳定性好，系统性能佳，具有智能化程度高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所公开的空调器自适应控制方法实施例一流程图；

图2为本发明所公开的空调器自适应控制方法实施例二流程图；

图3为本发明所公开的空调器自适应方法中当压缩机频率与发电机输出功率匹配后的第一种控制流程图；

图4为本发明所公开的空调器自适应方法中当压缩机频率与发电机输出功率匹配后的第二种控制流程图；

图5为本发明所公开的空调器自适应方法中当压缩机频率与发电机输出功率匹配后的第三种控制流程图；

图6为一种具体情况下空调器由发电机供电且处于开机状态时的压缩机频率变化趋势图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1所示为本发明所公开的空调器自适应控制方法的一种具体实施方式的流程图。

如图1所示，本实施例包括以下步骤：

步骤S101，空调器室内机控制器判定空调器当前由发电机供电。

步骤S102，检测母线电压。

发电机母线电压取决于发电机负荷，在本实施例中，负荷具体是指空调器的总功率。对于空调器来说，压缩机功率在空调器的总功率占据绝大部分。因此，在本实施例中的空调器运行过程中，发电机负荷可以等同看作空调压缩机功率，在母线电压和空调压缩机功率之间找到平衡，即可以大概率的在保证发电机具有较高效率的同时空调器工作在相对最佳工况模式。

步骤S103，与现有技术完全不同，在本实施例所公开的空调器自适应控制方法中，在检测到空调器运行状态下的实时发电机母线电压后，首先计算设定周期内所述母线电压的相对变化值。空调器根据在设定周期内母线电压的相对变化值自适应地调整负荷，即压缩机的运行频率。

步骤S104，以当前母线电压相对变化值所对应的频率变化率调节空调压缩机运行频率。具体来说，在空调器的控制器，或者一个独立的，可由空调器的控制器调用的存储单元中存储有母线电压相对变化值所对应的频率变化率。频率变化率可以是设定值，也可以是一个数值区间。在空调器的运行过程中，空调压缩机的频率升高，发电机负荷增大，正常状态下母线电压会降低，而空调压缩机的频率降低，发电机负荷减小，正常状态下母线电压会升高。所以，当母线电压相对变化值是一个较大的负数时，说明母线电压降低幅度较大，发电机负荷增加过快，系统稳定性降低，波动较大。为了使得压缩机性能和发电机性能同时达到最佳状态，空调器室内机控制器以一个负的频率变化率调节空调压缩机运行频率，即控制压缩机降频运行使得发电机的母线电压增高，优化发电机的运行状态。类似的，当母线电压相对变化值是一个较大的正数时，说明母线电压升高，发电机负荷减小，系统趋于稳定。为了使得压缩机性能和发电机性能同时达到最佳状态，空调器室内机控制器以一个正的频率变化率调节空调压缩机运行频率，即控制压缩机升频运行，提升压缩机的效率，优化压缩机的运行状态。整个过程无需人工干预，具有智能化程度高的优点。

空调器并不是一个纯阻性负载。因此，通常通过一次调整过程无法达到最优的运行频率。以开机过程为例，优选的：

在判定空调器当前由发电机供电后，以初始频率变化率升高空调压缩机频率。

在升频过程中，检测母线电压。

计算在设定周期内母线电压的相对变化值，以获得发电机在设定周期内的负荷变化状态。

在空调压缩机升频运行的过程中，若在设定周期内，母线电压的相对变化值小于升频阈值。则说明当前发电机负荷变化幅度较大，系统稳定性降低。为优化发电机的运行状态，控制停止升频运行，开始以当前母线电压相对变化值对应的频率变化率降低空调压缩机运行频率。

空调压缩机降频运行后，发电机负荷开始降低，母线电压开始上升。在空调压缩机降频运行过程中，若在设定周期内，母线电压的相对变化值高于降频阈值，说明发电机运行状态相对恢复到正常工作状态。进一步以当前母线电压相对变化值对应的频率升高压缩机运行频率，优化空调压缩机运行状态。

循环上述空调压缩机升频运行和降频运行的过程，直至母线电压的相对变化值属于目标区间。当母线电压的相对变化值属于目标区间时，压缩机的实际运行频率即为当前发电机供电模式下的空调压缩机自适应运行频率。升频阈值和降频阈值，以及目标区间均可以根据发电机的种类和型号进行调整，在此不作限定。

一种优选的具体控制方法的流程图如图2所示。同时，图6则示出了一组具体控制参数下的空调压缩机频率变化趋势。

自开机始介绍本实施例所公开的控制方法的完整流程。

步骤S201，判定空调器当前由发电机供电后，如果空调器处于开机状态，则首先控制压缩机按照启动频率运行并保持至启动周期结束。优选的，设定启动频率为18Hz-22Hz,启动周期设定为1min-3min, 以保证压缩机从启动到低频稳定运行状态。

步骤S202，控制压缩机升频，以初始频率变化率调节空调压缩机运行频率，检测并计算在第一设定周期内所述母线电压的相对变化值。初始状态下，压缩机相对快速升频且保持较长时间。空调器室内机控制器第一设定周期内采样母线电压，以得到快速升频阶段发电机的工作状态。优选的，设定初始频率变化率为+1Hz/1s，第一设定周期为10s。

步骤S203，为了了解发电机的工作状态是否稳定，判定在第一设定周期内母线电压的相对变化值是否小于第一升频阈值。如图6所示，示例性的，设定第一升频阈值为-50V。如果母线电压的相对变化值大于等于第一升频阈值，则说明发电机在快速升频阶段处于相对正常的运行状态，系统可以承载母线电压的波动，优先调节空调压缩机运行频率，保持以初始频率变化率继续保持升频，使得空调器达到更好的空调效果。

步骤S204,如果母线电压相对变化值小于第一升频阈值，延续上述示例，也就是说，在快速升频阶段，母线电压的下降值已达到50V以上，发电机偏离正常的运行状态。系统自动响应，以第一频率变化率降低空调压缩机运行频率，空调压缩机进入快速降频运行过程，以使得发电机在短时间内恢复到正常运行状态，避免系统大幅度波动。优选的，设定第一频率变化率为-1Hz/0.5s。

步骤S205, 在保持压缩机快速降频的同时，继续判定在第二设定周期内所述母线电压的相对变化值是否大于第一降频阈值。即母线电压是否回升至相对较佳的数值范围。若所述母线电压的相对变化值小于等于第一降频阈值，则说明发电机依旧处于相对波动较大的运行状态，则保持以第一频率变化率降低空调压缩机运行频率。优选的，第二设定周期设定为5s, 第一降频阈值设定为+50V。

步骤S206，若所述母线电压的相对变化值大于第一降频阈值，则说明在第二设定周期内，母线电压上升超过+50V, 发电机恢复到较佳的运行状态，系统自动响应，进一步再次开始调整空调压缩机的运行状态。由于在快速升频运行过程中，发电机已经出现偏离最佳工况的情况，因此，再次进行升频运行过程时，以第二频率变化率升高空调压缩机运行频率。第二频率变化率小于初始频率变化率。优选设定第二频率变化率为+1Hz/2s。

步骤S207，在空调压缩机再次升频运行的过程中，继续判定在第三设定周期内所述母线电压的相对变化值是否小于第二升频阈值。由于在当前运行状态下，压缩机以及运行再较高的频率下，发电机负荷较高，为了避免出现大幅度的波动，第二升频阈值优选设置为高于第一升频阈值，第三设定周期也设置为小于第一设定周期。优选的，设定第二升频阈值为-20V，设定第三设定周期为2.5s。监控发电机的运行状态，若在第三设定周期内所述母线电压的相对变化值大于等大于第二升频阈值，说明系统相对稳定，发电机维持在较高的工况下，保持以第二频率变化率升高空调压缩机运行频率。

步骤S208, 若在第三设定周期内所述母线电压的相对变化值小于第二升频阈值，则说明发电机再次偏离的较佳的工作状态，则以第三频率变化率降低空调压缩机运行频率。压缩机的负荷尽快恢复到正常的范围内，因此，设定第三频率变化率和第一频率变化率相同，即-1Hz/0.5s。系统自动响应，控制压缩机快速降频。

步骤S209，在保持压缩机快速降频的同时，继续判定在第四设定周期内所述母线电压的相对变化值是否大于第二降频阈值。即母线电压是否上升至相对较佳的数值范围。第四设定周期优选设置为1s。若母线电压的相对变化值小于等于第二降频阈值，则说明发电机依旧处于相对较差的运行状态，则保持以第三频率变化率降低空调压缩机运行频率。优选的，第二降频阈值小于第一降频阈值，设定第二降频阈值为+20V。

步骤S210，若母线电压的相对变化值大于第二降频阈值，则说明发电机恢复到较佳的运行状态，进一步调整空调压缩机的运行状态，即以第四频率变化率升高空调压缩机运行频率，所述第四频率变化率小于初始频率变化率和第二频率变化率，优选设置为+1Hz/5s，空调器处于精确控制阶段，即控制空调压缩机继续缓慢升频。

步骤S211, 根据母线电压相对变化值判定空调器是否运行在自适应目标频率。具体来说，设定一个较长的周期，如时长为10s的第一设定周期。在第一设定周期内监控母线电压的相对变化值，如果母线电压的相对变化值属于目标区间，如小于-10V。如果不属于，则保持以第四频率变化率保持缓慢升频控制。

步骤S212, 若属于目标区间，则中止以当前母线电压相对变化值所对应的频率变化率调节空调压缩机运行频率，得到当前工况下的空调压缩机自适应运行频率。此时，认为压缩机频率与发电机输出功率匹配，压缩机频率和发电机输出功率达到动态平衡，压缩机和发电机均处于相对最佳工况模式。

在上述过程中，第一设定周期、第二设定周期、第三设定周期和第四设定周期的设定时长可以进行调整，仅需要保持设定时长依次递减的规律，以保证空调房间可以尽快达到设定的目标温度，确保空调效果。

参见图3所示，为了确保空调器的正常运行。在本发明中，还公开了以下控制步骤：

在中止以当前母线电压相对变化值所对应的频率变化率调节空调压缩机运行频率后，若当前压缩机的运行频率在保护周期内保持不变且低于保护频率阈值，则控制开启PFC(功率因数校正) 模式，提高功率因数，维持系统稳定。优选的，设定保护周期为3分钟，保护频率阈值为30Hz。PFC模式是应用在空调器中的成熟技术，在此不再对原理进行详细介绍。

参见图4所示，为了确保空调器的正常运行，在本发明中，还公开了一下控制步骤：

在中止以当前母线电压相对变化值所应的频率变化率调节空调压缩机运行频率后，若当前空调器总电流高于保护电流，则控制开启PFC模式，提高功率因数，维持系统稳定。优选的保护电流设定为5A。

参见图5所示，为了确保空调器的正常运行，在本发明中，还公开了一下控制步骤：

在中止以当前母线电压相对变化值所应的频率变化率调节空调压缩机运行频率后，若当前母线电压低于保护电压，则控制开启PFC模式，提高功率因数，维持系统稳定。优选的保护电压设定为280V。

需要说明的是，在系统中，可以设定上述三种保护措施的其中一种，也可以同时设置其中的两种或全部三种。

本发明所公开的空调器自适应控制方法具有智能化程度高，系统稳定性好的优点。

本发明同时还公开了一种空调器，应用上述空调器自适应控制方法。空调器自适应控制方法的具体步骤参见上述实施例和说明书附图的详细描述，在此不再赘述。应用上述空调器自适应控制方法的空调器可以达到同样的技术效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种空调器自适应控制方法, 其特征在于，包括以下步骤：

判定空调器当前由发电机供电；

检测母线电压；

计算设定周期内所述母线电压的相对变化值；

以当前母线电压相对变化值所对应的频率变化率调节空调压缩机运行频率。

2.根据权利要求1所述的空调器自适应控制方法，其特征在于：

在判定空调器当前由发电机供电后，以初始频率变化率升高空调压缩机运行频率；

检测母线电压；

计算在设定周期内所述母线电压的相对变化值；

在空调压缩机升频运行的过程中，若在设定周期内，所述母线电压的相对变化值小于升频阈值，则以当前母线电压相对变化值所对应的频率变化率降低空调压缩机运行频率；

在空调压缩机降频运行的过程中，若在设定周期内，所述母线电压的相对变化值大于降频阈值，则以当前母线电压相对变化值对应的频率变化率升高空调压缩机运行频率；

循环空调压缩机升频和降频运行过程，直至所述母线电压的相对变化值属于目标区间，得到空调压缩机自适应运行频率。

3.根据权利要求2所述的空调器自适应控制方法，其特征在于：

在判定空调器当前由发电机供电后，以初始频率变化率升高空调压缩机运行频率，检测并计算在第一设定周期内所述母线电压的相对变化值；

判定在第一设定周期内所述母线电压的相对变化值是否小于第一升频阈值，若否，则保持以初始频率变化率升高空调压缩机运行频率；

若是，则以第一频率变化率降低空调压缩机运行频率；

在空调压缩机降频运行过程中，继续判定在第二设定周期内所述母线电压的相对变化值是否大于第一降频阈值，若否，则保持以第一频率变化率调节空调压缩机运行频率；

若是，则以第二频率变化率升高空调压缩机运行频率；

在空调压缩机再次升频运行过程中，继续判定在第三设定周期内所述母线电压的相对变化值是否小于第二升频阈值，若否，则保持以第二频率变化率升高空调压缩机运行频率；

若是，则以第三频率变化率降低空调压缩机运行频率；

在空调压缩机再次降频运行过程中，继续判定在第四设定周期内所述母线电压的相对变化值是否大于第二降频阈值，若否，则保持第三频率变化率降低空调压缩机运行频率；

若是，则以第四频率变化率升高空调压缩机运行频率；

在空调压缩机再次升频运行过程中，继续判定在第一设定周期内所述母线电压的相对变化值是否属于目标区间，若否，则保持以第四频率变化率升高空调压缩机运行频率；

若是，中止以当前母线电压相对变化值所对应的频率变化率调节空调压缩机运行频率，得到空调压缩机自适应运行频率；

其中，所述第一设定周期、第二设定周期、第三设定周期和第四设定周期的设定时长依次递减；所述第一升频阈值、第二升频阈值依次递增，所述第一降频阈值和第二降频阈值依次递减。

4.根据权利要求3所述的空调器自适应控制方法，其特征在于，所述初始频率变化率、所述第二频率变化率、所述第四频率变化率依次递减；所述第一频率变化率和第三频率变化率相等。

5.根据权利要求4所述的空调器自适应控制方法，其特征在于，所述初始频率变化率为+1Hz/1s，所述第一频率变化率为-1Hz/0.5s，所述第二频率变化率为+1Hz/2s，所述第三频率变化率为-1Hz/0.5s，所述第四频率变化率为+1Hz/5s。

6.根据权利要求5所述的空调器自适应控制方法，其特征在于，判定空调器当前由发电机供电且处于开机状态时，

首先控制压缩机按照启动频率运行并保持至启动周期结束，并以初始频率变化率调节空调压缩机运行频率。

7.根据权利要求1至6任一项所述的空调器自适应控制方法，其特征在于，

在中止以当前母线电压相对变化值所对应的频率变化率调节空调压缩机运行频率后，若当前压缩机的运行频率在保护周期内保持不变且低于保护频率阈值，则控制开启PFC。

8.根据权利要求1至6任一项所述的空调器自适应控制方法，其特征在于，

在中止以当前母线电压相对变化值所对应的频率变化率调节空调压缩机运行频率后，若当前空调器总电流高于保护电流，则控制开启PFC。

9.根据权利要求1至6任一项所述的空调器自适应控制方法，其特征在于，

在中止以当前母线电压相对变化值所对应的频率变化率调节空调压缩机运行频率后，若当前母线电压低于保护电压，则控制开启PFC。

10.一种空调器，其特征在于，采用如权利要求1至9任一项所述的空调器自适应控制方法。