CN111174389A - 分布式供电的空调功率控制方法及空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种分布式供电的空调功率控制方法及空调系统。所述空调功率控制方法包括以下步骤：通过通讯模块接收上级控制端的设定指令；计算光伏供电功率和电网供电功率，并对两者求和计算出当前空调的消耗功率；将当前空调的消耗功率和接收到的设定指令进行比对并根据比对结果对空调进行功率控制。本发明通过将能源与信息融合的方式使空调系统很好地运行在分布式供电系统中，做到全功率段恒限功率控制，系统响应速度快，配置灵活方便。

Description

分布式供电的空调功率控制方法及空调系统

技术领域

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种分布式供电的空调功率控制方法及空调系统。

背景技术

随着环境问题和能源问题的日益严峻，传统能源日渐枯竭。另一方面，随着人们生活水平的提高，用电量急剧上升，交流电网需承担更大限度的冗余能力，以应对负载端的需求响应。如何做到供需平衡是供电系统需要考虑的技术问题。分布式发电系统作为可补充能源在电力系统中得到了广泛应用，如世界各国都开始广泛应用光伏发电来缓解电网压力，利用光伏发电可解决无电网覆盖地区的用电需求。

在世界各国的建筑能耗中，空调能耗的占比攀升达50～60％，对于空调能耗的研究越来越成为世界各国研究的焦点。其中，光伏空调系统由于其系统中所使用到的电能均来自于太阳能且对环境没有任何的污染而受到大众的关注和研究。在利用太阳能的分布式供电模式中，为保证供电系统的稳定运行，光伏供电和电网供电的相互平衡，实现供需联动是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分布式供电的空调功率控制方法及空调系统，以解决供电系统的稳定运行及光伏供电和电网供电的相互平衡。

本发明采用的技术方案是，提出一种分布式供电的空调功率控制方法，包括以下步骤：

步骤1.通过通讯模块接收上级控制端的设定指令；

步骤2.计算光伏供电功率和电网供电功率，并对两者求和计算出当前空调的消耗功率；

步骤3.将当前空调的消耗功率和接收到的设定指令进行比对并根据比对结果对空调进行功率控制。

其中：

步骤1中设定指令包括恒功率运行指令和限功率运行指令。

步骤2中包括：

根据光伏设备的电压、电流检测值计算光伏供电功率；

根据电网设备的电压、电流检测值计算电网供电功率。

步骤3中包括：

判断当前消耗功率是否与设定指令相同，若是，则维持空调当前运行状态；若当前消耗功率与设定指令不相同，则判断设定指令是否为恒功率运行指令，若是，则调节空调压缩机与风机的运行频率，使空调按恒功率指令运行；若设定指令不是恒功率运行指令，则判断当前消耗功率是否超过限功率限值，若否，则空调可在功率限值以下自由运行；若是，则调节空调压缩机与风机的运行频率，使空调在限功率限值以下运行。

在另一实施例中，步骤3中包括：判断当前消耗功率是否与恒功率运行指令相同，若是，则维持空调当前运行状态；若否，则调节空调压缩机与风机的运行频率，使空调按恒功率指令运行。

在第三实施例中，步骤3中包括：判断当前消耗功率是否与限功率运行指令相同，若是，则维持空调当前运行状态；若否，则调节空调压缩机与风机的运行频率，使空调按限功率指令运行。

本发明还提出一种分布式供电的空调系统，包括：光伏供电设备和电网供电设备，还包括：

通讯模块，用于空调系统与上级控制端通讯；

检测模块，用于分别检测光伏供电设备和电网供电设备的电压和电流；

功率控制模块，用于计算光伏供电功率、电网供电功率和当前空调的消耗功率，将当前空调的消耗功率和接收到的设定指令进行比对并根据比对结果对空调进行功率控制。

优选地：所述通讯模块的接口可连接到空调系统内任意具有通信功能的控制板上，各控制块之间通过CAN、485，或WIFI通信。

本发明具有以下有益效果：

传统的光伏空调系统中，空调设备的功率是通过检测硬件电路的电压信号确认的，空调设备的压缩机及风机与交流电网、光伏电源的接口部分需要设置昂贵的检测电路，不但成本增加，而且由于硬件条件限制及电压检测精度的限制很难实现全功率任意值控制。

本发明提出的分布式供电空调系统将能源与信息融合，通过在上级控制端预先设定了空调设备的工作模式，空调设备根据设定的工作模式实时控制空调设备的运行频率，不但不需要在接口部分再额外加入硬件电路检测，而且控制对象为整机消耗的功率，系统在恒功率或限功率模式下运行，供电端与用电端的功率达到平衡或实现相对平衡，减少系统成本，做到全功率段恒限功率控制，系统响应速度快，配置灵活方便。

附图说明

图1为本发明分布式供电的空调系统框图；

图2为本发明空调功率控制的方法流程图；；

图3为恒功率指令下的功率控制流程图；

图4为限功率指令下的功率控制流程图；

图5为恒功率、限功率可切换模式下的功率控制流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明提出的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的构思，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。

图1是分布式供电空调系统的原理框图。该空调系统通过光伏供电设备和电网供电设备共同提供能源。空调系统包括室外机和室内机，室外机包括压缩机、换热器、风机和控制器。

光伏设备包括光伏电源和DC/DC模块。电网设备包括交流电网、AC/DC模块。光伏设备产生的直流电转换成交流电和电网过来的交流电通过直流母线及接口向空调设备提供电源。

本发明提出的空调系统还包括

通讯模块，用于空调系统与上级控制端通讯；

检测模块，用于分别检测光伏供电设备和电网供电设备的电压和电流；

功率控制模块，用于计算光伏供电功率、电网供电功率和当前空调的消耗功率，将当前空调的消耗功率和接收到的设定指令进行比对并根据比对结果对空调进行功率控制。

功率控制模块和通讯模块的接口可以设置在系统内任意具有通信功能的控制板上，各控制板之间可通过CAN、485、WIFI等通信手段进行相互之间通信。本实施例中，功率控制模块和通讯模块的接口设置在空调的外机上。

工作时，光伏设备通过DC/DC电路为电压和电流检测装置提供电源，电网设备通过AC/DC电路为电压和电流检测装置提供电源。功率控制模块接收双向检测的电压和电流值，计算出光伏供电功率、电网供电功率和当前空调的消耗功率，然后将空调的当前消耗功率和接收到的设定指令进行比对并根据比对结果对空调进行功率控制。

图1中，实线部分为电力线，虚线部分为通信线。空调设备可以优先通过光伏设备供电，当光伏设备不发电的时候可以通过交流电网供电，也可以通过光伏设备和电网同时供电。

如图2所示，本发明提出的分布式供电的空调功率控制方法包括以下步骤：

步骤1.通过通讯模块接收上级控制端的设定指令；

步骤2.计算光伏供电功率和电网供电功率，并对两者求和计算出当前空调的消耗功率；

步骤3.将当前空调的消耗功率和接收到的设定指令进行比对并根据比对结果对空调进行功率控制。

步骤1中上级控制端的设定指令包括空调设备的工作模式，如恒功率运行模式、限功率运行模式。所述恒功率运行模式下，空调设备以恒定的消耗功率运行；所述限功率运行模式下，空调设备的最大消耗功率不能超过设定的限制频率。空调设备的运行频率与系统消耗功率为正相关关系。

步骤2中，首先根据光伏设备侧的电压电流检测值计算光伏供电功率；根据电网设备的供电电压电流检测值计算电网供电功率，然后对两者求和计算出当前空调的消耗功率。

电网供电功率在用电状态时为正，在发电状态时为负。发电状态指光伏设备向电网供电的状态；用电状态指电网向空调系统供电的状态。

步骤3中根据空调系统的消耗功率与设定指令的比较结果控制空调设备的运行频率，具体包括以下几种实施例。

实施例1

参照图3，本实施例中，空调系统的工作模式采用恒功率运行模式。

上级控制端通过通讯模块向空调系统发出恒功率设定指令，功率控制模块根据光伏设备侧和电网侧的电流和电压检测值计算空调系统的当前消耗功率，将当前消耗功率与设定指令进行比较，若当前系统消耗功率与恒功率设定指令相同，则维持当前运行状态；若不相同，则调节空调压缩机和风机的运行频率，直至空调系统的消耗功率达到恒功率设定值。

如果空调系统当前消耗功率比恒功率设定值小，则按一定步长（如0.1Hz/s）提高空调设备的运行频率，直至空调系统消耗功率达到恒功率设定值为止；如果当前系统消耗功率比恒功率设定值大，按一定步长降低空调压缩机和风机的运行频率，直至系统消耗功率达到恒功率设定值。

实施例2

参照图4，本实施例中，系统的工作模式采用限功率模式。

上级控制端通过通讯模块向空调系统发出限功率设定指令，功率控制模块根据光伏设备和电网设备的电流和电压检测值计算空调系统的当前消耗功率，将当前消耗功率与设定指令进行比较，若当前系统消耗功率与限功率设定指令相同，则维持当前运行状态；若不相同，则调节空调压缩机和风机的运行频率，直至空调系统的消耗功率等于或低于限功率设定值。若当前系统消耗功率小于或等于限功率限值，保持空调设备自由运行；若当前系统消耗功率超过限功率限值，按一定步长（如0.1Hz/s）降低空调设备的运行频率，直至系统消耗功率达到或低于限功率限值。

实施例3

参照图5，本实施例中，系统的工作模式采用可切换的恒功率与限功率运行模式，具体如下：

步骤1.判断通信接口是否收到上级控制端发出的设定指令；

步骤2.若收到设定指令，则根据光伏设备电压电流检测值计算光伏供电功率、根据电网设备电压电流检测值计算电网供电功率，并对光伏侧功率与交流侧功率实时求和计算出空调系统的当前消耗功率；

步骤3.将当前消耗功率与设定指令进行比较，并根据比较结果调节空调系统的消耗功率，具体包括：

步骤31.判断当前消耗功率是否与恒限功率设定指令相同，若是，则维持当前运行状态，返回步骤1；若否，则转步骤32；

步骤32.判断设定指令是否为恒功率运行指令，若是，则调节压缩机与风机的运行频率，使空调系统的消耗功率满足恒功率运行要求；若否，则转步骤33；

步骤33.判断当前消耗功率是否超过限功率的限值，若是，则调节压缩机与风机的运行频率，使空调系统的消耗功率满足限功率运行要求；若否，则维持空调系统在功率限值以下自由运行。

本发明通过能源与信息融合方式使空调系统很好地运行在分布式供电系统中，而且采用现有光伏空调架构可减少系统成本，做到全功率段恒限功率控制，系统响应速度快，配置灵活方便。

上述实施例仅用于说明本发明的具体实施方式。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变化，这些变形和变化都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种分布式供电的空调功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.通过通讯模块接收上级控制端的设定指令；

步骤2.计算光伏供电功率和电网供电功率，并对两者求和计算出当前空调的消耗功率；

步骤3.将空调的当前消耗功率和接收到的设定指令进行比对并根据比对结果对空调进行功率控制。

2.根据权利要求1所述的空调功率控制方法，其特征在于：步骤1中设定指令包括恒功率运行指令和限功率运行指令。

3.根据权利要求1所述的空调功率控制方法，其特征在于，步骤2中包括：

根据光伏设备的电压、电流检测值计算光伏供电功率；

根据电网设备的电压、电流检测值计算电网供电功率。

4.根据权利要求1所述的空调功率控制方法，其特征在于：步骤3中包括：

判断当前消耗功率是否与设定指令相同，若是，则维持空调当前运行状态。

5.根据权利要求4所述的空调功率控制方法，其特征在于，若当前消耗功率与设定指令不相同，则判断设定指令是否为恒功率运行指令，若是，则调节空调压缩机与风机的运行频率，使空调按恒功率指令运行。

6.根据权利要求5所述的空调功率控制方法，其特征在于，若设定指令不是恒功率运行指令，则判断当前消耗功率是否超过限功率限值，若否，则空调可在限功率限值以下自由运行；若是，则调节空调压缩机与风机的运行频率，使空调在限功率限值以下运行。

7.根据权利要求1所述的空调功率控制方法，其特征在于：步骤3中包括：判断当前消耗功率是否与恒功率运行指令相同，若是，则维持空调当前运行状态；若否，则调节空调压缩机与风机的运行频率，使空调按恒功率指令运行。

8.根据权利要求1所述的空调功率控制方法，其特征在于，步骤3中包括：判断当前消耗功率是否与限功率运行指令相同，若是，则维持空调当前运行状态；若否，则调节空调压缩机与风机的运行频率，使空调按限功率指令运行。

9.一种分布式供电的空调系统，包括：光伏供电设备和电网供电设备，其特征在于，还包括：

通讯模块，用于空调系统与上级控制端通讯；

检测模块，用于分别检测光伏供电设备和电网供电设备的电压和电流；

功率控制模块，用于计算光伏供电功率、电网供电功率和当前空调的消耗功率，将当前空调的消耗功率和接收到的设定指令进行比对并根据比对结果对空调进行功率控制。

10.根据权利要求9所述的空调系统，其特征在于：所述通讯模块的接口可连接到空调系统内任意具有通信功能的控制板上，各控制块之间通过CAN、485，或WIFI通信。

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