CN110454896A - 一种空调压缩机频率控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种包含氟机和水机两套系统的空调压缩机频率控制方法。该控制方法包括：水机运转后，根据设定的目标温度、检测到的实际出水温度，以及二者差值的变化情况，采用模糊控制规则，确定压缩机频率的时间变化率，以此变化率控制压缩机的运转；此外还对压缩机高压压强值、低压压强值以及吐出管温度划分出若干区间，通过检测压缩机高压压强值、低压压强值以及吐出管温度，根据相应物理量数值确定压缩机频率的时间变化率，以此变化率控制压缩机的运转。采用该控制方法可对压缩机频率更精准调节，从而高效地达到所需温度，降低能耗，并实现保护压缩机的目的。

Description

一种空调压缩机频率控制方法
技术领域
本发明涉及制冷、制热控制技术领域，特别是设计一种空调供热水组合系统压缩机频率控制方法。
背景技术
对于氟机空调的压缩机频率控制，一般是根据系统目标高压和低压去进行控制的，以达到节能、高效的目的同时并保护压缩机。针对目前新开发的空气源热泵水机，在一套系统内既要使用氟空调，又要使用热泵水机，如果仍采用高、低压力去控制氟空调和水机的频率运转，会出现许多问题。热泵水机如采用高、低压力去控制，频率、能效会特别低，制热效果差，违背了节能提效的原则，从而也会让用户产生抱怨度。
发明内容
本发明为了更好的解决因系统差异而造成能效浪费及压缩机的运转可靠性问题，结合水机和氟机的运转特性，我们将外机的控制在传统的压力控制基础上，又采用了水机模糊运转控制。即室外机在运转时针对氟内机实行压力控制，而对水内机按照出水实际温度与预设温度之间的温度差异实行模糊控制，
本发明所提供的技术方案为：
一种空调压缩机频率控制方法，在室外机四通阀上面的高压管路上设置高压传感器，在室外机吸入管上设置低压传感器，在氟机运转时，每隔1秒分别检测压缩机高压管路的压强及低压管路的压强，将高压压强和低压压强分别划分不同区间，根据测量得到的压强值确定压缩机频率的时间变化率，并对压缩机频率进行控制，其特征在于，水机运转时，设定目标温度T_set，每隔1秒检测氟水热交换器的出水温度T_real，并计算得到目标温度和实际温度的差值DT，即DT＝T_set–T_real，根据DT值、DT值的变化趋势设定模糊控制规则，利用模糊控制规则设置压缩机频率的时间变化率，并对压缩机频率进行控制。
作为优选，可采用如下表所示的模糊控制规则：
温差DT下降 温差DT不变 温差DT上升
DT≥5℃ A A A
5℃＞DT≥3℃ B C3 A
3℃＞DT≥2℃ B C6 A
2℃＞DT≥1℃ B C10 A
1℃＞DT≥0.5℃ B C20 A
0.5℃＞DT≥0℃ B B A
0℃＞DT≥-0.5℃ E D6 B
-0.5℃＞DT≥-1℃ E D4 B
-1℃＞DT≥-1.5℃ E D2 B
DT＜-1.5℃ E E E
表中，A表示压缩机频率以1Hz/s的时间变化率增加；B表示压缩机频率保持不变；Cn表示压缩机频率以1Hz/ns的时间变化率增加，每n秒启动一个计时周期开始计时，在计时周期内，每秒计算一次DT值，如DT值不在本规则所在区间内，结束本规则对应的方案并执行下一相应规则的方案，并且该计时周期内所计时间清零；当计时周期结束，如DT值仍在本规则所在区间内，该计时周期内所计时间清零，且重新按本规则方案执行；当计时周期结束，如DT值不在本规则所在区间内，该计时周期内所计时间清零，结束本规则对应的方案并执行下一相应规则的方案；Dn表示压缩机频率以1Hz/ns的时间变化率下降，每n秒启动一个计时周期开始计时，在计时周期内，每秒计算一次DT值，如DT值不在本规则所在区间内，结束本规则对应的方案并执行下一相应规则的方案，并且该计时周期内所计时间清零；当计时周期结束，如DT值仍在本规则所在区间内，该计时周期内所计时间清零，且重新按本规则方案执行；当计时周期结束，如DT值不在本规则所在区间内，该计时周期内所计时间清零，结束本规则对应的方案并执行下一相应规则的方案；E表示压缩机频率以1Hz/s的时间变化率下降。
作为优选，水机工作时，当压缩机运转3分钟以上，DT≤-2℃且持续10秒，或DT≤-1℃且持续60秒，则停止压缩机。
作为优选，水机工作时，当DT≥2℃，或DT≥1℃且持续60秒，则启动压缩机。
作为优选，当用户首次制热设定水机工作时，在压缩机刚开机的前30分钟内，如果T_real≤55℃，压缩机不停机。
作为优选，氟机运转时，每隔1秒检测高压压强确定压缩机频率的时间变化率时，所述确定压缩机频率的时间变化率的方法为：当高压压强小于3.0Mpa时，压缩机频率的时间变化率为1Hz/s，对压缩机采取通常控制；当高压压强大于等于3.0Mpa且小于3.5MPa时，压缩机频率的时间变化率为2Hz/30s，对压缩机采取频率变化率减小的升频控制；当高压压强大于等于3.5Mpa且小于3.7MPa时，压缩机频率的时间变化率为0，对压缩机采取限频控制；当高压压强大于等于3.7MPa且小于4.14MPa时，压缩机频率的时间变化率为-2Hz/s，对压缩机采取降频控制，由于压缩机频率下降，使高压压强也逐渐下降，如果高压压强降至大于等于3.5MPa且小于3.7MPa的区间，则压缩机频率的时间变化率为0，对压缩机采取限频控制，如果高压压强降至大于等于3.0MPa且小于3.5MPa的区间，则压缩机频率的时间变化率为2Hz/30s，对压缩机采取频率变化率减小的升频控制；当高压压强大于等于4.14MPa，压缩机频率以2Hz/s的时间变化率下降，直至以最小频率20Hz运行；压缩机运转期间，如高压值大于等于4.14MPa的持续时间大于等于5秒，则压缩机停机。
作为优选，氟机运转105秒后，每隔1秒开始检测低压压强确定压缩机频率的时间变化率时，所述确定压缩机频率的时间变化率的方法为：当低压压强大于0.32Mpa时，压缩机频率的时间变化率为1Hz/s，对压缩机采取通常控制；当低压压强大于0.22Mpa且小于等于0.32MPa时，压缩机频率的时间变化率为2Hz/30s，对压缩机采取频率变化率减小的升频控制；当低压压强大于0.2Mpa且小于等于0.22MPa时，压缩机频率的时间变化率为0，对压缩机采取限频控制；当低压压强大于0.13Mpa且小于等于0.2MPa时，压缩机频率的时间变化率为-2Hz/s，对压缩机采取降频控制，由于压缩机频率下降，使低压压强也逐渐上升，如果低压压强升至大于0.2Mpa且小于等于0.22MPa的区间，则压缩机频率的时间变化率为0，对压缩机采取限频控制，如果低压压强升至大于0.22Mpa且小于等于0.32MPa的区间，则压缩机频率的时间变化率为2Hz/30s，对压缩机采取频率变化率减小的升频控制；当低压压强大于0.01Mpa且小于等于0.13MPa，压缩机频率以2Hz/s的时间变化率下降，直至以最小频率20Hz运行；压缩机运转期间，如低压值大于0.01Mpa且小于等于0.13MPa的持续时间大于等于60秒，则压缩机停机；当低压压强小于等于0.01Mpa，压缩机频率以2Hz/s的时间变化率下降，直至以最小频率20Hz运行，压缩机运转期间，如低压值小于等于0.01MPa的持续时间大于等于5秒，则压缩机停机。
作为优选，通过检测压缩机吐出管温度Temperature来确定压缩机频率的时间变化率，当氟机运转时，当Temperature<90℃时，压缩机频率的时间变化率为1Hz/s，对压缩机采取通常控制；当90℃≤Temperature<103℃时，压缩机频率的时间变化率为2Hz/30s，对压缩机采取频率变化率减小的升频控制；当103℃≤Temperature<108℃时，压缩机频率的时间变化率为0，对压缩机采取限频控制；当108℃≤Temperature<112℃时，压缩机频率的时间变化率为-2Hz/s；当Temperature≥112℃时，且持续时间大于等于2秒，压缩机停机。
作为优选，通过检测压缩机吐出管温度Temperature来确定压缩机频率的时间变化率，当水机运转时，当Temperature<100℃时，压缩机频率的时间变化率为1Hz/s，对压缩机采取通常控制；当100℃≤Temperature<105℃时，压缩机频率的时间变化率为2Hz/30s，对压缩机采取频率变化率减小的升频控制；当105℃≤Temperature<110℃时，压缩机频率的时间变化率为0，对压缩机采取限频控制；当110℃≤Temperature<115℃时，压缩机频率的时间变化率为-2Hz/s，对压缩机采取降频控制；当Temperature≥115℃时，且持续时间大于等于2秒，压缩机停机。
采用这些技术方案，可以改善一个外机在匹配两种不同的内机系统时，因频率控制的不稳定性造成水内机的能效低、资源浪费等问题。通过这种控制方式，空调内机能效无任何影响，而水内机的最高出水温度可以达到57℃，IPLV也提升到7.0以上，高效节能的同时也提高了用户使用的舒适度。采用模糊控制的方式，在快要到达设定温度时，压缩机以最低20Hz的频率运转，让水系统一直保持在一个比较稳定的温度，即节省了电费，又可以减少各相关的元器件开、停的次数，将变频的效果发挥到极致。如果采用目标高、低压的控制方式，水系统达到设定温度+1℃时直接停机，而低于设定温度-1℃时直接开机，开机后受压力控制，频率升高很快又达到了到温停机的条件，造成水系统反复开停，中间的降频效果不明显，比较耗电，相关的元器件使用寿命相对来说也会降低。
通过两套不同的外机控制，将水内机与氟内机的运行状态完全分开，实行专项专控的方式。既达到了氟内机快速冷暖的作用，又将水内机的高效节能发挥到极致，高节能、高能效，提升了用户的舒适度，达到了国家节能减排的目标，实现双赢。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方法进行详细阐述，但在本发明的描述中，需要理解的是，本发明所描述的实施例是示例性的，实施例所出现的具体参数仅是为了便于描述本发明，而不能作为本发明的限制。
本发明适用于同时包括氟机和水机的空调在运行过程中，对压缩机的频率控制方法。当系统检测到水机运行时，系统对空调压缩机的频率控制采用模糊控制规则进行控制。该模糊控制规则为：
温差DT下降 温差DT不变 温差DT上升
DT≥5℃ A A A
5℃＞DT≥3℃ B C3 A
3℃＞DT≥2℃ B C6 A
2℃＞DT≥1℃ B C10 A
1℃＞DT≥0.5℃ B C20 A
0.5℃＞DT≥0℃ B B A
0℃＞DT≥-0.5℃ E D6 B
-0.5℃＞DT≥-1℃ E D4 B
-1℃＞DT≥-1.5℃ E D2 B
DT＜-1.5℃ E E E
实施例1：
假设用户设定水机工作时的目标温度T_set为55℃，第一次检测氟水热交换器的出水温度T_real为48℃，计算得到目标温度和实际温度的差值DT为7℃；间隔一秒后再次检测氟水热交换器的出水温度T_real为49℃，计算得到DT为6℃。那么根据模糊规则，压缩机频率应该以1Hz/s的时间变化率增加。以达到高效、节能和保护压缩机的目的。
实施例2：
假设用户设定水机工作时的目标温度T_set为55℃，第一次检测氟水热交换器的出水温度T_real为54℃，计算得到目标温度和实际温度的差值DT为1℃；间隔一秒后再次检测氟水热交换器的出水温度T_real为54.3℃，计算得到DT为0.7℃。那么根据模糊规则，压缩机频率应该保持不变。以达到高效、节能和保护压缩机的目的。
实施例3：
假设用户设定水机工作时的目标温度T_set为55℃，第一次检测氟水热交换器的出水温度T_real为55.7℃，计算得到目标温度和实际温度的差值DT为-0.7℃；间隔一秒后再次检测氟水热交换器的出水温度T_real为55.8℃，计算得到DT为-0.8℃。那么根据模糊规则，压缩机频率应该以1Hz/s的时间变化率减小。以达到高效、节能和保护压缩机的目的。
实施例4：
假设用户设定水机工作时的目标温度T_set为55℃，第一次检测氟水热交换器的出水温度T_real为51℃，计算得到目标温度和实际温度的差值DT为4℃；间隔一秒后再次检测氟水热交换器的出水温度T_real为51℃，计算得到DT为4℃。那么根据模糊规则，压缩机频率以1Hz/3s的时间变化率增加，同时系统每3秒开始一个计时周期，在这3秒内如果DT发生变化，计时结果清零，系统进入下一阶段的控制规则运行(按照新的DT值及DT的变化趋势在模糊控制规则表中选择控制规则)；如果3秒结束时，DT仍为4℃，计时结果清零，压缩机频率继续以1Hz/3s的时间变化率增加，每3秒开始一个计时周期并定时计算DT值。以达到高效、节能和保护压缩机的目的。
实施例5：
假设用户设定水机工作时的目标温度T_set为55℃，第一次检测氟水热交换器的出水温度T_real为55.7℃，计算得到目标温度和实际温度的差值DT为-0.7℃；间隔一秒后再次检测氟水热交换器的出水温度T_real为55.7℃，计算得到DT为-0.7℃。那么根据模糊规则，压缩机频率应该以1Hz/4s的时间变化率减小。同时系统每4秒开始一个计时周期，在这4秒内如果DT值发生变化，计时结果清零，系统进入下一阶段的控制规则运行(按照新的DT值及DT的变化趋势在模糊控制规则表中选择控制规则)；如果4秒结束时，DT仍为-0.7℃，计时结果清零，压缩机频率继续以1Hz/4s的时间变化率减小，每4秒开始一个计时周期并定时计算DT值。以达到高效、节能和保护压缩机的目的。
实施例6：
假设用户设定水机工作时，压缩机已运行3分钟以上，经检测氟水热交换器的出水温度T_real后，计算得到目标温度和实际温度的差值DT小于等于-2℃，且该温差持续时间达10秒，则停止压缩机；如果温差小于等于-1℃，且该温差持续时间达60秒，则停止压缩机。以达到节能的目的。
压缩机由于到温停机后，如经检测后计算得到的温差DT大于等于2℃，则启动压缩机；如经检测后计算得到的温差DT大于等于1℃，且该温差持续时间达60秒，则启动压缩机。以达到高效、节能和保护压缩机的目的。
实施例7：
假设比如用户首次制热时设定水机工作，设定温度为50℃，压缩机开机运转到20分钟时，出水温度已达到52℃，高于设定的目标温度但低于55℃，压缩机仍以最小频率20Hz继续工作，而不停机。以达到更好的制热效果及更好的用户体验。
实施例8：
假设用户设定氟机工作，检测到压缩机高压压强为2.8MPa，则压缩机频率以1Hz/s的时间变化率上升；当高压压强为3.2MPa，则压缩机频率以2Hz/30s的时间变化率上升；当高压压强为3.6MPa，则压缩机频率不变；当高压压强为3.9MPa，则压缩机频率以2Hz/s的时间变化率下降；当高压压强为4.15MPa，压缩机频率以2Hz/s的时间变化率下降，直至以最小频率运行，压缩机在本次高压压强大于等于4.14MPa后且在该区间的运行时间累计达到5秒时，如高压值仍没有小于4.14MPa，则压缩机停机。以达到高效、节能和保护压缩机的目的。
实施例9：
假设用户设定氟机工作，检测到压缩机低压压强为0.33MPa，则压缩机频率以1Hz/s的时间变化率上升；当低压压强为0.24MPa，则压缩机频率以2Hz/30s的时间变化率上升；当低压压强为0.21MPa，则压缩机频率不变；当低压压强为0.19MPa，则压缩机频率以2Hz/s的时间变化率下降；当低压压强为0.12MPa，压缩机频率以2Hz/s的时间变化率下降，直至以最小频率运行，压缩机在本次低压压强处于大于0.01MPa且小于等于0.13MPa的区间内运行时间累计达到60秒时，如低压值仍没有大于0.13MPa，则压缩机停机；当低压压强为0.01MPa，压缩机频率以2Hz/s的时间变化率下降，直至以最小频率运行，压缩机在本次低压压强处于小于等于0.01MPa的区间内运行时间累计达到5秒时，如低压值仍没有大于0.01MPa，则压缩机停机。以达到高效、节能和保护压缩机的目的。
实施例10：
假设用户设定氟机工作，检测到压缩机吐出管温度为84℃，则压缩机频率以1Hz/s的时间变化率上升；当吐出管温度为96℃，则压缩机频率以2Hz/30s的时间变化率上升；当吐出管温度为105℃，则压缩机频率不变；当吐出管温度为111℃，则压缩机频率以2Hz/s的时间变化率下降；当吐出管温度为114℃且该温度值持续时间达到2秒，则压缩机停机。以达到高效、节能和保护压缩机的目的。
实施例11：
假设用户设定水机工作，检测到压缩机吐出管温度为95℃，则压缩机频率以1Hz/s的时间变化率上升；当吐出管温度为103℃，则压缩机频率以2Hz/30s的时间变化率上升；当吐出管温度为107℃，则压缩机频率不变；当吐出管温度为114℃，则压缩机频率以2Hz/s的时间变化率下降；当吐出管温度为117℃且该温度值持续时间达到2秒，则压缩机停机。以达到高效、节能和保护压缩机的目的。

Claims (9)

1.一种空调压缩机频率控制方法，在氟机运转时，每隔1秒分别检测压缩机高压管路的压强及低压管路的压强，将高压压强和低压压强分别划分不同区间，根据检测得到的压强值确定压缩机频率的时间变化率，并对压缩机频率进行控制，其特征在于，水机运转时，设定目标温度T_set，每隔1秒检测氟水热交换器的出水温度T_real，计算目标温度和实际温度的差值DT，即
DT＝T_set–T_real，
根据DT值、DT值的变化趋势设定模糊控制规则，利用模糊控制规则设置压缩机频率的时间变化率，并对压缩机频率进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种空调压缩机频率控制方法，其特征在于，所述模糊控制规则列表如下：
温差DT下降 温差DT不变 温差DT上升 DT≥5℃ A A A 5℃＞DT≥3℃ B C3 A 3℃＞DT≥2℃ B C6 A 2℃＞DT≥1℃ B C10 A 1℃＞DT≥0.5℃ B C20 A 0.5℃＞DT≥0℃ B B A 0℃＞DT≥-0.5℃ E D6 B -0.5℃＞DT≥-1℃ E D4 B -1℃＞DT≥-1.5℃ E D2 B DT＜-1.5℃ E E E
表中，
A表示压缩机频率以1Hz/s的时间变化率增加；
B表示压缩机频率保持不变；
Cn表示压缩机频率以1Hz/ns的时间变化率增加，每n秒启动一个计时周期开始计时，在计时周期内，每秒计算一次DT值，如DT值不在本规则所在区间内，结束本规则对应的方案并执行下一相应规则的方案，并且该计时周期内所计时间清零；当计时周期结束，如DT值仍在本规则所在区间内，该计时周期内所计时间清零，且重新按本规则方案执行；当计时周期结束，如DT值不在本规则所在区间内，该计时周期内所计时间清零，结束本规则对应的方案并执行下一相应规则的方案；
Dn表示压缩机频率以1Hz/ns的时间变化率下降，每n秒启动一个计时周期开始计时，在计时周期内，每秒计算一次DT值，如DT值不在本规则所在区间内，结束本规则对应的方案并执行下一相应规则的方案，并且该计时周期内所计时间清零；当计时周期结束，如DT值仍在本规则所在区间内，该计时周期内所计时间清零，且重新按本规则方案执行；当计时周期结束，如DT值不在本规则所在区间内，该计时周期内所计时间清零，结束本规则对应的方案并执行下一相应规则的方案；
E表示压缩机频率以1Hz/s的时间变化率下降。
3.根据权利要求2所述的一种空调压缩机频率控制方法，其特征在于，当压缩机运转3分钟以上，
DT≤-2℃且持续10秒，或DT≤-1℃且持续60秒，则停止压缩机。
4.根据权利要求3所述的一种空调压缩机频率控制方法，其特征在于，当
DT≥2℃，或DT≥1℃且持续60秒，则启动压缩机。
5.根据权利要求2所述的一种空调压缩机频率控制方法，其特征在于，当用户首次制热设定水机工作时，在压缩机刚开机的前30分钟内，如果T_real≤55℃，压缩机不停机。
6.根据权利要求1所述的一种空调压缩机频率控制方法，其特征在于，氟机运转时，通过检测高压压强确定压缩机频率的时间变化率时，所述确定压缩机频率的时间变化率的方法为：
当高压压强小于3.0MPa时，压缩机频率的时间变化率为1Hz/s；
当高压压强大于等于3.0MPa且小于3.5MPa时，压缩机频率的时间变化率为2Hz/30s；
当高压压强大于等于3.5MPa且小于3.7MPa时，压缩机频率的时间变化率为0；
当高压压强大于等于3.7MPa且小于4.14MPa时，压缩机频率的时间变化率为-2Hz/s；
当高压压强大于等于4.14MPa，压缩机频率以2Hz/s的时间变化率下降，直至以最小频率20Hz运行；压缩机运转期间，如高压值大于等于4.14MPa的持续时间大于等于5秒，则压缩机停机。
7.根据权利要求1所述的一种空调压缩机频率控制方法，其特征在于，氟机运转105秒后，开始检测低压压强确定压缩机频率的时间变化率时，所述确定压缩机频率的时间变化率的方法为：
当低压压强大于0.32MPa时，压缩机频率的时间变化率为1Hz/s；
当低压压强大于0.22MPa且小于等于0.32MPa时，压缩机频率的时间变化率为2Hz/30s；
当低压压强大于0.2MPa且小于等于0.22MPa时，压缩机频率的时间变化率为0；
当低压压强大于0.13Mpa且小于等于0.2MPa时，压缩机频率的时间变化率为-2Hz/s；
当低压压强大于0.01MPa且小于等于0.13MPa，压缩机频率以2Hz/s的时间变化率下降，直至以最小频率20Hz运行；压缩机运转期间，如低压值大于0.01MPa且小于等于0.13MPa的持续时间大于等于60秒，则压缩机停机；
当低压压强小于等于0.01MPa，压缩机频率以2Hz/s的时间变化率下降，直至以最小频率20Hz运行，压缩机运转期间，如低压值小于等于0.01MPa的持续时间大于等于5秒，则压缩机停机。
8.根据权利要求1所述的一种空调压缩机频率控制方法，其特征在于，通过检测压缩机吐出管温度Temperature来确定压缩机频率的时间变化率，当氟机运转时，
当Temperature<90℃时，压缩机频率的时间变化率为1Hz/s；
当90℃≤Temperature<103℃时，压缩机频率的时间变化率为2Hz/30s；
当103℃≤Temperature<108℃时，压缩机频率的时间变化率为0；
当108℃≤Temperature<112℃时，压缩机频率的时间变化率为-2Hz/s；
当Temperature≥112℃时，且持续时间大于等于2秒，压缩机停机。
9.根据权利要求1所述的一种空调压缩机频率控制方法，其特征在于，通过检测压缩机吐出管温度Temperature来确定压缩机频率的时间变化率，当水机运转时，
当Temperature<100℃时，压缩机频率的时间变化率为1Hz/s；
当100℃≤Temperature<105℃时，压缩机频率的时间变化率为2Hz/30s；
当105℃≤Temperature<110℃时，压缩机频率的时间变化率为0；
当110℃≤Temperature<115℃时，压缩机频率的时间变化率为-2Hz/s；
当Temperature≥115℃时，且持续时间大于等于2秒，压缩机停机。
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