CN111102681A - 压缩机加热装置控制方法、计算机可读存储介质和空调 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及了一种压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法，包括：S1.预先构建压缩机电功率关于外机环境温度和压缩机运行频率的参考数据库；S2.获取外机环境温度、压缩机绕组相电流和母线电压的实时值，并计算出压缩机的实际电功率和运行频率；S3.根据外机环境温度和压缩机运行频率在参考数据库中查找对应的压缩机消耗电功率参考值，对比压缩机的电功率参考值和电功率实际值；当电功率实际值与电功率参考值之间的偏差值大于功率偏差阈值时，启动加热装置，根据偏差值调整加热装置的电功率。本发明的压缩机加热装置控制方法通过实时功率判断压缩机内冷媒状态，能有效避免误判断，减少电能的损耗；还提供一种用于实现该方法的计算机可读存储介质和空调。

Description

压缩机加热装置控制方法、计算机可读存储介质和空调
技术领域
本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法；还涉及一种用于实现该压缩机加热装置控制方法的计算机可读存储介质和空调。
背景技术
在超低温环境下，目前对空调压缩机加热装置的控制方式大多依据室外环境温度或空调压缩机外壁温度，压缩机在运行阶段本身会对冷媒做功发热，且不同转速下发热量不同。但是在室外环境温度或空调压缩机外壁温度很低的情况下，在压缩机运行阶段，传统的方式是通过温度传感器检测室外环境温度或压缩机外壁温度，由于压缩机在运行过程中会对冷媒做功发热，所以这两个测量温度值并不代表冷媒的温度值，并不能和压缩机内冷媒物理状态严格地对应，会出现根据温度判断冷媒已存在液态状态而实际冷媒并不存在液态状态的误判情况，导致压缩机则运行过程中造成了电能的浪费。
为了改变这一现状，本发明设计了新的控制方式，根据压缩机运行状态来对压缩机加热装置进行控制，实现对电能的合理应用。
发明内容
本发明的目的是克服了现有技术的问题，提供了一种压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法，该压缩机加热装置控制方法通过实时功率判断压缩机内冷媒状态，实时性更强，能有效避免状态的误判断，减少不必要的电能损耗；还提供一种用于实现该压缩机加热装置控制方法的计算机可读存储介质和空调。
为了达到上述目的，本发明采用以下方案：
一种压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法，包括如下步骤：
S1.根据实验测量数据预先构建压缩机电功率关于外机环境温度和压缩机运行频率的参考数据库；
S2.在压缩机启动完成后，获取外机环境温度、压缩机绕组相电流和母线电压的实时值，并通过该实时值计算出压缩机的实际电功率和运行频率；
S3.根据上述外机环境温度和压缩机运行频率在上述参考数据库中查找对应条件下的压缩机消耗电功率参考值，对比压缩机的电功率参考值和电功率实际值；
当压缩机的电功率实际值与电功率参考值之间的偏差值大于设定的功率偏差阈值时，启动加热装置，并根据所述偏差值的大小调整加热装置的电功率。
进一步地，压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法还包括：
S4.在加热装置启动后，根据压缩机实际功率的变化情况对数据库参考值进行修正。
进一步地，所述根据实验测量数据预先构建压缩机电功率关于外机环境温度和压缩机运行频率的参考映射数据库具体步骤包括：
S11.预先等距测量多组压缩机消耗电功率P(T,f)与室外环境温度T、压缩机运行频率f映射关系的数据基点；
S12.在相邻的数据基点之间补充扩大数据基点的密度；
S13.通过在相邻的两个消耗电功率数据基点P(T1,f1)、P(T1,f2)之间增加运行频率为fm的消耗电功率数据点P(T1,fm)；所述消耗电功率数据点P(T1,fm)的计算方式为：
P(T1,fm)＝P(T1,f1)+(fm-f1)·(P(T1,f2)-P(T1,f1))/(f2-f1)。
S14.通过上述计算方式补充扩大相邻的数据基点之间的数据基点，形成一个相对完整的压缩机电功率关于外机环境温度和压缩机运行频率的参考数据库。
进一步地，在S2步骤中，所述压缩机的运行频率＝压缩机绕组相电流/压缩机线圈绕组极对数。
进一步地，在S3步骤中，所述电功率实际值为P(t)；所述电功率参考值为P(T,f)，所述压缩机的电功率实际值与电功率参考值之间的功率偏差值为ΔP；所述ΔP＝P(t)-P(T,f)。
进一步地，在S4步骤中，所述在加热装置启动后，根据压缩机实际功率的变化情况对数据库参考值进行修正具体为：
S41.在加热装置启动后，在前后一段固定时间段内，若加热装置启动前后功率曲线无明显变化，即此时间段内的电功率P(tm)基本保持不变，则在该条件下，压缩机的消耗电功率数据点P(Tm,fm)的数据库参考值偏低；
S42.通过公式P(Tm,fm)＝P(Tm,fm)+0.5*(P(tm)-P(Tm,fm))修正参考数据库的参考值，更新参考数据库。
进一步地，所述压缩机的电机为直流无刷电机。
进一步地，在S2步骤中，所述压缩机的实际电功率的计算方法为：
在所述直流无刷电机正常运行时，电流波形为类正弦波；根据电流幅值可以以正弦波有效值的计算方式计算出压缩机绕组相电流有效值，再根据母线电压和压缩机绕组相电流有效值计算所述压缩机实际功率。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被处理器调用时实现上述所述的压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法。
以及本发明提供一种空调，包括压缩机、处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器调用时实现上述所述的压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法。
与现有的技术相比，本发明具有如下优点：
1.本发明省去空调压缩机外壁温度传感器的安装，简化了结构，降低安装成本的同时，提高了系统可靠性。
2.本发明通过压缩机的实时功率变化可以判断压缩机的实时负载变化，进而可以反映压缩机内冷媒的实时物理状态，在需要启动加热装置的时候才进行加热，在不需要加热的时候立即停止加热，实现对电能的合理应用；实时性更强，能有效避免状态的误判断，减少不必要的电能损耗。
3.本发明为了保证参考数据库的准确性，在压缩机的运行过程中对加热装置未启动时相同工作点下压缩机功率明显持续上升的工作点和加热装置启动后压缩机功率无明显下降的工作点所对应的参考数据库压缩机功率参考值进行修正，不断修正后的参考值能够为冷媒状态的准确判断提供可靠的保障。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
图1是本发明的压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法的程序控制流程图。
图2是本发明的压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法的S1步骤的详细程序控制流程图。
图3是本发明的压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法的S4步骤的详细程序控制流程图。
具体实施方式
结合以下实施例对本申请作进一步描述。
实施例1：
如图1至图3，一种压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法，包括如下步骤：
S1.根据实验测量数据预先构建压缩机电功率关于外机环境温度和压缩机运行频率的参考数据库；具体的包括：S11.预先等距测量多组压缩机消耗电功率P(T,f)与室外环境温度T、压缩机运行频率f映射关系的数据基点；S12.在相邻的数据基点之间补充扩大数据基点的密度；S13.通过在相邻的两个消耗电功率数据基点P(T1,f1)、P(T1,f2)之间增加运行频率为fm的消耗电功率数据点P(T1,fm)；所述消耗电功率数据点P(T1,fm)的计算方式为：
P(T1,fm)＝P(T1,f1)+(fm-f1)·(P(T1,f2)-P(T1,f1))/(f2-f1)。
S14.通过上述计算方式补充扩大相邻的数据基点之间的数据基点，形成一个相对完整的压缩机电功率关于外机环境温度和压缩机运行频率的参考数据库。
S2.在压缩机启动完成后，获取外机环境温度、压缩机绕组相电流和母线电压的实时值，并通过该实时值计算出压缩机的实际电功率和运行频率；在S2步骤中，所述压缩机的运行频率＝压缩机绕组相电流/压缩机线圈绕组极对数。所述压缩机的电机为直流无刷电机。在S2步骤中，所述压缩机的实际电功率的计算方法为：在所述直流无刷电机正常运行时，电流波形为类正弦波；根据电流幅值可以以正弦波有效值的计算方式计算出压缩机绕组相电流有效值，再根据母线电压和压缩机绕组相电流有效值计算所述压缩机实际功率。
S3.根据上述外机环境温度和压缩机运行频率在上述参考数据库中查找对应条件下的压缩机消耗电功率参考值，对比压缩机的电功率参考值和电功率实际值；在S3步骤中，所述电功率实际值为P(t)；所述电功率参考值为P(T,f)，所述压缩机的电功率实际值与电功率参考值之间的功率偏差值为ΔP；所述ΔP＝P(t)-P(T,f)。
当压缩机的电功率实际值与电功率参考值之间的偏差值大于设定的功率偏差阈值时，启动加热装置，并根据所述偏差值的大小调整加热装置的电功率；
S4.在加热装置启动后，根据压缩机实际功率的变化情况对数据库参考值进行修正。具体步骤为：S41.在加热装置启动后，在前后一段固定时间段内，若加热装置启动前后功率曲线无明显变化，即此时间段内的电功率P(tm)基本保持不变，则在该条件下，压缩机的消耗电功率数据点P(Tm,fm)的数据库参考值偏低；S42.通过公式P(Tm,fm)＝P(Tm,fm)+0.5*(P(tm)-P(Tm,fm))修正参考数据库的参考值，更新参考数据库。
在该压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法的S1步骤中，在实验室中压缩机加热装置一直开启的状态下以确保测量过程中压缩机内冷媒物理状态全部为气态，预先等距测量多组压缩机消耗电功率P(T,f)与室外环境温度T、压缩机运行频率f映射关系的实验数据点，例如，室外环境温度间隔2℃、运行频率间隔10Hz测量一组数据点，该数据点可以称之为数据基点。根据数据库存储空间大小的规划，适当在数据基点的基础上扩大数据点密度，即在既有数据基点之间通过计算添加额外的数据点；例如原本的数据点间隔是室外环境温度间隔2℃、运行频率间隔10Hz，经过数据点密度扩大后，数据点间隔扩大到室外环境温度间隔0.5℃、运行频率间隔2Hz，数据点密度扩大方式众多，常用的有插值和拟合两大类，这里以插值方式中的分段线性插值方法为例。相同室外环境温度下的两个相邻频率数据基点P(T1,f1)、P(T1,f2)之间频率为fm的数据点P(T1,fm)的计算方式如下：
P(T1,fm)＝P(T1,f1)+(fm-f1)·(P(T1,f2)-P(T1,f1))/(f2-f1)
根据此计算方式便能补充稀疏的数据基点之间的数据基点，形成一个相对完整的压缩机电功率关于外机环境温度和压缩机运行频率的参考数据库。
在S2和S3步骤中，空调进入用户手中使用时，空调压缩机启动完成后，通过对压缩机绕组相电流的检测，可以检测出电流的频率和幅值，根据电流频率可以计算压缩机的运行频率，压缩机运行频率＝压缩机绕组相电流频率/压缩机线圈绕组极对数。压缩机电机通常采用直流无刷电机，正常运行时电流波形为类正弦波(接近正弦波曲线)，因此根据电流幅值可以以正弦波有效值的计算方式大致计算出电流有效值，再根据母线电压和压缩机绕组相电流有效值可以计算压缩机实际消耗电功率P(t)。通过压缩机消耗电功率实际值P(t)与压缩机消耗电功率参考值P(T,f)可以计算功率偏差值ΔP，ΔP＝P(t)-P(T,f)，在温度T和压缩机运行频率f不变的情况下，功率偏差值ΔP可以认为是由于压缩机内冷媒存在液体或液滴状态而导致负载增大的部分。正常运行时压缩机功率曲线并不是标准的直线，而是有轻微的波动，因此在此定义一个设定的功率偏差阈值ΔPT，当ΔP>ΔPT时，才引入控制效果，即当功率偏差值大于功率偏差阈值时，启动加热装置，并根据功率偏差值的大小调整加热装置的电功率，从而可以使这部分液体或液滴状态冷媒经过加热气化的同时，又能避免过多的加热造成电能的浪费。
在S4步骤中，在后续使用中，当加热装置进入加热状态时，获取加热装置启动前后一段固定时间内的压缩机实时功率数据，若加热装置启动前后功率曲线无明显变化，即P(tm)基本保持不变，则说明此条件下的压缩机消耗电功率参考值P(Tm,fm)偏低,通过公式P(Tm,fm)＝P(Tm,fm)+0.5*(P(tm)-P(Tm,fm))来修正参考值，更新数据库，从而使对压缩机冷媒的物理状态估计更精准，使节能效果达到更佳。
综上所述，压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法通过压缩机的实时功率变化可以判断压缩机的实时负载变化，进而可以反映压缩机内冷媒的实时物理状态，在需要启动加热装置的时候才进行加热，在不需要加热的时候立即停止加热，实现对电能的合理应用；实时性更强，能有效避免状态的误判断，减少不必要的电能损耗；同时，省去空调压缩机外壁温度传感器的安装，简化了结构，降低安装成本的同时，提高了系统可靠性。而且为了保证参考数据库的准确性，在压缩机的运行过程中对加热装置未启动时相同工作点下压缩机功率明显持续上升的工作点和加热装置启动后压缩机功率无明显下降的工作点所对应的参考数据库压缩机功率参考值进行修正，不断修正后的参考值能够为冷媒状态的准确判断提供可靠的保障。
实施例2：
在本实施例中，本发明还提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被处理器调用时实现上述所述的压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法。所述计算机程序如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以通过软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个计算机可读存储介质中，包括若干指令用以使得一台设备执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的计算机可读存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
实施例3：
在本实施例中，本发明提供一种空调，包括压缩机、处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器调用时实现上述所述的压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法。利用空调实现该压缩机加热装置控制方法，有助于提高空调的整体性能，稳定性强可靠性好。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.根据实验测量数据预先构建压缩机电功率关于外机环境温度和压缩机运行频率的参考数据库；
S2.在压缩机启动完成后，获取外机环境温度、压缩机绕组相电流和母线电压的实时值，并通过该实时值计算出压缩机的实际电功率和运行频率；
S3.根据上述外机环境温度和压缩机运行频率在上述参考数据库中查找对应条件下的压缩机消耗电功率参考值，对比压缩机的电功率参考值和电功率实际值；
当压缩机的电功率实际值与电功率参考值之间的偏差值大于设定的功率偏差阈值时，启动加热装置，并根据所述偏差值的大小调整加热装置的电功率。
2.根据权利要求1所述的压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法，其特征在于，还包括：
S4.在加热装置启动后，根据压缩机实际功率的变化情况对数据库参考值进行修正。
3.根据权利要求1所述的压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法，其特征在于，所述根据实验测量数据预先构建压缩机电功率关于外机环境温度和压缩机运行频率的参考映射数据库具体步骤包括：
S11.预先等距测量多组压缩机消耗电功率P(T,f)与室外环境温度T、压缩机运行频率f映射关系的数据基点；
S12.在相邻的数据基点之间补充扩大数据基点的密度；
S13.通过在相邻的两个消耗电功率数据基点P(T1,f1)、P(T1,f2)之间增加运行频率为fm的消耗电功率数据点P(T1,fm)；所述消耗电功率数据点P(T1,fm)的计算方式为：
P(T1,fm)＝P(T1,f1)+(fm-f1)·(P(T1,f2)-P(T1,f1))/(f2-f1)。
S14.通过上述计算方式补充扩大相邻的数据基点之间的数据基点，形成一个相对完整的压缩机电功率关于外机环境温度和压缩机运行频率的参考数据库。
4.根据权利要求1所述的压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法，其特征在于，在S2步骤中，所述压缩机的运行频率＝压缩机绕组相电流/压缩机线圈绕组极对数。
5.根据权利要求3所述的压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法，其特征在于，在S3步骤中，所述电功率实际值为P(t)；所述电功率参考值为P(T,f)，所述压缩机的电功率实际值与电功率参考值之间的功率偏差值为ΔP；所述ΔP＝P(t)-P(T,f)。
6.根据权利要求3所述的压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法，其特征在于，在S4步骤中，所述在加热装置启动后，根据压缩机实际功率的变化情况对数据库参考值进行修正具体为：
S41.在加热装置启动后，在前后一段固定时间段内，若加热装置启动前后功率曲线无明显变化，即此时间段内的电功率P(tm)基本保持不变，则在该条件下，压缩机的消耗电功率数据点P(Tm,fm)的数据库参考值偏低；
S42.通过公式P(Tm,fm)＝P(Tm,fm)+0.5*(P(tm)-P(Tm,fm))修正参考数据库的参考值，更新参考数据库。
7.根据权利要求1所述的压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法，其特征在于，所述压缩机的电机为直流无刷电机。
8.根据权利要求7所述的压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法，其特征在于，在S2步骤中，所述压缩机的实际电功率的计算方法为：
在所述直流无刷电机正常运行时，电流波形为类正弦波；根据电流幅值可以以正弦波有效值的计算方式计算出压缩机绕组相电流有效值，再根据母线电压和压缩机绕组相电流有效值计算所述压缩机实际功率。
9.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器调用时实现权利要求1-8任一项所述的压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法。
10.一种空调，包括压缩机、处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器调用时实现权利要求1-8任一项所述的压缩机运行阶段的压缩机加热装置控制方法。
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