CN115111826B - 一种电子膨胀阀控制方法、装置及空调系统 - Google Patents

一种电子膨胀阀控制方法、装置及空调系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电子膨胀阀控制方法、装置及空调系统，属于电子膨胀阀控制领域。本申请方案中不直接采用实际排气温度与目标排气温度进行然后比较调节电子膨胀阀的开度，而是先根据每个采样周期的实际排气温度计算得到等效排气温度，利用等效排气温度与目标排气温度大小关系调节电子膨胀阀的开度。等效排气温度是对实际排气温度的修正，以使等效排气温度能够真实的体现实际需要的运行情况，这样根据等效排气温度与目标排气温度大小关系调节电子膨胀阀的开度能够使电子膨胀阀调节速度快且不会因实际排气温度的波动而频繁调节，空调机组调节时间段内处于良好运行状态，提高了舒适和节能等性能。

Description

一种电子膨胀阀控制方法、装置及空调系统
技术领域
本发明涉及电子膨胀阀控制领域，特别地，涉及一种电子膨胀阀控制方法、装置及空调系统。
背景技术
随着经济水平的逐年提高，空调作为家电产品的一员，逐渐的走进千家万户，对空调的舒适性要求也是越来越高。空调的节流装置，对舒适性的控制越来越精细。电子膨胀阀因为调节灵活可控，已广泛应用于空调系统中。电子膨胀阀主要是用来调节冷媒的流量。目前的空调电子膨胀阀控制策略，是根据目标排气过热度与实际排气过热度来调节电子膨胀阀的开度，但是在实际过程中实际排气过热度波动频繁，导致电子膨胀阀调节调节频繁且相对滞后，造成空调机组在较长的调节时间段内处于不良运行状态，影响了舒适和节能等性能。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种电子膨胀阀控制方法、装置及空调系统，以解决因实际排气过热度波动频繁，现有的控制方法会导致电子膨胀阀调节调节频繁且相对滞后，造成空调机组在较长的调节时间段内处于不良运行状态，影响了舒适和节能等性能的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
第一方面，提供了一种电子膨胀阀控制方法，包括以下步骤：
当制冷系统运行稳定后，获取每个采样周期的实际排气温度；
根据所述实际排气温度计算得到等效排气温度；
根据等效排气温度与目标排气温度的大小关系调节所述电子膨胀阀的开度。
进一步地，所述根据所述实际排气温度计算得到等效排气温度，包括：
在直角坐标系上标明采样周期内每个时间点对应的实际排气温度，其中时间为x轴，实际排气温度为y轴，原点处对应所述采样周期的开始时间；
沿时间顺序依次连接每个点，绘制每个采样周期的时间-实际排气温度的曲线；
将所述曲线上采样周期结束时间对应的点与x轴上采样周期结束时间的点连接，以使连接线与所述曲线以及x轴和y轴共同构成封闭图形；
计算所述封闭图形的面积；
采用面积与所述封闭图形的面积相同的直角梯形等效替代所述封闭图形，所述直角梯形的高为x轴上的采样周期结束时间对应的点到原点的距离，所述直角梯形的一个底为y轴上采样周期开始时间对应的点到原点的距离；
计算得到所述直角梯形另一个底的值，将所述另一个底的值作为等效排气温度。
进一步地，所述根据等效排气温度与目标排气温度的大小关系调节所述电子膨胀阀的开度，包括：
当等效排气温度大于目标排气温度时，控制所述电子膨胀阀开度变大。
进一步地，所述根据等效排气温度与目标排气温度的大小关系调节所述电子膨胀阀的开度，包括：
当等效排气温度小于目标排气温度时，控制所述电子膨胀阀开度变小。
进一步地，所述根据等效排气温度与目标排气温度的大小关系调节所述电子膨胀阀的开度，包括：
当等效排气温度等于目标排气温度时，控制所述电子膨胀阀不变。
进一步地，还包括：
当制冷系统启动后，若压缩机运行时间等于预设运行时间或实际排气温度不小于预设排气温度时，判断所述制冷系统运行稳定。
进一步地，所述预设运行时间取值范围为不小于5min且不大于20min。
进一步地，所述预设排气温度取值范围为不小于40℃且不大于70℃。
进一步地，当制冷系统运行后，根据室内环境温度、室外环境温度和空调的压缩机运行频率计算得到所述电子膨胀阀的初始开度；
控制所述电子膨胀阀开度为初始开度。
第二方面，提供了一种电子膨胀阀控制装置，包括：
实际排气温度获取模块，用于当制冷系统运行稳定后，获取每个采样周期的实际排气温度；
等效排气温度计算模块，用于根据所述实际排气温度计算得到等效排气温度；
膨胀阀开度调节模块，用于根据等效排气温度与目标排气温度的大小关系调节所述电子膨胀阀的开度。
第三方面，提供一种空调系统，包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
所述处理器被配置为用于执行第一方面技术方案中任一项所述的方法。
有益效果：
本申请技术方案提供一种电子膨胀阀控制方法、装置及空调系统，当制冷系统运行稳定后，获取每个采样周期的实际排气温度，根据实际排气温度计算得到等效排气温度，根据等效排气温度与目标排气温度的大小关系调节电子膨胀阀的开度。本申请方案中不直接采用实际排气温度与目标排气温度进行然后比较调节电子膨胀阀的开度，而是先根据每个采样周期的实际排气温度计算得到等效排气温度，利用等效排气温度与目标排气温度大小关系调节电子膨胀阀的开度。等效排气温度是对实际排气温度的修正，以使等效排气温度能够真实的体现实际需要的运行情况，这样根据等效排气温度与目标排气温度大小关系调节电子膨胀阀的开度能够使电子膨胀阀调节速度快且不会因实际排气温度的波动而频繁调节，空调机组调节时间段内处于良好运行状态，提高了舒适和节能等性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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是本发明实施例提供的一种电子膨胀阀控制方法流程图；
图2是本发明实施例提供的一种等效排气温度计算示意图；
图3是现有控制方法与本发明实施例提供的控制方法的功率曲线图；
图4是现有控制方法与本发明实施例提供的控制方法的排气温度曲线图；
图5是现有控制方法与本发明实施例提供的控制方法的室内蒸发器中间温度曲线图；
图6是本发明实施例提供的一种电子膨胀阀控制装置结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细的描述说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。
第一实施例，参照图1，本发明实施例提供了一种电子膨胀阀控制方法，包括以下步骤：
S11：当制冷系统运行稳定后，获取每个采样周期的实际排气温度；
S12：根据实际排气温度计算得到等效排气温度；
S13：根据等效排气温度与目标排气温度的大小关系调节电子膨胀阀的开度。
本发明实施例提供的一种电子膨胀阀控制方法，当制冷系统运行稳定后，获取每个采样周期的实际排气温度，根据实际排气温度计算得到等效排气温度，根据等效排气温度与目标排气温度的大小关系调节电子膨胀阀的开度。本发明实施例提供的方案不直接采用实际排气温度与目标排气温度进行然后比较调节电子膨胀阀的开度，而是先根据每个采样周期的实际排气温度计算得到等效排气温度，利用等效排气温度与目标排气温度大小关系调节电子膨胀阀的开度。等效排气温度是对实际排气温度的修正，以使等效排气温度能够真实的体现实际需要的运行情况，这样根据等效排气温度与目标排气温度大小关系调节电子膨胀阀的开度能够使电子膨胀阀调节速度快且不会因实际排气温度的波动而频繁调节，空调机组调节时间段内处于良好运行状态，提高了舒适和节能等性能。
第二实施例，作为对第一实施例的补充，如图2所示，根据实际排气温度计算得到等效排气温度，包括：
在直角坐标系上标明采样周期内每个时间点(0、t1、t2和t3)对应的实际排气温度(T0、T1、T2和T3)，其中时间为x轴，实际排气温度为y轴，原点处对应采样周期的开始时间；即四个点坐标分别为(0，T0)、(t1，T1)、(t2，T2)和(t3，T3)
沿时间顺序依次连接每个点，绘制每个采样周期的时间-实际排气温度的曲线，
将曲线上采样周期结束时间对应的点即(t3，T3)与x轴上采样周期结束时间的点连接(t3,0)，以使连接线与曲线以及x轴和y轴共同构成封闭图形；
计算封闭图形的面积；示例性的，采用积分的方式计算面积。
采用面积与封闭图形的面积相同的直角梯形等效替代封闭图形，直角梯形的高为x轴上的采样周期结束时间对应的点即(t3,0)到原点即(0,0)的距离，直角梯形的一个底为y轴上采样周期开始时间对应的点即(0，T0)到原点即(0,0)的距离；保证面积相同是为了保证在同一采样周期内实际排气温度与等效排气温度做功相同，这样才能符合实际运行情况。坐标轴上等效的直接梯形与取消的起点(0，T0)相同，这样保证实际运行情况和等效运行情况的初始条件，在初始条件相同以及整体做功相同时，以直角梯形的斜边作为等效曲线，与实际曲线相比，更符合实际运行工况的排气温度变化情况，坐标轴上实际曲线有太多曲折，实际中可能实际排气温度变化频繁，若以实际排气温度与目标排气温度比较控制电子膨胀阀，电子膨胀阀调节频繁，且与实际运行情况不符。
计算得到直角梯形另一个底的值，将另一个底的值作为等效排气温度。即等效直接梯形斜边与另一个底边的交点的纵坐标作为等效排气温度。这样得到的等效温度更能体现采样周期中实际运行的趋势。
由于等效的直接梯形中面积确定，高确定，其中一个底的值确定，因此可以求得另一个底的值。
整体的控制流程如下：
初始开度控制：
空调开机运行时，检测室内环境温度T内、室外环境温度T外和空调的压缩机运行频率f，电子膨胀阀的初始开度由T内、T外、f组合控制。该控制方式为本领域常用技术手段，本申请未对其进行改进，在此不再详细说明。
压缩机运行tmin后或者排气温度≥T，判断制冷系统进行稳定运行状态，则进入电子膨胀阀精细调节过程；其中tmin压缩机预设运行时间，取值范围一般为不小于5min且不大于20min，根据实际需要在5min到20min之间任意取值，T代表预设实际排气温度，取值范围一般为不小于40℃且不大于70℃，即根据实际需要在40℃到70℃之间任意取值。
电子膨胀阀精细调节过程，包括步骤：
1)目标排气温度：在室内环境温度与室外环境温度变化较小的情况下，目标排气温度都是随压缩机运行频率线性变化的值，频率越高则目标排气越大，反之则越小。
2)等效排气温度：读取排气感温包值，并将采集到排气感温包值进行修正并得出等效排气温度，程序记忆并保存该值进行下一步的闭环控制。
3)闭环控制：根据等效排气温度-目标排气温度的差值范围，通过差值范围控制电子膨胀阀开度开大还是开小。等效排气温度-目标排气温度的差值与电子膨胀阀开度为线性增加关系，当等效排气温度-目标排气温度的差值大于0，说明排气温度较目标排气温度偏高，需要快速开大电子膨胀阀来降低排气温度，因此电子膨胀阀的开度就越大；同理，等效排气温度-目标排气温度的差值小于0，需要关小电子膨胀阀来提高排气温度，电子膨胀阀的开度就越小。具体的预先制定根据等效排气温度-目标排气温度的差值与电子膨胀阀开度调节大小的对应关系，根据对应关系确定排气温度。
4)目标排气温度和等效排气温度更新，每次电子膨胀阀开度按照闭环控制开度更新后，都会重新确定目标排气温度和等效排气温度，再通过重复上述步骤1)-3)使电子膨胀阀再次更新，依此循环下去。
使用某型号变频空调，分别使用传统电子膨胀阀调节方法和本专利发明的优化控制方法，从空调的运行功率、排气温度、室内蒸发器中间温度三个方面进行比较，其结果如图3、图4和图5所示：
从图3曲线可以看出，使用本方案的空调运行功率较原方案的更短时间趋于平稳并且最终功率消耗降低10％左右，有较好的节能改善。
从图4曲线可以看出，使用本方案的空调排气温度较原方案的更短时间趋于平稳并且最终排气温度更接近于目标排气温度，冷媒效果利用最大化。
从图5曲线可以看出，使用本方案的空调室内蒸发器中间温度较原方案的更低并且最终蒸发器中间温度维持在较低的区间，制冷效果更为明显。
因此本发明实施例提供的电子膨胀阀控制方法，通过对每个采样周期的实际排气温度变化的采集，使用等效排气温度与目标排气温度进行比较，然后根据比较结果进行电子膨胀阀开度控制，达到精准调节开度的效果。
第三实施例，本发明提供一种电子膨胀阀控制装置，如图6所示，包括：
初始开度确定模块61，用于当制冷系统运行后，根据室内环境温度、室外环境温度和空调的压缩机运行频率计算得到电子膨胀阀的初始开度；控制电子膨胀阀开度为初始开度。
实际排气温度获取模块62，用于当制冷系统运行稳定后，获取每个采样周期的实际排气温度；其中，当制冷系统启动后，若压缩机运行时间等于预设运行时间或实际排气温度不小于预设排气温度时，判断制冷系统运行稳定。实际中，预设运行时间取值范围为不小于5min且不大于20min。预设排气温度取值范围为不小于40℃且不大于70℃。
等效排气温度计算模块63，用于根据实际排气温度计算得到等效排气温度；具体地，等效排气温度计算模块63在直角坐标系上标明采样周期内每个时间点对应的实际排气温度，其中时间为x轴，实际排气温度为y轴，原点处对应采样周期的开始时间；沿时间顺序依次连接每个点，绘制每个采样周期的时间-实际排气温度的曲线，将曲线上采样周期结束时间对应的点与x轴上采样周期结束时间的点连接，以使连接线与曲线以及x轴和y轴共同构成封闭图形；计算封闭图形的面积；采用面积与封闭图形的面积相同的直角梯形等效替代封闭图形，直角梯形的高为x轴上的采样周期结束时间对应的点到原点的距离，直角梯形的一个底为y轴上采样周期开始时间对应的点到原点的距离；计算得到直角梯形另一个底的值，将另一个底的值作为等效排气温度。
膨胀阀开度调节模块64，用于根据等效排气温度与目标排气温度的大小关系调节电子膨胀阀的开度。具体地，当等效排气温度大于目标排气温度时，膨胀阀开度调节模块64控制电子膨胀阀开度变大。当等效排气温度小于目标排气温度时，膨胀阀开度调节模块64控制电子膨胀阀开度变小。当等效排气温度等于目标排气温度时，膨胀阀开度调节模块64控制电子膨胀阀不变。
本发明实施例提供的电子膨胀阀控制装置，当制冷系统运行后，初始开度确定模块根据室内环境温度、室外环境温度和空调的压缩机运行频率计算得到电子膨胀阀的初始开度，并控制电子膨胀阀开度为初始开度。当制冷系统运行稳定后，实际排气温度获取模块获取每个采样周期的实际排气温度；等效排气温度计算模块根据实际排气温度计算得到等效排气温度；膨胀阀开度调节模块根据等效排气温度与目标排气温度的大小关系调节电子膨胀阀的开度。本发明实施例提供的控制装置，不直接采用实际排气温度与目标排气温度进行然后比较调节电子膨胀阀的开度，而是先根据每个采样周期的实际排气温度计算得到等效排气温度，利用等效排气温度与目标排气温度大小关系调节电子膨胀阀的开度。等效排气温度是对实际排气温度的修正，以使等效排气温度能够真实的体现实际需要的运行情况，这样根据等效排气温度与目标排气温度大小关系调节电子膨胀阀的开度能够使电子膨胀阀调节速度快且不会因实际排气温度的波动而频繁调节，空调机组调节时间段内处于良好运行状态，提高了舒适和节能等性能。
第四实施例，本发明提供一种空调系统，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
处理器被配置为用于第一实施例或第二实施例提供的电子膨胀阀控制方法。
本发明实施例提供的空调系统，通过存储器存储处理器的可执行指令，当该可执行指令被处理器执行时，本发明实施例提供的空调系统能够不直接采用实际排气温度与目标排气温度进行然后比较调节电子膨胀阀的开度，而是先根据每个采样周期的实际排气温度计算得到等效排气温度，利用等效排气温度与目标排气温度大小关系调节电子膨胀阀的开度。等效排气温度是对实际排气温度的修正，以使等效排气温度能够真实的体现实际需要的运行情况，这样根据等效排气温度与目标排气温度大小关系调节电子膨胀阀的开度能够使电子膨胀阀调节速度快且不会因实际排气温度的波动而频繁调节，空调机组调节时间段内处于良好运行状态，提高了舒适和节能等性能。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电子膨胀阀控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
当制冷系统运行稳定后，获取每个采样周期的实际排气温度；
根据所述实际排气温度计算得到等效排气温度；
根据等效排气温度与目标排气温度的大小关系调节所述电子膨胀阀的开度；
所述根据所述实际排气温度计算得到等效排气温度，包括：
在直角坐标系上标明采样周期内每个时间点对应的实际排气温度，其中时间为x轴，实际排气温度为y轴，原点处对应所述采样周期的开始时间；
沿时间顺序依次连接每个点，绘制每个采样周期的时间-实际排气温度的曲线；
将所述曲线上采样周期结束时间对应的点与x轴上采样周期结束时间的点连接，以使连接线与所述曲线以及x轴和y轴共同构成封闭图形；
计算所述封闭图形的面积；
采用面积与所述封闭图形的面积相同的直角梯形等效替代所述封闭图形，所述直角梯形的高为x轴上的采样周期结束时间对应的点到原点的距离，所述直角梯形的一个底为y轴上采样周期开始时间对应的点到原点的距离；
计算得到所述直角梯形另一个底的值，将所述另一个底的值作为等效排气温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述根据等效排气温度与目标排气温度的大小关系调节所述电子膨胀阀的开度，包括：
当等效排气温度大于目标排气温度时，控制所述电子膨胀阀开度变大。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述根据等效排气温度与目标排气温度的大小关系调节所述电子膨胀阀的开度，包括：
当等效排气温度小于目标排气温度时，控制所述电子膨胀阀开度变小。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述根据等效排气温度与目标排气温度的大小关系调节所述电子膨胀阀的开度，包括：
当等效排气温度等于目标排气温度时，控制所述电子膨胀阀不变。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
当制冷系统启动后，若压缩机运行时间等于预设运行时间或实际排气温度不小于预设排气温度时，判断所述制冷系统运行稳定。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述预设运行时间取值范围为不小于5min且不大于20min。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述预设排气温度取值范围为不小于40℃且不大于70℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
当制冷系统运行后，根据室内环境温度、室外环境温度和空调的压缩机运行频率计算得到所述电子膨胀阀的初始开度；
控制所述电子膨胀阀开度为初始开度。
9.一种电子膨胀阀控制装置，其特征在于，包括：
实际排气温度获取模块，用于当制冷系统运行稳定后，获取每个采样周期的实际排气温度；
等效排气温度计算模块，用于根据所述实际排气温度计算得到等效排气温度；所述根据所述实际排气温度计算得到等效排气温度，包括：在直角坐标系上标明采样周期内每个时间点对应的实际排气温度，其中时间为x轴，实际排气温度为y轴，原点处对应所述采样周期的开始时间；沿时间顺序依次连接每个点，绘制每个采样周期的时间-实际排气温度的曲线；将所述曲线上采样周期结束时间对应的点与x轴上采样周期结束时间的点连接，以使连接线与所述曲线以及x轴和y轴共同构成封闭图形；计算所述封闭图形的面积；采用面积与所述封闭图形的面积相同的直角梯形等效替代所述封闭图形，所述直角梯形的高为x轴上的采样周期结束时间对应的点到原点的距离，所述直角梯形的一个底为y轴上采样周期开始时间对应的点到原点的距离；计算得到所述直角梯形另一个底的值，将所述另一个底的值作为等效排气温度；
膨胀阀开度调节模块，用于根据等效排气温度与目标排气温度的大小关系调节所述电子膨胀阀的开度。
10.一种空调系统，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
所述处理器被配置为用于执行权利要求1-8任一项所述的方法。
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