压缩机运行频率的控制方法
技术领域
本发明涉及压缩机控制方法,具体地涉及压缩机运行频率的控制方法。
背景技术
压缩机可通过变频控制器来调节其转速(简称“变频压缩机”),进而能够调节其输出的功率。结合了变频压缩机的空调系统因此能够根据外界制冷或制热负荷的变化来调节其输出的制冷或制热量。当制冷或制热负荷增加时,变频压缩机通过增加其运行频率来提高其转速,进而提高空调系统输出的制冷或制热量。相反,当制冷或制热负荷降低时,变频压缩机通过降低其运行频率来降低其转速,进而能够减少输出的制冷或制热量。因此,作为空调系统的最重要工作部件,压缩机的运转频率的高低不仅直接影响到空调系统的耗电量,而且压缩机的运行频率的高低还跟空调系统的室外机噪音有直接关系,这是因为压缩机一般直接被置于室外机(其通常被置于环境受调节空间之外)中。当压缩机一直在高频率下运行时,压缩机的耗电量会非常大,并且压缩机的噪音也会非常的高。
相应地,本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题,即为了解决现有变频压缩机在高运行频率下不够节能和其噪音大的的技术问题,本发明提供一种压缩机运行频率的控制方法,所述控制方法包括:设置基础目标温度和与所述基础目标温度相差不同温度值的多个偏差目标温度,并且基于所述基础目标温度和多个偏差目标温度形成多个目标温度区间;确定对应所述基础目标温度的目标运行频率,并且设置对应每个所述目标温度区间的比所述目标运行频率低预定值的设定运行频率;测量实时运行温度,并且选择所述实时运行温度所落入的目标温度区间;以对应所选择的目标温度区间的设定运行频率驱动所述压缩机并且持续第一预定时间段,在所述第一预定时间段后重新实施测量所述实时运行温度的步骤。
在上述压缩机运行频率的控制方法的优选技术方案中,所述基础目标温度包括基础目标蒸发温度和基础目标冷凝温度。
在上述压缩机运行频率的控制方法的优选技术方案中,所述目标温度区间越靠近所述基础目标温度,对应所述目标温度区间的设定运行频率比所述目标运行频率低的所述预定值越大。
在上述压缩机运行频率的控制方法的优选技术方案中,当所述基础目标温度发生变化时,在以对应所选择的目标温度区间的设定运行频率驱动所述压缩机并且持续第一预定时间的步骤结束后,所述控制方法基于新的基础目标温度控制所述压缩机运行频率。
在上述压缩机运行频率的控制方法的优选技术方案中,针对制冷模式,设置所述基础目标蒸发温度和比所述基础目标蒸发温度高不同温度值的多个偏差目标蒸发温度。
在上述压缩机运行频率的控制方法的优选技术方案中,当实时运行蒸发温度小于所述基础目标蒸发温度时,所述压缩机以预定降频速度进行降频,并且每经过第二预定时间段就重新判断所述实时运行蒸发温度是否小于所述基础目标蒸发温度,直到所述实时运行蒸发温度大于等于所述基础目标蒸发温度,然后以对应所述实时运行蒸发温度所落入的目标蒸发温度区间的设定运行频率驱动所述压缩机。
在上述压缩机运行频率的控制方法的优选技术方案中,在所述基础目标蒸发温度和相邻的最小偏差目标蒸发温度之间以及在所述多个偏差目标蒸发温度的相邻偏差目标蒸发温度之间形成相同的温度差。
在上述压缩机运行频率的控制方法的优选技术方案中,针对制热模式,设置所述基础目标冷凝温度和比所述基础目标冷凝温度低不同温度值的多个偏差目标冷凝温度。
在上述压缩机运行频率的控制方法的优选技术方案中,当实时运行冷凝温度大于所述基础目标冷凝温度时,所述压缩机以预定降频速度进行降频,并且每经过第三预定时间段就重新判断所述实时运行冷凝温度是否大于所述基础目标冷凝温度,直到所述实时运行冷凝温度小于等于所述基础目标冷凝温度,然后以对应所述实时运行冷凝温度所落入的目标冷凝温度区间的设定运行频率驱动所述压缩机。
在上述压缩机运行频率的控制方法的优选技术方案中,在所述基础目标冷凝温度和相邻的最大偏差目标冷凝温度之间以及在所述多个偏差目标冷凝温度的相邻目标冷凝温度之间形成相同的温度差。
本领域技术人员能够理解的是,在本发明压缩机运行频率的控制方法的技术方案中,该控制方法例如为结合了压缩机的空调系统或其它制冷系统设置基础目标温度和与基础目标温度相差不同温度值的多个偏差目标温度,并且基于基础目标温度和多个偏差目标温度形成多个目标温度区间。基础目标温度一般可基于例如空调系统或其它制冷系统的实际负荷需求确定。该控制方法还需要确定对应基础目标温度的目标运行频率,并且设置对应每个目标温度区间的比目标运行频率低预定值的设定运行频率。然后,该控制方法测量空调系统的实时运行温度,并且选择实时运行温度所落入的目标温度区间。在选择了目标温度区间后,该控制方法以对应该目标温度区间的设定运行频率驱动压缩机并且持续第一预定时间段。基于不同的目标温度区间,适当地降低压缩机的运行频率,这样既能够保证空调系统或其它制冷系统的制冷或制热效果,又能够降低压缩机的噪音和能耗。在第一预定时间段后通过重新实施测量实时运行温度的步骤来重复地实施上述控制方法。综合言之,该控制方法在不影响压缩机的使用效果的前提下,合理地降低压缩机的运转频率,以便实现节能、降噪的目的。
优选地,在制冷模式下,例如空调系统的室内机(其通常被置于环境受调节空间内)内的换热器通常充当蒸发器,并且在制冷模式下一般基于蒸发器的蒸发温度来控制空调系统。因此,针对制冷模式,设置基础目标蒸发温度和比基础目标蒸发温度高不同温度值的多个偏差目标蒸发温度。
优选地,在制热模式下,例如空调系统的室内机内的换热器通常充当冷凝器,并且在制热模式下一般基于冷凝器的冷凝温度来控制空调系统。因此,针对制热模式,设置基础目标冷凝温度和比基础目标冷凝温度低不同温度值的多个偏差目标冷凝温度。
优选地,当实时运行蒸发温度比基础目标蒸发温度低时或者当实时运行冷凝温度比基础目标冷凝温度高时,这表明空调系统或其它制冷系统还未进入稳定运行状态,因此对压缩机采用持续降频的控制方法(例如以预定降频速度降低压缩机的运行频率),并且每经过第二或第三预定时间段就重新比较实时运行蒸发温度与基础目标蒸发温度或者实时运行冷凝温度与基础目标冷凝温度,直到实时运行蒸发温度大于等于基础目标蒸发温度或者实时运行冷凝温度小于等于基础目标冷凝温度。
附图说明
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式,附图中:
图1是本发明压缩机运行频率的控制方法的流程图;
图2是本发明压缩机运行频率的控制方法的第一实施例的示意图;
图3是本发明压缩机运行频率的控制方法的第二实施例的示意图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是,这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理,并非旨在限制本发明的保护范围。
为了解决现有压缩机在高频率下不够节能和噪音比较高的技术问题,本发明提供一种压缩机运行频率的控制方法,该控制方法包括:设置基础目标温度和与基础目标温度相差不同温度值的多个偏差目标温度,并且基于基础目标温度和多个偏差目标温度形成多个目标温度区间;确定对应基础目标温度的目标运行频率,并且设置对应每个目标温度区间的比目标运行频率低预定值的设定运行频率;测量实时运行温度,并且选择实时运行温度所落入的目标温度区间;以对应所选择的目标温度区间的设定运行频率驱动压缩机并且持续第一预定时间段,在第一预定时间段后重新实施测量实时运行温度的步骤。这种控制方法基于基础目标控制温度和对应的目标运行频率,在不同的目标温度区间,通过适当地降低压缩机的运行频率,即以比目标运行频率低预定值的设定运行频率驱动压缩机,不仅能够维持例如结合了压缩机的空调系统或其它制冷系统的制冷或制热效果,而且实现了节能、减噪的目的。
在本文中所提及的压缩机可以是具有变频功能的任何合适类似的压缩机,包括但不限于离心压缩机、涡旋压缩机等。空调系统可以是一体式空调、分体式空调、多联机式空调、或者其它类型的空调系统。空调系统可以选择成只具有制冷模式,也可以具有制冷和制热两种模式(例如热泵式空调系统)。
图1示出了本发明压缩机运行频率的控制方法的流程图。如图1所示,该控制方法包括步骤S1、S2、S3、和S4。在步骤S1中,针对结合在空调系统中的压缩机,该控制方法为空调系统设置基础目标温度和与基础目标温度相差不同温度值的多个偏差目标温度,并且基于基础目标温度和多个偏差目标温度形成多个目标温度区间。基础目标温度一般根据空调系统的实际负荷需求确定。在一种或多种实施例中,基础目标温度可以是基础目标蒸发温度或者基础目标冷凝温度。例如,针对空调系统的制冷模式,基础目标温度可以采用基础目标蒸发温度,而针对空调系统的制热模式,基础目标温度可以采用基础目标冷凝温度。在一种或多种实施例中,多个偏差目标温度可以为两个、三个、四个、或更多个,以便满足空调系统的实际需求。替代地,在其它实施例中,压缩机可以结合到其它制冷系统中,例如冷柜等。
当基础目标温度为基础目标蒸发温度时,多个偏差目标温度选择成分别比基础目标蒸发温度大不同温度值的偏差目标蒸发温度。可选地,在基础目标蒸发温度与相邻的最小偏差目标蒸发温度之间以及在多个偏差目标蒸发温度的相邻偏差目标蒸发温度之间相差相同的温度值,例如1℃。替代地,在其它实施例中,在基础目标蒸发温度与相邻的最小偏差目标蒸发温度之间以及在多个偏差目标蒸发温度的相邻偏差目标蒸发温度之间相差的温度值也可以采用1℃以外的值。多个目标蒸发温度区间不仅包括形成在基础目标蒸发温度与相邻的最小偏差目标蒸发温度之间和在多个偏差目标蒸发温度的相邻偏差目标蒸发温度之间的温度区间,并且还包括大于最大偏差目标蒸发温度的温度区间。因此,当偏差目标蒸发温度为三个时,可以形成四个目标蒸发温度区间。当偏差目标蒸发温度为四个时,则可以形成五个目标蒸发温度区间。
当基础目标温度为基础目标冷凝温度时,多个偏差目标温度选择成分别比基础目标冷凝温度小不同温度值的偏差目标冷凝温度。可选地,在基础目标冷凝温度与相邻的最大偏差目标冷凝温度之间以及在多个偏差目标冷凝温度的相邻偏差目标冷凝温度之间相差相同的温度值,例如2℃。替代地,在其它实施例中,在基础目标冷凝温度与相邻的最大偏差目标冷凝温度之间以及在多个偏差目标冷凝温度的相邻偏差目标冷凝温度之间相差的温度值也可以采用2℃以外的值。多个目标冷凝温度区间不仅包括形成在基础目标冷凝温度与相邻的最大偏差目标冷凝温度之间和在多个偏差目标冷凝温度的相邻偏差目标冷凝温度之间的温度区间,并且还包括小于最小偏差目标冷凝温度的温度区间。因此,当偏差目标冷凝温度为三个时,可以形成四个目标冷凝温度区间。当偏差目标冷凝温度为四个时,则可以形成五个目标冷凝温度区间。
基于步骤S1中设置的基础目标温度和多个目标温度区间,本发明的控制方法在步骤S2中就可以确定对应基础目标温度的目标运行频率,并且设置对应每个目标温度区间的比目标运行频率低预定值的设定运行频率。在一种或多种实施例中,目标温度区间越靠近基础目标温度,对应目标温度区间的设定运行频率比目标运行频率低的预定值越大。
例如,如图2所示,在一种或多种实施例中,基础目标温度采用基础目标蒸发温度Te并且偏差目标蒸发温度为三个:Te+1℃,Te+2℃,和Te+3℃。基于基础目标蒸发温度Te和三个偏差目标蒸发温度,形成四个目标蒸发温度区间:大于基础目标蒸发温度Te并且小于等于相邻的最小偏差目标蒸发温度Te+1℃的第一目标蒸发温度区间I;大于最小偏差目标蒸发温度Te+1℃并且小于等于中间偏差目标蒸发温度Te+2℃之间的第二目标蒸发温度区间II;大于中间偏差目标蒸发温度Te+2℃并且小于等于最大偏差目标蒸发温度Te+3℃的第三目标蒸发温度区间III;大于最大偏差目标蒸发温度Te+3℃的第四目标蒸发温度区间IV。基础目标蒸发温度Te所对应的目标运行频率为Fe。对应第一目标蒸发温度区间I的第一设定运行频率Fse1设为Fe-12Hz;对应第二目标蒸发温度区间II的第二设定运行频率Fse2设为Fe-8Hz;对应第三目标蒸发温度区间III的第三设定运行频率Fse3设为Fe-4Hz;对应第四目标蒸发温度区间IV的第四设定运行频率Fse4设为Fe-0Hz。因此,第一、第二、第三和第四设定运行频率Fse1、Fse2、Fse3和Fse4依次可比目标运行频率Fe低12Hz、8Hz、4Hz、和0Hz。替代,在其它实施例中,对应每个目标蒸发温度区间的设定运行频率可比目标运行频率低不同于上述频率值的其它合适频率值。
例如,如图3所示,在一种或多种实施例中,基础目标温度采用基础目标冷凝温度Tc并且偏差目标冷凝温度也为三个:Tc-2℃,Tc-4℃,和Tc-6℃。基于基础目标冷凝温度Tc和三个偏差目标冷凝温度,形成四个目标冷凝温度区间:小于基础目标冷凝温度Tc并且大于等于相邻的最大偏差目标冷凝温度Tc-2℃的第一目标冷凝温度区间I;小于最大偏差目标冷凝温度Tc-2℃并且大于等于中间偏差目标冷凝温度Tc-4℃的第二目标冷凝温度区间II;小于中间偏差目标冷凝温度Tc-4℃并且大于等于最小偏差目标冷凝温度Tc-6℃的第三目标冷凝温度区间III;小于最小偏差目标冷凝温度Tc-6℃的第四目标冷凝温度区间IV。基础目标冷凝温度Tc所对应的目标运行频率为Fc。对应第一目标冷凝温度区间I的第一设定运行频率Fce1设为Fc-12Hz;对应第二目标冷凝温度区间II的第二设定运行频率Fce2设为Fc-8Hz;对应第三目标冷凝温度区间III的第三设定运行频率Fce3设为Fc-4Hz;对应第四目标冷凝温度区间IV的第四设定运行频率Fce4设为Fc-0Hz。因此,第一、第二、第三和第四设定运行频率Fce1、Fce2、Fce3和Fce4依次可比目标运行频率Fc低12Hz、8Hz、4Hz、和0Hz。替代,在其它实施例中,对应每个目标冷凝温度区间的设定运行频率可比目标运行频率低不同于上述频率值的其它合适频率值。
设置好对应每个目标温度区间的设定运行频率后,本发明的控制方法前进到步骤S3,测量空调系统的实时运行温度,并且选择实时运行温度所落入的目标温度区间。需要指出的是,本发明的控制方法通常需要等待空调系统开机运行达到稳定状态后才开始实施,例如在空调系统开机后等待30分钟或其它合适的时间后再实施。因此,如果实时运行温度没有落入设定的目标温度区间,例如实时运行蒸发温度低于基础目标蒸发温度或者实时运行冷凝温度高于基础目标冷凝温度,这说明空调系统还未达到稳定状态。在一种或多种实施例中,当本发明的控制方法确定空调系统的运行还未达到稳定状态时,就以预定的降频速度(例如1Hz/5秒或其它合适的速度)持续降低压缩机的运行频率,并且每经过一个预定时间段对空调系统是否进入稳定状态进行一次判断。例如,当基础目标温度为基础目标蒸发温度时,如果实时运行蒸发温度低于基础目标蒸发温度,该控制方法就以预定的降频速度(例如1Hz/5秒或其它合适的速度)持续降低压缩机的运行频率,并且每经过例如3分钟或其它合适的时间对实时运行蒸发温度是否小于基础目标蒸发温度进行一次判断,直到实时运行蒸发温度大于等于基础目标蒸发温度。在实时运行蒸发温度大于等于基础目标蒸发温度的情况下,再判断实时运行蒸发温度落入哪个目标蒸发温度区间。类似地,当基础目标温度为基础目标冷凝温度时,如果实时运行冷凝温度高于基础目标冷凝温度,该控制方法就以预定的降频速度(例如1Hz/5秒或其它合适的速度)持续降低压缩机的运行频率,并且每经过例如3分钟或其它合适的时间对实时运行冷凝温度是否大于基础目标冷凝温度进行一次判断,直到实时运行冷凝温度小于等于基础目标冷凝温度。在实时运行冷凝温度小于等于基础目标冷凝温度的情况下,再判断实时运行冷凝温度落入哪个目标冷凝温度区间。
确定实时运行温度所落入的目标温度区间后,本发明的控制方法前进到步骤S4,以对应所选择的目标温度区间的设定运行频率驱动压缩机并且持续第一预定时间段,在第一预定时间段后重新实施测量空调系统的实时运行温度的步骤。例如,参考图2,在基础目标温度为基础目标蒸发温度的情况下,如果实时运行蒸发温度落入第一目标蒸发温度区间I,就以第一设定运行频率Fe-12Hz驱动压缩机并且持续例如15分钟或其它合适的时间段。如果实时运行蒸发温度落入第二目标蒸发温度区间II,就以第二设定运行频率Fe-8Hz驱动压缩机并且持续例如15分钟或其它合适的时间段。如果实时运行蒸发温度落入第三目标蒸发温度区间III,就以第三设定运行频率Fe-4Hz驱动压缩机并且持续例如15分钟或其它合适的时间段。如果实时运行蒸发温度落入第四目标蒸发温度区间IV,就以第四设定运行频率Fe-0Hz(即Fe)驱动压缩机并且持续例如15分钟或其它合适的时间段。以任一个设定运行频率驱动压缩机经过例如15分钟或其它合适的时间段后,该控制方法重新测量空调系统的实时运行蒸发温度并基于该重新测量的实时运行蒸发温度重复实施本发明的控制方法的上述关联步骤。类似地,参考图3,在基础目标温度为基础目标冷凝温度的情况下,如果实时运行冷凝温度落入第一目标冷凝温度区间I,就以第一设定运行频率Fc-12Hz驱动压缩机并且持续例如15分钟或其它合适的时间段。如果实时运行冷凝温度落入第二目标冷凝温度区间II,就以第二设定运行频率Fc-8Hz驱动压缩机并且持续例如15分钟或其它合适的时间段。如果实时运行冷凝温度落入第三目标冷凝温度区间III,就以第三设定运行频率Fc-4Hz驱动压缩机并且持续例如15分钟或其它合适的时间段。如果实时运行冷凝温度落入第四目标冷凝温度区间IV,就以第四设定运行频率Fc-0Hz(即Fc)驱动压缩机并且持续例如15分钟或其它合适的时间段。以任一个设定运行频率驱动压缩机经过例如15分钟或其它合适的时间段后,该控制方法重新测量空调系统的实时运行冷凝温度并基于该重新测量的实时运行冷凝温度重复实施本发明的控制方法的上述关联步骤。
在本发明的控制方法的实施过程中,当基础目标温度例如因为空调系统的负荷需求的变化而改变为新的基础目标温度时,如果以某个设定运行频率驱动压缩机还未达到预先设定的第一时间段,该控制方法需要等待直到第一时间段得到满足后再基于新的基础目标温度和对应的新的目标温度区间控制压缩机的运行频率。
表一:
上表一显示了一种使用了本发明压缩机运行频率的控制方法的空调系统示例的测试结果。在该示例中,空调系统的额定制冷量为20kw,并且在名义制冷工况下得到上述测试结果。如上表一所示,在制冷量从20149小幅减到18960的情况下,空调系统的能力衰减变化很小,但是压缩机的功率和噪音却得到明显的改善。因此,本发明的压缩机运行频率的控制方法能够帮助空调系统实现节能、降噪的目的。
至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。