CN111156769A

CN111156769A - 一种变频冰箱的智能控制方法

Info

Publication number: CN111156769A
Application number: CN202010144479.1A
Authority: CN
Inventors: 任立人
Original assignee: Jiangsu Yuanlong Appliances Co ltd
Current assignee: Jiangsu Yuanlong Appliances Co ltd
Priority date: 2020-03-04
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2020-05-15

Abstract

本发明涉及一种变频冰箱的智能控制方法，具体步骤包括：步骤一：设定冰箱的降温时间t，检测冰箱正常运行时各个间室的温度T₁，并确定压缩机的转速R_old；步骤二：开关冰箱之后，检测开门间室的温度T₂；步骤三：计算开门间室开门所带来的负荷增加量ΔQ；步骤四：根据降温时间计算压缩机所要增加的制冷量ΔW；步骤五：根据压缩机的转速与制冷量的函数，以及制冷量ΔW和R_old，计算开关门后压缩机的转速R_new，并将压缩机的转速调至R_new；步骤六：开门间室温度降至T₁后，压缩机恢复转速R_old继续平稳运行。本发明能够在冰箱开关门之后，直接精准地提高压缩机的转速，实现快速降温，大大减少了冰箱内温度波动的时间，降低能耗的损失。

Description

一种变频冰箱的智能控制方法

技术领域

本发明属于变频冰箱温度调节技术领域，具体涉及一种变频冰箱的智能控制方法。

背景技术

冰箱是人们日常生活的必不可少的家电之一，人们会通过冰箱储藏各类物品，所以对冰箱的使用也是十分频繁，因此存在频繁开关冰箱门的现象。在开门的过程中，冰箱内的温度会升高，符合会增加。冰箱的变频压缩机可以改变其转速进而改变压缩机的制冷量从而应对不同的热负荷情况。

目前在变频压缩机控制方面，大部分都是通过控制压缩机的周期性开停比来调整压缩机转速，此方法通常需要运行2个或多个周期后先根据先前的开停比来决定后续压缩机运行的转速。目前的控制方法，在面对有开关门的情况下，压缩机不会立即精确调整转速，降温速度慢，运行周期会变长，开停比会增加，后续的压缩机转速就会升高，由于运行一个周期没有开门动作后，压缩机的转速才会下降。由此可知，冰箱进行开门动作后，会造成压缩机在高转速的状态下多运行一个周期，增加了压缩机的能耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种变频冰箱的智能控制方法，以解决冰箱开关门后降温速度慢的问题。

本发明的一种变频冰箱的智能控制方法是这样实现的：

一种变频冰箱的智能控制方法，开关冰箱门之后计算冰箱内的负荷增加量，并根据冰箱的设定降温时间，调整压缩机的转速，实现冰箱内的快速降温。

进一步的，智能控制方法的具体步骤包括：

步骤一：设定冰箱的降温时间t，检测冰箱正常运行时开门间室的温度T₁，并确定压缩机的转速R_old；

步骤二：开关冰箱之后，检测开门间室的温度T₂；

步骤三：计算开门间室开门所带来的负荷增加量ΔQ；

步骤四：根据降温时间计算压缩机所要增加的制冷量ΔW；

步骤五：根据压缩机的转速与制冷量的函数，以及制冷量ΔW和R_old，计算开关门后压缩机的转速R_new，并将压缩机的转速调至R_new；

步骤六：开门间室温度降至T₁后，压缩机恢复转速R_old继续平稳运行。

进一步的，所述降温时间t的范围为60s-300s。

进一步的，所述温度T₂为冰箱门关闭10秒后的温度。

进一步的，所述负荷增加量ΔQ的计算为：

ΔQ＝kcm(T₂-T₁) (1)

式(1)中，负荷增加量ΔQ的单位为kJ；k为热负荷修正系数；c为空气比热容，单位为kJ/(kg*℃)；m为开门间室内的空气质量，其单位为kg。

优选的，热负荷修正系数k通过以下实验结果所得：

首先确定冰箱所使用的压缩机的型号，选择冰箱在正常工作时压缩机的一个固定转速R₁，并且可以根据压缩机的型号得出其制冷效率Copi；

然后通过冰箱实验室设备测试数据可知，冰箱平稳运行时的平均功率P、开门间室温度T₃以及关门10s后温度T₄，冰箱以固定转速R₁运行至平稳状态，从开门前的平稳状态至关门后的平稳状态截取时间区间t₁，此次开门引起的冰箱温度的波动包括在内，此时间区间消耗能耗的总值为E；

因此，此次开门理论增加热负荷Q为：

Q＝cm(T₄-T₃) (6)

而实际增加的热负荷Q₁为：

Q₁＝(E-P×t₁)×Copi (7)

热负荷修正系数k为：

取大精确到小数点后一位。

压缩机制冷量增加会比实际多，可以确保降温时间内可以降温到要求温度。

进一步的，所述开门间室内的空气质量m的计算为：

m＝ρV (2)

式(2)中，ρ为标准空气密度，其单位为kg/m³，V为开门间室的容积，其单位为m³。

进一步的，所述制冷量ΔW的计算为：

式(3)中，制冷量ΔW的单位为W。

进一步的，所述压缩机的转速与制冷量所对应的函数关系式为

W＝f(R) (4)

式(4)中，W为压缩机的制冷量，其单位为W；R为压缩机的转速，其单位为r/min；

进一步的，所述开门间室关门后压缩机的转速R_new的计算为：

R_new＝f^-1(f(R_old)+ΔW) (5)

式(5)中，R_new的单位为r/min。

采用了上述技术方案后，本发明具有的有益效果为：

本发明能够在冰箱开关门之后，直接精准地提高压缩机的转速，降温之后再次恢复压缩机的原转速，实现快速降温，大大减少了冰箱内温度波动的时间，保证冰箱食品的质量，无需进行周期性调整，降低能耗的损失。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的变频冰箱的智能控制方法的流程图；

图2是本发明中冰箱温度和压缩机功率变化趋势图；

图3是本发明实施例1中压缩机的转速与制冷量的函数曲线图；

图4是本发明实施例2中压缩机的转速与制冷量的函数曲线图；

图5是本发明实施例3中压缩机的转速与制冷量的函数曲线图；

其中，1-开门时刻，2-温度曲线，3-功率曲线，4-开门前温度平稳曲线，5-控制后温度平稳曲线，11、21、31-实际制冷量，12、22、32-近似线性实际制冷量。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1，以使用加西贝拉生产的VTB113Y变频压缩机的风冷冰箱为例，开门间室为冷藏室，其中冷藏室的容积为300L，即0.3m3，智能控制方法的具体步骤如下：

步骤一：设定冰箱的降温时间t为60s，检测冰箱正常运行时冷藏室的温度T₁为4℃，压缩机的转速R_old为2700r/min；

步骤二：对冷藏室进行开门动作，然后关门，10s后检测得到冷藏室的温度T₂为8℃。

步骤三：计算冷藏室开门所带来的负荷增加量ΔQ；

首先，根据冷藏室的容积计算冷藏室的空气质量m：

m＝ρV＝1.293kg/m³×0.3m³＝0.387kg (2)

式(2)中，标准空气密度ρ取值1.293kg/m³；

ΔQ＝kcmT2-TΔQ＝kcm(T₂-T₁)

＝1.5×0.717kJ/(kg*℃)×0.387kg×(8℃-4℃)

≈1.669kJ＝1669J(1)

式(1)中，空气比热容c取值0.717kJ/(kg*℃)，热负荷修正系数k取值1.5，其中，热负荷修正系数k通过以下实验结果所得：

首先选择该冰箱正常工作时变频压缩机的一个固定转速R₁为2400r/min，通过生产厂家提供测试数据，VTB1113Y变频压缩机在固定转速R₁为2400r/min的状态时，制冷效率Copi为1.9；

然后通过冰箱实验室设备测试数据可知，冰箱平稳运行时的平均功率P为42.5W，冷藏室间室温度T₃为3.8℃，关门10s后温度T₄为10.6℃，冰箱以2400r/min为固定转速R₁运行至平稳状态，从开门前的平稳状态至关门后的平稳状态截取时间区间t₁为599min，此次开门引起的冰箱温度的波动包括在内，此时间区间消耗能耗的总值E为0.4247kWh；

因此，此次开门理论增加热负荷Q为：

Q＝cm(T₄-T₃)

＝0.717kJ/(kg*℃)×0.3879kg×(10.6℃-3.8℃)

≈1.891kJ＝1891J (6)

而实际增加的热负荷Q₁为：

Q₁＝(E-P×t₁)×Copi

＝(0.4247kWh×3600s/h×1000-42.5W×599×60s)×1.9＝2973J(7)

则热负荷修正系数k为：

取大精确到小数点后一位，因此k≈1.5。

步骤四：根据降温时间t计算压缩机所要增加的制冷量ΔW；

步骤五：根据压缩机的转速与制冷量的函数，以及制冷量ΔW和R_old，计算开关门后压缩机的转速R_new；

请参阅图3，由于本实施例选用的为加西贝拉生产的VTB1113Y变频压缩机，可以根据试验数据得到其函数曲线图，通过函数曲线图，得出其转速与制冷量的近似线性函数式为：

W＝f(R)≈0.0483R+7.5469 (4)

其中，制冷量W的范围为(53-215)W，而转速R的范围为(1000-4500)r/min；

由于冰箱稳定运行状态时，压缩机的转速R_old为2700r/min，则开关门后压缩机的转速R_new为：

R_new＝f^-1(f(R_old)+ΔW)＝f^-1(f(2700)+28)≈3280(r/min) (5)

上述式(1)、(3)和(5)计算出的数值均四舍五入保留整数。

由此可知，压缩机若要增加28W的制冷量，其需要将其转速达到166W时的3280r/min，取大精确到百位数，因此将压缩机的转速调至3300r/min。

步骤六：压缩机在转速为3300r/min的状态下运行60s，当冷藏室的温度降低至T₁，即4℃时，恢复压缩机的原转速，即2700r/min，使冰箱平稳运行。

实施例2

请参阅图1，以使用加西贝拉生产的VNX1116Y变频压缩机的风冷冰箱为例，开门间室为冷冻室，其中冷冻室的容积为250L，即0.25m3，其智能控制方法的具体步骤如下：

步骤一：设定冰箱的降温时间t为300s，检测冰箱正常运行时冷冻室的温度T₁为-23℃，压缩机的转速R_old为3600r/min；

步骤二：对冷冻室进行开门动作，然后关门，10s后检测得到冷冻室的温度T₂为-10℃。

步骤三：计算冷冻室开门所带来的负荷增加量ΔQ；

首先，根据冷冻室的容积计算冷冻室的空气质量m：

m＝ρV＝1.293kg/m³×0.25m³＝0.32325kg (2)

式(2)中，标准空气密度ρ取值1.293kg/m3；

ΔQ＝kcm(T₂-T₁)

＝2.9×0.717kJ/(kg*℃)×0.32325kg×{(-10℃)-(-23℃)}

≈8.738kJ＝8738J (1)

式(1)中，空气比热容c取值0.717kJ/(kg*℃)，热负荷修正系数k取值2.9，其中，热负荷修正系数k通过以下实验结果所得：

首先选择该冰箱正常工作时变频压缩机的一个固定转速R₁为2400r/min，通过生产厂家提供测试数据，VNX1116Y变频压缩机在固定转速R₁为2400r/min的状态时，制冷效率Copi为1.85；

然后通过冰箱实验室设备测试数据可知，冰箱平稳运行时的平均功率P为51W，冷藏室间室温度T₃为-19.5℃，关门10s后温度T₄为-8.4℃，冰箱以2400r/min为固定转速R₁运行至平稳状态，从开门前的平稳状态至关门后的平稳状态截取时间区间t₁为800min，此次开门引起的冰箱温度的波动包括在内，此时间区间消耗能耗的总值E为0.6811kwh；

因此，此次开门理论增加热负荷Q为：

Q＝cm(T₄-T₃)

＝0.717kJ/(kg*℃)×0.32325kg×{(-8.4℃)-(-19.5℃)}

≈2.573kJ＝2573J (6)

而实际增加的热负荷Q₁为：

Q₁＝(E-P×t₁)×Copi

＝0.6811kWh×3600s/h×1000-51W×800×60s×1.85＝7326J (7)

热负荷修正系数k为：

取大精确到小数点后一位，因此k≈2.9。

步骤四：根据降温时间t计算压缩机所要增加的制冷量ΔW；

请参阅图4，由于本实施例选用的为加西贝拉生产的VNX1116Y变频压缩机，可以根据试验数据得到其函数曲线图，通过函数曲线图，得出其转速与制冷量的近似线性函数式为：

W＝f(R)≈0.0609R+12.883 (4)

其中，制冷量W的范围为(80-280)W，而转速R的范围为(1200-4500)r/min；

由于冰箱稳定运行状态时，压缩机的转速R_old为3600r/min，则开关门后压缩机的转速R_new为：

R_new＝f^-1(f(R_old)+ΔW)＝f^-1(f(3600)+29)≈4075(r/min) (5)

上述式(1)、(3)和(5)计算出的数值均四舍五入保留整数。

由此可知，压缩机若要增加29W的制冷量，其需要将其转速达到261W制冷量时的4075r/min，取大精确到百位数，因此将压缩机的转速调至4100r/min。

步骤六：压缩机在转速为4100r/min的状态下运行300s，当冷冻室的温度降低至T₁，即-23℃时，恢复压缩机的原转速，即3600r/min，使冰箱平稳运行。

实施例3

请参阅图1，以使用LG生产的BSA090NJMV变频压缩机的风冷冰箱为例，开门间室为冷藏室，其中冷藏室的容积为280L，即0.28m3，其智能控制方法的具体步骤如下：

步骤一：设定冰箱的降温时间t为120s，检测冰箱正常运行时冷藏室的温度T₁为4℃，压缩机的转速R_old为2400r/min；

步骤二：对冷藏室进行开门动作，然后关门，10s后检测得到冷藏室的温度T₂为9℃。

步骤三：计算冷藏室开门所带来的负荷增加量ΔQ；

首先，根据冷藏室的容积计算冷藏室的空气质量m：

m＝ρV＝1.293kg/m³×0.28m³＝0.36204kg (2)

式(2)中，标准空气密度ρ取值1.293kg/m3；

ΔQ＝kcm(T₂-T₁)

＝1.7×0.717kJ/(kg*℃)×0.36204kg×(9℃-4℃)

≈2.206kJ＝2206J (1)

首先选择该冰箱正常工作时变频压缩机的一个固定转速R₁为3000r/min，通过生产厂家提供测试数据，BSA090NJMV变频压缩机在固定转速R₁为3000r/min的状态时，制冷效率Copi为1.61；

然后通过冰箱实验室设备测试数据可知，冰箱平稳运行时的平均功率P为48W，冷藏室间室温度T₃为3.5℃，关门10s后温度T₄为10.4℃，冰箱以3000r/min为固定转速R₁运行至平稳状态，从开门前的平稳状态至关门后的平稳状态截取时间区间t₁为560min，此次开门引起的冰箱温度的波动包括在内，此时间区间消耗能耗的总值E为0.4485kWh；

因此，此次开门理论增加热负荷Q为：

Q＝cm(T₄-T₃)

＝0.717kJ/(kg*℃)×0.36204kg×(10.4℃-3.5℃)

≈1.791kJ＝1791J (6)

而实际增加的热负荷Q₁为：

Q₁＝(E-P×t₁)×Copi

＝0.4485kWh×3600s/h×1000-48W×560×60s×1.61＝2898J (7)

热负荷修正系数k为：

取大精确到小数点后一位，因此k≈1.7。

步骤四：根据降温时间t计算压缩机所要增加的制冷量ΔW；

请参阅图5，由于本实施例选用的为LG生产的BSA090NJMV变频压缩机，可以根据试验数据得到其函数曲线图，通过函数曲线图，得出其转速与制冷量的近似线性函数式为：

W＝f(R)≈0.0481R+12.886 (4)

其中，制冷量W的范围为(71-225)W，而转速R的范围为(1320-4500)r/min；

由于冰箱稳定运行状态时，压缩机的转速R_old为2400r/min，则开关门后压缩机的转速R_new为：

R_new＝f^-1(f(R_old)+ΔW)＝f^-1(f(2400)+18)≈2774(r/min) (5)

上述式(1)、(3)和(5)计算出的数值均四舍五入保留整数。

由此可知，压缩机若要增加18W的制冷量，其需要将其转速达到146W时的2774r/min，取大精确到百位数，因此将压缩机的转速调至2800r/min。

步骤六：压缩机在转速为2800r/min的状态下运行120s，当冷藏室的温度降低至T₁，即4℃时，恢复压缩机的原转速，即2400r/min，使冰箱平稳运行。

实施例1-3中，温度T₁、T₂、T₃和T₄均为对应间室的平均温度，并且每个间室均设置有温度传感器，可以通过对实时温度的检测得出实时的平均温度。

本发明在设定降温时间时，可以在60s-300s的区间内进行选择，选择的时间越短，则压缩机提高的转速越高，但是转速不可超过压缩机转速范围的最高值，优选的，也不要升高至压缩机的最高转速，若压缩机在最高转速的状态下长时间运行，会直接影响其使用寿命，增加其损坏几率。

R_new的取值取大精确到百位数，可以确保降温时间内可以降温到要求温度

本发明提供的智能控制方法，能够在冰箱进行开、关门动作之后，直接调整压缩机的转速，无需进行周期性调整，实现快速降温，大大减少了冰箱内温度波动的时间，保证冰箱食品的质量，实现快速降温，大大减少了冰箱内温度波动的时间，保证冰箱食品的质量。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims

1.一种变频冰箱的智能控制方法，其特征在于，开关冰箱门之后计算冰箱内的负荷增加量，并根据冰箱的设定降温时间，调整压缩机的转速，实现冰箱内的快速降温。

2.根据权利要求1所述的变频冰箱的智能控制方法，其特征在于，智能控制方法的具体步骤包括：

步骤二：开关冰箱之后，检测开门间室的温度T₂；

步骤三：计算开门间室开门所带来的负荷增加量ΔQ；

步骤四：根据降温时间计算压缩机所要增加的制冷量ΔW；

3.根据权利要求2所述的变频冰箱的智能控制方法，其特征在于，所述降温时间t的范围为60s-300s。

4.根据权利要求2所述的变频冰箱的智能控制方法，其特征在于，所述温度T₂为冰箱门关闭10秒后的温度。

5.根据权利要求2所述的变频冰箱的智能控制方法，其特征在于，所述负荷增加量ΔQ的计算为：

ΔQ＝kcm(T₂-T₁) (1)

式(1)中，负荷增加量ΔQ的单位为kJ；k为热负荷修正系数；c为空气比热容，单位为kJ/(kg*℃)；m为开门间室内的空气质量，单位为kg。

6.根据权利要求5所述的变频冰箱的智能控制方法，其特征在于，所述开门间室内的空气质量m的计算为：

m＝ρV (2)

7.根据权利要求6所述的变频冰箱的智能控制方法，其特征在于，所述制冷量ΔW的计算为：

式(3)中，制冷量ΔW的单位为W。

8.根据权利要求7所述的变频冰箱的智能控制方法，其特征在于，所述压缩机的转速与制冷量所对应的函数关系式为

W＝f(R) (4)

式(4)中，W为压缩机的制冷量，其单位为W；R为压缩机的转速，其单位为r/min。

9.根据权利要求8所述的变频冰箱的智能控制方法，其特征在于，所述开门间室关门后压缩机的转速R_new的计算为：

R_new＝f^-1(f(R_old)+ΔW) (5)

式(5)中，R_new的单位为r/min。