CN203163155U - 空调室外风机的控制电路及空调器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种空调室外风机的控制电路，包括：室外环境温度检测单元，在空调器室外风机运转时检测室外环境温度值；冷凝器管温检测单元，在空调器室外风机运转时检测室外冷凝器盘管温度值；主控制单元，根据室外环境温度值确定室外风机转速的调节区间，并确定室外风机在调节区间中的初始档位值，根据室外冷凝器盘管温度值与预设的参考温度进行比较，确定室外风机在调节区间内的转速调整档位值，根据初始档位值或调整档位值输出对应的转速指令到风机驱动单元；风机驱动单元，根据所述控制指令驱动室外风机负载，以调整室外风机按对应转速运行。本实用新型还提供一种具有上述控制电路的空调。本实用新型成本低，系统更加稳定。
Description
技术领域
本实用新型涉及空调器技术领域，特别涉及一种空调室外风机的控制电路和空调器。
背景技术
众所周知，大型通讯机房、配电房或电子设备车间这些场所内的设备或机器在运行过程中会不断地发热，有可能导致设备和元器件温度升高，进而缩短设备或机器的寿命，还有类似俄罗斯地区、南非地区、中国北方地区寒冷冬季开放暖气造成房间温度太高令人感觉不舒适，因此有必要在这种低温环境下采用空调器对设备或空间进行温度调节。即使当室外环境温度很低时，也需要空调器去制冷以降低设备或机器的温度，从而延长设备或机器的使用寿命。但普通的空调器的控制电路在低温环境下制冷时，容易导致蒸发器结霜和结冰，防冻结保护功能频繁启停，导致空调器不能正常输出所需要的制冷量，不能满足这些特殊场所的需要。虽然市场上出现一些低温空调器装置，但这些空调器装置的控制逻辑比较简单及控制方法比较粗糙，在低温制冷时会频繁的启停，导致制冷效果不好，不能更好的满足客户在低温环境下制冷需求。
中国专利公开号为CN 201145378 Y ，名称为“定频空调的风机转速控制模块”的专利公开了一种室外风机转速控制装置，该方案中通过温度传感器获取冷媒温度去调节风机转速，使得冷媒温度随风机转速的变化一直变化，使得冷媒温度和风机转速稳定的时间很长，且不容易稳定。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种空调室外风机的控制电路，旨在有效解决目前的空调器装置在低温环境下制冷运行时频繁的启停，导致制冷效果不好，不能更好的满足客户在低温环境下制冷需求。
为了实现实用新型目的，本实用新型提供一种空调室外风机的控制电路，其包括：
室外环境温度检测单元，用于在空调器室外风机运转时检测室外环境温度值TempX；
冷凝器管温检测单元，用于在空调器室外风机运转时检测室外冷凝器盘管温度值TempY；
主控制单元，根据室外环境温度值TempX确定室外风机转速的调节区间，并确定室外风机在调节区间中的初始档位值N1，根据室外冷凝器盘管温度值TempY与预设的参考温度Temp1和Temp2进行比较，确定室外风机在调节区间内的转速调整档位值N2，根据初始档位值N1或调整档位值N2输出对应的转速指令到风机驱动单元；
风机驱动单元，用于根据所述控制指令驱动室外风机负载，以调整室外风机按对应的转速运行。
优选地，所述主控制单元还用于控制空调室外风机在启动时，在检测TempX前，以预设转速运行一预设时间T1，其取值范围为5-60秒。
优选地，所述主控制单元还用于控制空调室外风机在检测TempY之前以当前档位转速运行一预设时间T2，其取值范围为5-60秒。
优选地，所述Temp1值的范围为:15℃-50℃,Temp2值的范围为: 15℃-50℃,且Temp2>Temp1。
优选地，Temp1值和Temp2值的取值范围为5℃≤ Temp2-Temp1≤20℃;
优选地，上述空调室外风机的控制电路，还包括：
四通阀工作状态检测单元，用以检测空调器四通阀的工作状态以确定空调器的工作模式。
本实用新型还提供一种空调器，包括室外机冷凝器、室外风机，其还包括空调室外风机的控制电路。该空调室外风机的控制电路包括：
室外环境温度检测单元，用于在空调器室外风机运转时检测室外环境温度值TempX；
冷凝器管温检测单元，用于在空调器室外风机运转时检测室外冷凝器盘管温度值TempY；
主控制单元，根据室外环境温度值TempX确定室外风机转速的调节区间，并确定室外风机在调节区间中的初始档位值N1，根据室外冷凝器盘管温度值TempY与预设的参考温度Temp1和Temp2进行比较，确定室外风机在调节区间内的转速调整档位值N2，根据初始档位值N1或调整档位值N2输出对应的转速指令到风机驱动单元；
风机驱动单元，用于根据所述控制指令驱动室外风机负载，以调整室外风机按对应的转速运行。
本实用新型空调室外风机的控制电路通过检测外部环境温度和室外冷凝器的管温，控制室外风机转速以调整空调器冷凝器的风量，进而实现在室外环境温度很低情况下的制冷需求，提升制冷效果并避免在低负荷制冷损坏压缩机，解决现有的空调器在低温制冷时所存在的制冷效果差且会损坏压缩机的问题。本实用新型可满足空调器在低温环境下正常使用，相比于其它的控制方法和调速装置，成本低，系统更加稳定，室外风量的调整平稳有序，室外风机的转速有序调整使得传感器的温度变化小而不会导致室外风机的转速聚变，可以实现室外环境温度从-20℃到55℃的超宽制冷范围。
本实用新型方案通过利用TempX获取室外风机转速的调节区间和转速初档值，再利用Temp Y对区间内的转速进行细调，达到快速调节室外风机转速的目的。
附图说明
图1为本实用新型一较佳实施例中空调室外风机的控制电路的结构示意图；
图2为本实用新型另一较佳实施例中空调室外风机的控制电路的结构示意图；
图3为本实用新型空调系统的原理图。
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型提供一种空调室外风机的控制电路，参照图1，本实用新型一实施例中，该空调室外风机的控制电路至少包括：
室外环境温度检测单元10，用于在空调器室外风机运转时检测室外环境温度值TempX；
冷凝器管温检测单元30，用于在空调器室外风机运转时检测室外冷凝器盘管温度值TempY；
主控制单元20，根据室外环境温度值TempX确定室外风机转速的调节区间，并确定室外风机在调节区间中的初始档位值N1，根据室外冷凝器盘管温度值TempY与预设的参考温度Temp1和Temp2进行比较，确定室外风机在调节区间内的转速调整档位值N2，根据初始档位值N1或调整档位值N2输出对应的转速指令到风机驱动单元；
风机驱动单元40，用于根据所述控制指令驱动室外风机负载，以调整室外风机按对应的转速运行。
参见图1所示，本实用新型实施例中，空调室外风机的控制电路还可包括过零信号检测单元50和室外风机负载单元60。其中，过零信号检测单元50的作用在于获取电源的过零触发时间，以便主控制单元20控制风机驱动单元40工作。室外环境温度检测单元10和冷凝器管温检测单元30可包括温度传感器。这些传感器依先后顺序获取到温度信号之后即发送至主控制单元20，以供主控制单元20判断是否需要调整室外风机的档位。主控制单元20根据室外环境温度检测单元10检测到的室外环境温度值确定室外风机在初次进入制冷模式时的风速档位值，并运行一个预设时间。在该预设时间过后，冷凝器管温检测单元30检测冷凝器盘管温度，并发送给主控制单元20，主控制单元20根据冷凝器管温检测单元30发送的温度信号判断室外冷凝器盘管温度是否在一个预设范围（例如＞33℃＜46℃）内，如果是，则保持室外风机档位不动，如果否，则产生控制指令，控制风机驱动单元40工作，由风机驱动单元40输出电压信号至室外风机负载单元，驱动室外风机负载单元60调整室外风机的档位。
本实用新型实施例通过利用TempX获取室外风机转速的调节区间和转速初档值，再利用Temp Y对区间内的转速进行细调，达到快速调节室外风机转速的目的。进而实现在室外环境温度很低情况下的制冷需求，提升制冷效果并避免在低负荷制冷损坏压缩机，解决现有的空调器在低温制冷时所存在的制冷效果差且会损坏压缩机的问题。本实用新型可满足空调器在低温环境下正常使用，相比于其它的控制方法和调速装置，成本低，系统更加稳定，室外风量的调整平稳有序，室外风机的转速有序调整使得传感器的温度变化小而不会导致室外风机的转速聚变，可以实现室外环境温度从-20℃到55℃的超宽制冷范围。
本实用新型实施例中，上述主控制单元20还用于控制空调室外风机在启动时，在检测TempX前，以预设转速运行一预设时间T1，其取值范围为5-60秒。空调室外风机在启动时，以预设转速运行一预设时间T1，其取值范围为5-60秒，让冷凝器充分换热后TempY趋于稳定。其预设转速可以选择为偏近最高档的转速或者最高档转速，其原则为在启动时顺畅运行起来，防止因低转速启动时风机电机电流过大而损坏电机。如前述实施例中风机档位共有15档，在本实施例中可以选择为第15档或者第13档、第14档等。
进一步的，主控制单元20还用于控制空调室外风机在检测TempY之前以当前档位转速运行一预设时间T2，其取值范围为5-60秒。这样可以让控制系统不断的重复检测，随着TempX，TempY的变化自动判断和调节档位，达到最佳的使用效果。
参见图2，本实用新型一较佳实施例中，空调室外风机的控制电路还可包括：跳线检测单元70，用以获取当前输入电源频率值，并确定当前机型值输出至主控制单元20，以便主控制单元20根据不同机型确定室外风机每个风速档位的不同室外风机转速值。
进一步的，在一实施方案中，上述空调室外风机的控制电路还包括：四通阀工作状态检测单元80，用以检测空调器四通阀的工作状态以确定空调器的工作模式，当空调器为制冷模式时才启用本实用新型所述室外风机控制方法，当为制热模式时，不启用本实用新型室外风机控制方法。由于设置有四通阀工作状态检测单元80，本实用新型空调室外风机的控制电路可根据空调器的工作模式进行工作，避免在制热模式下也对空调器进行上述控制，造成能源消耗。
更进一步的，上述空调室外风机的控制电路还可包括LED显示单元90，该LED显示单元90中设有LED灯，用以显示空调器在工作过程中的故障信息。由于设置有LED显示单元90，本实用新型空调室外风机的控制电路可显示故障信息，以便用户维护空调。
具体的，本实用新型实施例中，空调室外风机的控制电路的工作过程可包括：
首先，在室外风机开始启动时，跳线检测单元70获取当前输入电源频率值并确定当前空调器机型值。然后，四通阀工作状态检测单元80判断四通阀是否上电，如果是，则启动室外风机先全速运行预设时间间隔T1 50秒，让冷凝器充分换热后TempY趋于稳定，再通过室外环境温度检测单元10检测室外环境温度TempX，主控制单元20根据该室外环境温度TempX控制室外风机进入初始档位值N1。室外风机在初始档位运行一预设的时间间隔T2，此时计时判断单元50计时并判断是否达到预设时间间隔T2（预设的时间间隔可以设定为50秒，也根据不同的实际需要可以设置预设时间间隔为其他时间值），如果是，则冷凝器管温检测单元30检测室外冷凝器盘管温度值TempY，主控单元20比较室外冷凝器盘管温度值TempY和参考温度Temp1和Temp2，如果Temp1≤TempY≤Temp2，则主控制单元20对室外风机转速档位不做调整。如果TempY<Temp1时，则主控制单元20对室外风机档位降低一档，如果已经达到调节区间内的最低档位值不再调整。如果TempY>Temp1时，则主控制单元20对室外风机档位上升一档，如果已经达到调节区间内的最高档位值不再调整。主控单元20每次对室外风机档位进行调整后，室外风机以当前档位转速运行预设时间间隔T2 50秒，比较冷凝器盘管温度值TempY和参考温度Temp1和Temp2进行以上的判断来调整室外风机转速档位，让控制系统不断的重复检测，随着TempX，TempY的变化自动判断和调节档位，达到最佳的使用效果。
第一参考温度Temp1和第二参考温度Temp2大小关系为：Temp1<Temp2，且5℃≤ Temp2-Temp1≤20℃，避免这两个参考温度值不会因相差太小如2℃以下时引起对室外风机档位的频繁调整次数过多，或者两个参考温度相差太大时室外风机档位调整太少失去本实用新型的效果。在本实施例中，第一参考温度Temp1设为33℃，第二参考温度Temp2设为46℃；而在本实用新型其他实施例中，根据不同的实际需要可以设置Temp1和Temp2为其他温度值。 Temp1和Temp2，范围为15℃-50℃
室外机通过四通阀是否上电判断是否为制冷模式，当为制冷模式下启动本实用新型空调室外风机的控制电路，室外风机先全速运行50秒后根据室外环境温度值TempX进入初始档位。具体的，本实用新型一实施例中，初始档位规则如下表1所示：
表1
由表1可知，当TempX越高时，室外风机的初始档位值越大，如7℃≤TempX＜11℃时，室外风机初始档位值是7，当11℃≤TempX＜15℃时，室外风机的初始档位值是9。当TempX越低时，室外风机的初始档位值越小，如-8℃≤TempX ＜-2℃时，室外风机初始档位值是4,当-13℃≤TempX ＜-8℃时，室外风机的初始档位值是3。
运行50秒的全速风档后，室外风机转速将按照室外环境温度值TempX，首次进入初始风档，之后再根据冷凝器盘管温度值TempY的变化作出调整。
本实用新型一实施例中，可根据室外环境温度设置调整区间，在获取到室外冷凝器盘管温度值TempY和室外环境温度值TempX后，根据室外环境温度值TempX所处的区间每隔50秒通过比较室外冷凝器盘管温度值TempY与第一参考温度Temp1 33℃和第二参考温度Temp2 46℃的大小调整室外风机档位。参见下表2，室外风机的档位和环境区间的对应关系可以是：
1）判断TempY温度，当 TempY满足33℃≤TempY≤46℃，室外风机就不调整风档，稳定运行。
2）不满足的时候只能在TempX区间对应的档数选择上升或下降，转速档位变化时只能逐级上升或逐级下降。
3）如果TempY温度升高超过此范围，则风档升高，直到升高到此室外环境温度值TempX档位调节区间内的档位最大值不做调整；如果TempY温度降低低于此范围，则风速档位降低，直到降低到此档位调节区间内的档位最小值不做调整。
如室外环境温度值TempX为2℃时由表1可知处于-2℃≤TempX＜3℃对应的区间，室外风机的初始档位值是5，由表2可知处于-2℃≤TempX＜3℃对应的区间，室外风机在此区间内的档位值有3/4/5/6/7/8，每隔50秒检测一次冷凝器盘管温度值TempY，如果33℃≤TempY≤46℃，则风速维持第5档不变。如果TempY<33℃，则室外风机下降一档到4，如果已经下降到此区间内的最低档3，则室外风机档位不再下降。如果TempY>46℃，则室外风机上升一档到6，如果已经上升到此区间内的最高档8，则室外风机档位不再上升。
表2
从表1和表2可以看出，室外风机的初始档位值位于对应的调节区间内的中间档位值或偏近中间档位，这样室外风机通过室外环境温度值TempX进入了初始档位值，再根据冷凝器盘管温度值TempY温度值进行调节区间内档位调整时，可以快速的在区间内调整到目标档位值。如在表1中当-13℃≤TempX ＜-8℃时确定的初始档位值是3，在表4中根据-13℃≤TempX ＜-8℃确定在此区间中的调节档位档位值为1/2/3/4/5，由表1和表2可以看出，当-13℃≤TempX ＜-8℃时确定的初始档位值3，处于由表4根据-13℃≤TempX ＜-8℃确定调节档位值1/2/3/4/5中的中间档位值，然后根据TempY温度值可以快速的向低档位调整到2档或1档，或者向高档位调整到4档或5档。
在本实用新型实施例中，当空调器接收到关机信号关机或断电时，则上述控制电路的控制进程也随之结束。
本实用新型所述的室外风机电机可以是交流电机，也可以是直流电机。当室外风机电机是交流电机时，电机驱动单元可以通过调节交流电机输入电压的方式调整电机的转速到以上描述中室外风机档位对应的转速值；当室外风机电机是直流电机时，电机驱动单元可以通过调整控制直流电机的PWM(脉宽调制)的方式来方便调整直流电机转速，能方便的将直流电机的转速调整到以上描述中室外风机档位对应的转速值。
本实用新型所述的风机档位范围为3-20档，优选为5-15档。在本实施例中总共有15档，档位值越大，对应的转速值越高。档位数值也可以根据空调实际运行情况确定为其他的数值，如5档、6档、20档等。每档的转速值可以根据空调的实际运行需求确定。本实施例中每档的室外风机转速值占室外风机最大转速的比例如下表：
| 室外风机档位 | 1档 | 2档 | 3档 | 4档 | 5档 | 6档 | 7档 | 8档 |
| 占最大转速比例 | 6% | 13% | 22% | 29% | 35% | 41% | 47% | 54% |
| 室外风机档位 | 9档 | 10档 | 11档 | 12档 | 13档 | 14档 | 15档 | |
| 占最大转速比例 | 60% | 70% | 75% | 80% | 85% | 90% | 95% |
本实用新型还提供一种空调，其至少包括室外机冷凝器、室外风机，还包括前述空调室外风机的控制电路。该控制电路的结构和工作原理可参见附图1、2及其对应的实施例，在此不作详述。由于具有前述空调室外风机的控制电路，本实用新型空调可满足空调器在低温环境下正常使用，相比于其它的控制方法和调速装置，成本低，系统更加稳定，室外风量的调整平稳有序，室外风机的转速有序调整使得传感器的温度变化小而不会导致室外风机的转速聚变，可以实现室外环境温度从-20℃到55℃的超宽制冷范围。
本实用新型还提供一种空调器，该空调器的原理图可在现有空调上增加控制器基于本实用新型的控制方法去实现低温制冷功能，有利于在原机型上进行升级改造。参见图5所示。图中空调系统包括依次相连的压缩机1，四通阀2，室外换热器4，室外风机3，室外机控制电路主板6，本实用新型所述的室外机控制电路板7，节流装置5，室内换热器9，室内风机8。室外机主板6和室外机控制电路板7可以对室外风机3的转速进行调节，从而调节室外换热器4的换热量。所述的室外机控制电路板7还包括室外环境温度检测单元71，室外换热器冷凝温度检测单元72。所述室外环境温度检测单元71去获取室外环境温度值TempX。所述室外换热器冷凝温度检测单元72获取冷凝器盘管温度TempY，安装在冷凝器上。
例如，如果需要在一款空调上增加低温制冷功能，在增加低温制冷功能以前，原空调的室外机控制电路主板6直接接室外风机控制线，输出风机驱动信号控制室外风机运行，此时就只需要将室外机控制电路主板6与室外机控制电路板7连接，室外机控制电路板7上的室外环境温度检测单元（室外环境温度感温包）71安装好放在冷凝器后面，将室外换热器冷凝温度检测单元（室外换热器冷凝温度感温包）72安装在冷凝器上，将室外风机控制线插到室外机控制电路板7上。室外机控制电路板7将根据本实用新型的技术方案去实现低温制冷功能，稳定快，所需时间短。
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种空调室外风机的控制电路，其特征在于，包括：
室外环境温度检测单元，用于在空调器室外风机运转时检测室外环境温度值TempX；
冷凝器管温检测单元，用于在空调器室外风机运转时检测室外冷凝器盘管温度值TempY；
主控制单元，根据室外环境温度值TempX确定室外风机转速的调节区间，并确定室外风机在调节区间中的初始档位值N1，根据室外冷凝器盘管温度值TempY与预设的参考温度Temp1和Temp2进行比较，确定室外风机在调节区间内的转速调整档位值N2，根据初始档位值N1或调整档位值N2输出对应的转速指令到风机驱动单元；
风机驱动单元，用于根据所述控制指令驱动室外风机负载，以调整室外风机按对应的转速运行。
2.如权利要求1所述的空调室外风机的控制电路，其特征在于，所述主控制单元还用于控制空调室外风机在启动时，在检测TempX前，以预设转速运行一预设时间T1，其取值范围为5-60秒。
3.如权利要求1所述的空调室外风机的控制电路，其特征在于，所述主控制单元还用于控制空调室外风机在检测TempY之前以当前档位转速运行一预设时间T2，其取值范围为5-60秒。
4.如权利要求1所述的空调室外风机的控制电路，其特征在于，所述Temp1值的范围为:15℃-50℃,Temp2值的范围为: 15℃-50℃,且Temp2>Temp1。
5.如权利要求4所述的室外风机控制电路，Temp1值和Temp2值，其特征在于，Temp1值和Temp2值取值范围为：5℃≤ Temp2-Temp1≤20℃。
6.如权利要求5所述的空调室外风机的控制电路，其特征在于，还包括：
四通阀工作状态检测单元，用以检测空调器四通阀的工作状态以确定空调器的工作模式。
7.一种空调器，包括室外机冷凝器、室外风机，其特征在于，还包括如权利要求1至6中任一项所述的空调室外风机的控制电路。
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