CN114087746B - 变频空调的控制方法、装置和变频空调 - Google Patents

Abstract

提供了一种变频空调的控制方法，包括：S1：实时采样交流输入电压信号以获得交流输入电压的有效值；S2：根据所述交流电压有效值和空调额定交流输入电压值计算电压调整系数；S3:根据电压调整系数对预先设定的过电流保护阈值进行调整；S4：实时采样整机电流信号，获得交流输入电流的有效值；S5:将实时检测到的交流输入电流的有效值与调整后的整机电流保护阈值进行比较，如果整机运行电流小于调整后的整机电流保护阈值，则执行步骤S1，否则执行步骤S6；S6：根据所述步骤S5的比较结果执行整机电流保护逻辑。本发明的方案利用现有硬件电路即可实现过功率控制，无需额外增加硬件电路，符合控制器精简电路结构、小型化发展的趋势，不增加额外成本。

Description

变频空调的控制方法、装置和变频空调

技术领域

本发明涉及变频空调领域，更具体地涉及变频空调的控制方法、装置和变频空调。

背景技术

通常变频空调控制器中具有功率因数校正(PFC)电路，用于抑制电流谐波，减少电网污染；此外，PFC电路还具有改善功率因数，升高和稳定直流母线电压及适应不同交流输入电压(如130V～300V)的作用如图2所示，PFC电路工作时需采样交流输入电压和输入电流，其中采样电流不仅用于PFC的实时控制，也用于整机过流保护，即通过电流采样值获得输入电流的有效值，当电流有效值大于等于预先设定的整机电流保护阈值时，控制压缩机降低运行频率，以减轻负荷，降低整机运行功率，防止整机电流过大，保证可靠性。

在现有的整机过流保护机制下，电流保护阈值一般是在额定交流输入电压(如220V)下确定的，一旦确定下来则是固定不变的，不会因为输入电压的不同而做区别，难以适应宽输入电压范围的要求；因此，有可能导致在电网电压较低(如130V)的时候，整机功率受到限制，空调制冷、制热能力打折扣；而在电网电压较高(如300V)、整机负荷较重的情况下，整机运行功率得不到有效控制，功率器件工作在高压、大电流的情况下发热比较严重，此时器件同时承受较大的电压、电流和温度应力，可靠性风险变高。

上述在背景部分公开的信息仅用于对本发明的背景做进一步的理解，因此它可以包含对于本领域普通技术人员已知的不构成现有技术的信息。

发明内容

本发明提供了一种变频空调的控制方法、装置和变频空调。本发明解决了现有的电流保护机制，难以满足空调器宽输入电压范围的应用场合的问题；本发明提出的一种空调控制方法和装置，可使空调器在宽输入电压范围下，实现过功率控制，做到全电压范围内过功率保护点一致(即最大输出功率一致，例如1.5P空调最大输出功率1650W)。

本发明的第一方面提供了一种变频空调的控制装置，包括：电压调整系数计算模块，根据交流输入电压交流输入电压有效值和空调额定的交流输入电压值计算电压调整系数；电流保护点调整模块，根据电压调整系数对预先设定的整机过流保护阈值进行调整；整机电流采集模块，用于实时检测空调外机控制器交流输入电流值，并根据所述交流输入电流值获取交流输入电流有效值；电流比较模块，将实时检测到的交流输入电流有效值与经过调整后的整机过流保护阈值进行比较，并将比较结果送入整机电流保护逻辑执行模块；整机电流保护逻辑执行模块，根据所述比较结果执行相应的整机电流保护逻辑。

根据本发明的一个实施例，还包括：交流电压采集模块，实时采样交流输入电压并获得交流输入电压的有效值。

根据本发明的一个实施例，还包括整机电流采集模块，用于实时检测空调外机控制器交流输入电流值，并根据所述交流输入电流值获取所述交流输入电流有效值。

根据本发明的一个实施例，所述电压调整系数K为：

其中，V_rms为实时采样获得的所述交流输入电压有效值，V_rat为空调器额定交流输入电压值。

根据本发明的一个实施例，其中，所述电流保护点调整模块按照下式来调整预先设定的整机过流保护阈值：

I_adjn＝K×I_ocn(n＝1,2,3)，其中，I_adj1为调整后的整机限频电流保护阈值；I_adj2为调整后的整机降频电流保护阈值；I_adj3为调整后的整机停机电流保护阈值；I_oc1为预先设定好的整机限频电流保护阈值；I_oc2为预先设定好的整机降频电流保护阈值；I_oc3为预先设定好的整机停机电流保护阈值。

根据本发明的一个实施例，其中，在根据所述压缩机的电流和转速对所述压缩机的直流母线电压的目标值进行调整中，所述压缩机电流的判断优先级高于转速的判断。

根据本发明的一个实施例，其中，在所述电流比较模块中，如果整机运行电流小于调整后的整机降频电流保护阈值I_adj1，保持所述空调正常运行，否则由整机电流保护逻辑执行模块执行相应的整机电流保护逻辑。

根据本发明的一个实施例，其中，所述整机电流保护逻辑执行模块还用于:当I_adj1≤I_rms<I_adj2时，限制空调压缩机的运行频率不再上升；当I_adj2≤I_rms<I_adj3时，执行降频逻辑以减轻空调负荷，并降低整机运行功率；当I_rms≥I_adj3时，控制压缩机停止运行；其中，其I_rms为中交流输入电流有效值，I_adj1为调整后的整机限频电流保护阈值；I_adj2为调整后的整机降频电流保护阈值；I_adj3为调整后的整机停机电流保护阈值。

本发明的第二方面提供了一种变频空调的控制方法，包括：S1：实时采样交流输入电压信号以获得交流输入电压的有效值；S2：根据所述交流电压有效值和空调额定交流输入电压值计算电压调整系数；S3:根据电压调整系数对预先设定的整机过流保护阈值进行调整；S4：实时采样整机电流信号，获得交流输入电流有效值；S5:将实时检测到的交流输入电流有效值与经过调整后的整机过流保护阈值进行比较，如果整机运行电流小于调整后的整机电流保护阈值，则执行步骤S1，否则执行步骤S6；S6：根据所述步骤S5的比较结果执行整机电流保护逻辑。

根据本发明的一个实施例，其中，在所述步骤S3中，按照下式来调整预先设定的整机过流保护阈值：

I_adjn＝K×I_ocn(n＝1,2,3)，其中，I_adj1为调整后的整机限频电流保护阈值；I_adj2为调整后的整机降频电流保护阈值；I_adj3为调整后的整机停机电流保护阈值；I_oc1为预先设定好的整机限频电流保护阈值；I_oc2为预先设定好的整机降频电流保护阈值；I_oc3为预先设定好的整机停机电流保护阈值。

根据本发明的一个实施例，其中，在所述步骤S5中，若I_rms<I_adj1则保持空调继续正常运行；否则执行相应的整机电流保护逻辑，其中I_rms为交流输入电流有效值，I_adj1为调整后的整机限频电流保护阈值。

根据本发明的一个实施例，其中，在所述步骤S6中,所述整机电流保护逻辑为：当I_adj1≤I_rms<I_adj2时，限制空调压缩机的运行频率不再上升；当I_adj2≤I_rms<I_adj3时，执行降频逻辑以减轻空调负荷，并降低整机运行功率；当I_rms≥I_adj3时，控制压缩机停止运行；其中，其I_rms为中交流输入电流有效值，I_adj1为调整后的整机限频电流保护阈值；I_adj2为调整后的整机降频电流保护阈值；I_adj3为调整后的整机停机电流保护阈值。

本发明的第三方面提供了一种变频空调，其包括上述的的变频空调的控制装置，或采用上述的变频空调的控制方法。

本发明提供的过功率控制方法，通过采样输入电压，根据输入电压的不同，调整过流保护点，实现全电压范围内过功率保护点一致；使得空调器在电压较低的时候，不再因电流保护点偏小而输出功率受限，空调能力不打折扣；尤其在电压较高的时候，调低电流保护点以限制最大输出功率，能有效防止功率器件同时承受较大的电压、电流和温度应力，提升产品可靠性。同时，本发明利用现有硬件电路即可实现过功率控制，无需额外增加硬件电路，符合控制器精简电路结构、小型化发展的趋势，不增加成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图进行简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明的示例性实施例的变频空调的控制装置组成框图。

图2是根据本发明的示例性的实施例的电压和电流采样电路图。

图3是根据本发明的示例性的实施例的变频空调的控制方法流程图。

具体实施例

如在本文中所使用的，词语“第一”、“第二”等可以用于描述本发明的示例性实施例中的元件。这些词语只用于区分一个元件与另一元件，并且对应元件的固有特征或顺序等不受该词语的限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术或科学术语)具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的含意相同的含意。如在常用词典中定义的那些术语被解释为具有与相关技术领域中的上下文含意相同的含意，而不被解释为具有理想或过于正式的含意，除非在本发明中被明确定义为具有这样的含意。

本领域的技术人员将理解的是，本文中描述的且在附图中说明的本发明的装置和方法是非限制性的示例性实施例，并且本发明的范围仅由权利要求书限定。结合一个示例性实施例所说明或描述的特征可与其他实施例的特征组合。这种修改和变化包括在本发明的范围内。

下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。在附图中，省略相关已知功能或配置的详细描述，以避免不必要地遮蔽本发明的技术要点。另外，通篇描述中，相同的附图标记始终指代相同的电路、模块或单元，并且为了简洁，省略对相同电路、模块或单元的重复描述。

此外，应当理解一个或多个以下方法或其方面可以通过至少一个控制单元或控制器执行。术语“控制单元”，“控制器”,“控制模块”或者“主控模块”可以指代包括存储器和处理器的硬件设备，术语“空调”可以指代类似于空调的设备。存储器或者计算机可读存储介质配置成存储程序指令，而处理器具体配置成执行程序指令以执行将在以下进一步描述的一个或更多进程。而且，应当理解，正如本领域普通技术人员将意识到的，以下方法可以通过包括处理器并结合一个或多个其他部件来执行。

本发明一种过功率控制方法，通过实时采样交流输入电压，计算交流输入电压相对空调器额定交流输入电压的电压调整系数，根据此电压调整系数实时调整电流保护点，实现全电压范围内变频控制器过功率保护点一致。

图1是根据本发明的示例性实施例的变频空调的控制装置组成框图。

如图1所示，本发明一种变频空调控制装置的系统组成框图，由硬件电路和软件算法来实现，包含交流输入电压采集模块、电压调整系数计算模块、电流保护点调整模块、整机电流采集模块、电流比较模块和整机电流保护逻辑执行模块六个组成部分。

图2是根据本发明的示例性的实施例的电压和电流采样电路图。

图2中各个符号代表的含义为：DB1：整流桥；D2：二极管；G1：IGBT；C2：电解电容；RL：电阻；IAC：电路连接符号，也表示交流输入电流采样值，主芯片通过采样该值获得整机交流输入电流有效值；VAC：电路连接符号，也表示交流输入电压采样值，主芯片通过采样该值获得交流输入电压的有效值；R8：电阻；R6：电阻；RS1：电阻(采样电阻)；R3：电阻；C3：电容；R4：电阻；C1：电容；ACL：电路连接符号，也表示交流电火线；ACN：电路连接符号，也表示交流电零线；D1：功率二极管；UI-B：运算放大器，放大倍数如10倍。

如图2所示，其中交流输入电压采集模块用于实时采集交流输入电压，获得交流输入电压的有效值。整流后的交流电压由R1和R2组成的分压电路分压，经R3和C3滤波及二极管D2箝位获得信号VAC，该信号送至控制器主芯片的A/D采样口，再由主芯片运算处理A/D采样值可获得交流输入电压的有效值V_rms。

根据本发明的一个或多个实施例，当设备(如空调)超出其所能承受的最大功率，则为过功率，与过电压，过电流类似；因功率是由电压和电流的乘积而得，因此控制其中某一个参数就可以实现对功率的控制，对于空调而言，输入电压是被动选择的，在某些应用场合中，电压波动范围也可能比较大，因此本发明通过调整电流保护阈值来实现过功率的控制。

如图3所示，电压调整系数计算模块根据如下式1计算出电压调整系数：

其中：

K：电压调整系数；

V_rms：实时采样获得的交流输入电压有效值；

V_rat：空调器额定交流输入电压值；

电流保护点调整模块根据电压调整系数对预先设定的整机过流保护阈值做相应调整，具体调整方式按如下式2：

I_adjn＝K×I_ocn(n＝1,2,3) 式2

其中：

I_adj1：调整后的整机限频电流保护阈值；

I_adj2：调整后的整机降频电流保护阈值；

I_adj3：调整后的整机停机电流保护阈值；

I_oc1：预先设定好的整机限频电流保护阈值；

I_oc2：预先设定好的整机降频电流保护阈值；

I_oc3：预先设定好的整机停机电流保护阈值；

根据本发明的一个或多个实施例，限频电流保护阈值，降频电流保护阈值和停机电流保护阈值是按一定梯度设置的三个电流保护值，其大小关系：限频值＜降频值＜停机值，当达到相应保护值时执行限制压缩机运行频率(频率不增长)或者降低压缩机运行频率或者压缩机停止运行，从而可以达到减小空调整机的负荷，降低运行功率的目的，根据本发明的一个或多个实施例，这三个值均需要按同一系数(即电压调整系数K)调整，调整时按式2进行调整。

具体地，以某1.5P空调为例，在额定220V交流输入电压下，其预先设定好的整机降频电流保护阈值I_oc2为7.5A，则其最大输出功率(过功率保护点)为1650W。各输入电压下按式1算得的电压调整系数K，按式2算得的调整后的整机降频电流保护阈值I_adj2和调整后的最大输出功率(过功率保护点)如下：

整机电流采集模块用于实时检测外机控制器交流输入电流值，获得交流输入电流有效值。如图2所示，采样电阻RS1将交流电流信号转换为电压信号，该电压信号经由电阻R4、R5、R6、R7和芯片U1-B组成的运算放大电路放大，再经R8和C4滤波处理获得信号IAC，该信号送至控制器主芯片的A/D采样口，主芯片实时处理A/D采样值可获得交流输入电流有效值I_rms。

电流比较模块由软件算法实现，将实时检测到的交流输入电流有效值I_rms与调整后的整机过流保护阈值I_adjn(n＝1,2,3)比较大小；。

整机电流保护逻辑执行模块根据电流比较模块的结果执行相应动作。具体地，当I_adj1≤I_rms<I_adj2时，限制压缩机的运行频率不再上升；当若I_rms<I_adj1则保持空调继续正常运行；否则执行相应的整机电流保护逻辑I_adj2≤I_rms<I_adj3时，执行降频逻辑(例如：按4Hz/s的速度降频，直到退出降频保护)，以减轻负荷，降低整机运行功率；当I_rms≥I_adj3时，控制压缩机停止运行。

图3是根据本发明的示例性的实施例的变频空调的控制方法流程图。

如图3所示，空调控制器主芯片启动运行后，

S1：实时采样交流输入电压信号以获得交流输入电压的有效值；

S2：根据所述交流电压有效值和空调额定交流输入电压值计算电压调整系数；

S3:根据电压调整系数对预先设定的整机过流保护阈值进行调整；

S4：实时采样整机电流信号，获得交流输入电流有效值；

S5:将实时检测到的交流输入电流有效值与调整后的整机过流保护阈值进行比较，如果整机运行电流小于调整后的整机过流保护阈值，则执行步骤S1，否则执行步骤S6；

S6：根据所述步骤S5的比较结果执行整机电流保护逻辑。

根据本发明的一个或多个实施例，其中所述电压调整系数K为：

其中，V_rms为实时采样获得的所述交流输入电压有效值，V_rat为空调器额定交流输入电压值。

根据本发明的一个或多个实施例，其中，在所述步骤S3中，按照下式来调整预先设定的整机过流保护阈值：

I_adjn＝K×I_ocn(n＝1,2,3)，

其中，I_adj1为调整后的整机限频电流保护阈值；I_adj2为调整后的整机降频电流保护阈值；I_adj3为调整后的整机停机电流保护阈值；I_oc1为预先设定好的整机限频电流保护阈值；I_oc2为预先设定好的整机降频电流保护阈值；I_oc3为预先设定好的整机停机电流保护阈值。

根据本发明的一个或多个实施例，在所述步骤S5中，

若I_rms<I_adj1则保持空调继续正常运行；否则执行相应的整机电流保护逻辑，其中I_rms为交流输入电流有效值，I_adj1为调整后的整机限频电流保护阈值。

根据本发明的一个或多个实施例，在所述步骤S6中,所述整机电流保护逻辑为：

当I_adj1≤I_rms<I_adj2时，限制空调压缩机的运行频率不再上升；

当I_adj2≤I_rms<I_adj3时，执行降频逻辑以减轻空调负荷，并降低整机运行功率；

当I_rms≥I_adj3时，控制压缩机停止运行；

其中，其I_rms为中交流输入电流有效值，I_adj1为调整后的整机限频电流保护阈值；I_adj2为调整后的整机降频电流保护阈值；I_adj3为调整后的整机停机电流保护阈值。

根据本发明的一个或多个实施例，电流保护点是由限频电流保护阈值、降频电流保护阈值和停机电流保护阈值组成，此三个值是由小到大，按一定的梯度设置的。若实时检测到的交流输入电流有效值I_rms<I_adj1(限频电流保护阈值)，则空调继续正常运行，若实时检测到的交流输入电流有效值I_rms≥I_adj1则做进一步的判断，看其具体属于哪个区间，当I_adj1≤I_rms<I_adj2时，限制空调压缩机的运行频率不再上升；当I_adj2≤I_rms<I_adj3时，执行降频逻辑以减轻空调负荷，降低整机运行功率；当I_rms≥I_adj3时，控制压缩机停止运行。

本发明还提供了一种变频空调，其包上述的变频空调的控制装置，或采用上述的变频空调的控制方法。

根据本发明的一个或多个实施例，本发明的方法中的控制逻辑可以使用存储在非暂时性计算机和/或机器可读介质(例如硬盘驱动器、闪存、只读存储器、光盘、数字多功能磁盘、高速缓存、随机存取存储器和/或任何其他存储设备或存储磁盘)上的编码的指令(例如，计算机和/或机器可读指令)来实现如本发明以上所述方案的处理，在非暂时性计算机和/或机器可读介质中存储任何时间期间(例如，延长的时间段、永久的、短暂的实例、临时缓存和/或信息高速缓存)的信息。如本文所使用的，术语“非暂时性计算机可读介质”被明确定义为包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘，并且排除传播信号并排除传输介质。

根据本发明的一个或多个实施例，本发明的方法或设备的控制电路、(控制逻辑、主控系统或控制模块)可以包含一个或多个处理器，也可以在内部包含有非暂时性计算机可读介质。具体地，在设备或装置中(主控系统或控制模块)可以包括微控制器MCU，其布置在空调中，用于自动实现本发明的操作和实施多种功能。用于实现本发明的方案的处理器可以诸如但不限于一个或多个单核或多核处理器。(一个或多个)处理器可包括通用处理器和专用处理器(例如，图形处理器、应用处理器等)的任何组合。处理器可与其耦接和/或可包括计存储器/存储装置，并且可被配置为执行存储在存储器/存储装置中的指令，以实现在本发明中控制器上运行的各种应用和/或操作系统。

作为本发明示例的上文涉及的附图和本发明的详细描述，用于解释本发明，但不限制权利要求中描述的本发明的含义或范围。因此，本领域技术人员可以很容易地从上面的描述中实现修改。此外，本领域技术人员可以删除一些本文描述的组成元件而不使性能劣化，或者可以添加其它的组成元件以提高性能。此外，本领域技术人员可以根据工艺或设备的环境来改变本文描述的方法的步骤的顺序。因此，本发明的范围不应该由上文描述的实施例来确定，而是由权利要求及其等同形式来确定。

尽管本发明结合目前被认为是可实现的实施例已经进行了描述，但是应当理解本发明并不限于所公开的实施例，而相反的，意在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同配置。

Claims (11)

1.一种变频空调的控制装置，包括：

电压调整系数计算模块，根据交流输入电压有效值和空调额定的交流输入电压有效值计算电压调整系数；

电流保护点调整模块，根据电压调整系数对预先设定的整机过流保护阈值进行调整；

整机电流采集模块，用于实时检测空调外机控制器交流输入电流值，并根据所述交流输入电流值获取交流输入电流有效值；

电流比较模块，将实时检测到的交流输入电流有效值与经过调整后的整机过流保护阈值进行比较，并将比较结果送入整机电流保护逻辑执行模块；

整机电流保护逻辑执行模块，根据所述比较结果执行相应的整机电流保护逻辑;

其中所述电压调整系数为空调器额定交流输入电压有效值与实时采样获得的所述交流输入电压有效值的比值。

2.根据权利要求1所述的装置，还包括：交流电压采集模块，实时采样交流输入电压并获得交流输入电压有效值。

3.根据权利要求1所述的装置，还包括整机电流采集模块，用于实时检测空调外机控制器交流输入电流值，并根据所述交流输入电流值获取所述交流输入电流有效值。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电流保护点调整模块按照下式来调整预先设定的整机过流保护阈值：

，

其中，K为电压调整系数；

为调整后的整机限频电流保护阈值；

为调整后的整机降频电流保护阈值；

为调整后的整机停机电流保护阈值；

为预先设定好的整机限频电流保护阈值；

为预先设定好的整机降频电流保护阈值；

为预先设定好的整机停机电流保护阈值。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，在所述电流比较模块中，如果整机运行电流小于调整后的整机限频电流保护阈值，保持所述空调正常运行，否则由整机电流保护逻辑执行模块执行相应的整机电流保护逻辑。

6.根据权利要求4所述的装置，其中，所述整机电流保护逻辑执行模块还用于:

当

时，限制空调压缩机的运行频率不再上升；

当

时，执行降频逻辑以减轻空调负荷，并降低整机运行功率；

当时，控制压缩机停止运行；

其中，其

为中交流输入电流有效值，

为调整后的整机限频电流保护阈值；

为调整后的整机降频电流保护阈值；

为调整后的整机停机电流保护阈值。

7.一种变频空调的控制方法，包括：

S1：实时采样交流输入电压信号以获得交流输入电压有效值；

S2：根据所述交流输入电压有效值和空调额定交流输入电压有效值计算电压调整系数；

S3: 根据电压调整系数对预先设定的整机过流保护阈值进行调整；

S4：实时采样整机电流信号，获得交流输入电流有效值；

S5:将实时检测到的交流输入电流有效值与经过调整后的整机过流保护阈值进行比较，如果整机运行电流小于调整后的整机电流保护阈值，则执行步骤S1，否则执行步骤S6；

S6：根据所述步骤S5的比较结果执行整机电流保护逻辑；

其中所述电压调整系数为空调器额定交流输入电压有效值与实时采样获得的所述交流输入电压有效值的比值。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述步骤S3中，按照下式来调整预先设定的整机过流保护阈值：

，

其中，K为电压调整系数；

为调整后的整机限频电流保护阈值；

为调整后的整机降频电流保护阈值；

为调整后的整机停机电流保护阈值；为预先设定好的整机限频电流保护阈值；

为预先设定好的整机降频电流保护阈值；

为预先设定好的整机停机电流保护阈值。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述步骤S5中，

若

则保持空调继续正常运行；否则执行相应的整机电流保护逻辑，其中

为交流输入电流有效值，

为调整后的整机限频电流保护阈值。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述步骤S6中, 所述整机电流保护逻辑为：

当时，限制空调压缩机的运行频率不再上升；

当

时，执行降频逻辑以减轻空调负荷，并降低整机运行功率；

当

时，控制压缩机停止运行；

其中，其

为中交流输入电流有效值，

为调整后的整机限频电流保护阈值；

为调整后的整机降频电流保护阈值；

为调整后的整机停机电流保护阈值。

11.一种变频空调，其包括权利要求1-6任一项所述的变频空调的控制装置，或采用权利要求7-10任一项所述的变频空调的控制方法。

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