CN100462637C - 一种具有平缓用电高峰的节能空调控制装置 - Google Patents

Abstract

一种具有平缓用电高峰的节能空调控制装置，包括微处理器、室内温度传感器、空调室外机的电源开关动作控制电路、占空比控制器及用于存储ΔT与中断占空比对应表的存储模块，微处理器包括温度控制模块、当前温度读取模块、ΔT计算模块、供电中断周期设定模块、周期起始时间设定模块、室外机供电占空比计算模块。温度控制模块的输出连接空调室外机的“开/关”动作控制电路。室外机供电占空比计算模块的输出连接占空比控制器。本发明通过在原有的空调温控基础上追加空调附加控制部分，采用周期性供电中断的方式来控制空调的节能，用供电中断周期及周期起始时间设定模块，实现平均错开削峰法来平缓集中使用空调时的用电高峰。

Description

一种具有平缓用电高峰的节能空调控制装置

(一)技术领域

本发明涉及一种空调节能技术、计算机控制技术、电子技术以及通信技术在空调节电、节能管理上的应用。

(二)背景技术

近年来由于电力短缺，城市饱尝严重的电网掉电之苦。能源的耗尽影响着周围能源价格更高、而问题继续恶化的各个省，特别是沿海经济比较发达地区的企业正饱受着能源之苦，在电力短缺的时候，企业每周只能运行3到4天。制造业的发展再加上越来越多的人口使用空调，这双重因素促进了能源消费快速地增长，使能源问题变成了全国性乃至全球性的问题。目前我国的能源使用效率只是发达国家的1/3，大量的能源作为无用功被消耗着。能源问题已经成为制约我国经济发展的重大瓶颈。随着生活水平的提高越来越多的空调使用也正加剧着用电高峰时电力短缺的矛盾。由于空调用电的季节性、时段性和爆发性，有些电力专家将其称作是影响安全供电的“电网杀手”。

小空调已成为用电大户，对每户居民来说，这不是个大数字，但算算全国的空调，数字就大得惊人。中国制冷空调行业协会的统计数据表明，2003年我国每百户家庭空调装机量为61.79台，全国城市家庭约为1.2亿个，城市住宅房间空调拥有量为7400万台，空调电力需求约为7500万千瓦，约为2003年全国发电能力的20％左右。再加***空调的用电负荷，总计有12500万千瓦，占全国装机功率的33％。统计数据表明，华东电网2004年夏季高峰负荷中，空调降温负荷的比例已超过30％，北京、上海已超过40％，香港达到了60％。按每年静增1700万套空调计算，我国在2005年现在城市住宅房间空调拥有量将超过1亿台，如果假设每台空调每年使用的时间为500小时左右话，那么1亿台套空调平均每套1000瓦耗电量来保守计算，就家庭空调这一项就将消耗500*1*1000＝1000亿度电。由于空调用电的季节性、时段性和爆发性，加上空调负荷接近和超过整个电网负荷40％成为季节性的用电大户，而目前使用的调频空调又在用电高峰时增加了能耗，因此需要在空调的控制器中有一种技术来平缓用电高峰，这对电网安全非常重要。

在加热工况下，室内温度每降低1℃可节能5-10％；在冷却工况下，每升高1℃可节能10-20％。因此在空调***中引入热舒适指标控制，对于***的节能具有重要意义。目前火力发电每发1度电排放二氧化碳0.8-2.5公斤，在国际碳素市场上每吨二氧化碳减排配额的价格约为4美元，节约一度电，就相当于节约0.4公斤标准煤和4升的净水，还可减少大约0.27公斤的粉尘、0.8-2.5公斤的二氧化碳和0.037公斤的二氧化硫等排放。通过采用科学方法使用空调来达到节约用电不仅能为社会节约大量宝贵的能源，同时也大大减轻了环境的压力，意义重大。

(三)发明内容

为了克服已有技术中空调节能性差、耗电量大造成城市用电高峰电能短缺的不足，本发明提供一种节能性好，具有平缓用电高峰功能的节能空调控制装置。

本发明的技术方案是：

一种具有平缓用电高峰的节能空调控制装置，包括微处理器、用于检测室内温度的室内温度传感器、空调室外机的电源开关动作控制电路，所述空调室外机包括压缩机，所述的微处理器包括温度控制模块，所述的温度控制模块包括室内温度设置单元、温度比较单元，所述的室内温度传感器、室内温度设置单元的输出连接温度比较单元，所述的温度比较单元的输出连接空调室外机的“开/关”动作控制电路。

所述的空调控制装置还包括用于动态设定室外机的供电电源的占空比的占空比控制器及用于存储***所设定的温度值与室内温度值的差ΔT与中断占空比对应表的存储模块。

所述的微处理器还包括：

数据读取模块，用于读取室内温度传感器的数据；

ΔT计算模块，用于计算所设定的温度值与当前室内温度值的差；

供电中断周期设定模块，用于设定室外机的的供电周期；

周期起始时间设定模块，用于随机设定当前室外机供电电源的占空比供电周期的起始时间；

室外机供电占空比计算模块，用于根据ΔT、ΔT与中断占空比对应表，查表插值计算得到室外机供电占空比，所述的ΔT与占空比的对应表用下式(6)表示：

$\mathrm{rate}(\%)=\frac{t_{\mathrm{off}}}{t_{\mathrm{on}}+t_{\mathrm{off}}}*100=f_1\left(\mathrm{\ΔT}\right)$ 其中，当T_out-T_in≥8时，rate(％)＝85     (6)

其中，f₁表示了ΔT与中断占空比输出的函数关系，当***室外温度与室内温度值的差超过8℃时，占空比为85％；t_on为一个周期中“开”的状态延续时间；t_off为一个周期中“关”的状态延续时间，T_out为当前室外温度；T_in为当前室内温度；

所述的室外机供电占空比计算模块的输出连接占空比控制器。

所述的微处理器还包括节电率测量模块，用于根据室外机供电电源的供电情况、温度控制模块供电情况计算得到节电率，其算式为(3)、(4)：

$T_{\mathrm{two}-\mathrm{off}}=\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_{\mathrm{TC}-\mathrm{off}}$  当t＝t_off时            (3)；

$\mathrm{Arate}(\%)=\frac{\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_{\mathrm{off}}-T_{\mathrm{two}-\mathrm{off}}}{\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_{\mathrm{on}}+\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_{\mathrm{off}}}*100---\left(4\right);$

其中，Σt_TC-off为一个中断时间周期中由于温度控制模块所产生的“关”的状态延续时间总和，t_off为一个周期中温度控制模块的“关”的状态时间；Σt_off表示在一个周期中，温度控制模块控制下“关”的状态延续时间，Σ_ton表示在一个周期中，温度控制模块控制下“开”的状态延续时间，T_two-off表示在一个周期中，供电切断和温控起作用不通电同时发生的累计时间。

所述的空调控制装置还包括用于检测室外温度的室外温度数据采集器，室外温度数据采集器连接数据读取模块。

由空调控制装置控制的空调终端为多个，利用当前温度读取模块读取各个空调终端的温度传感器的当前温度，所述的室外机供电占空比计算模块的输出连接各个空调终端的占空比控制器。

所述的节电率测量模块的输出连接显示器。

所述的微处理器包括温度控制部分、空调附加控制部分，所述的温度控制部分是温度控制模块；所述的空调附加控制部分包括当前温度读取模块、△T计算模块、供电中断周期设定模块、周期起始时间设定模块、室外机供电占空比计算模块、节电率测量模块。

本发明的有益效果主要表现在：1、通过在原有的空调温控基础上追加空调附加控制部分，采用周期性供电中断的方式来控制空调的节能，用供电中断周期及周期起始时间设定模块，实现平均错开削峰法来平缓集中使用空调时的用电高峰；2、设有节电率测量模块并连接显示器，让用户了解实际节约的电能；3、办公大楼、工厂可以使用通讯接口连接远程电脑，远程电脑统一控制各空调的中断占空比、用供电中断周期及周期起始时间设定，平缓用电电能。

(四)附图说明

图1为目前空调以室温为作用点的温控原理图；

图2为具有平缓用电高峰的节能空调控制装置原理图；

图3为在空调致热工况时供电中断控制与实际节电率测量的原理图；

图4为在空调致冷工况时供电中断控制与实际节电率测量的原理图；

图5为一种能平缓用电高峰的节能空调控制装置的软硬件框图；

图6为中断占空比控制曲线图；

图7为供电中断占空比控制时实际节电率的计算示意图；

图8为某一地区夏季中某一天内的气温变化曲线图；

图9为用平均错开供电中断周期开始时间来平缓电网用电高峰示意图；

图10为一种计算机集中控制若干台空调的室外制冷主机的供电中断占空比的控制框图。

(五)具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

实施例一

参见图1-图8：一种具有平缓用电高峰的节能空调控制装置，包括微处理器、用于检测室内温度的室内温度传感器、空调室外机的电源开关动作控制电路，所述空调室外机包括压缩机，所述的微处理器包括温度控制部分，温度控制部分是温度控制模块，所述的温度控制模块包括室内温度设置单元、温度比较单元，所述的室内温度传感器、室内温度设置单元的输出连接温度比较单元，所述的温度比较单元的输出连接空调室外机的“开/关”动作控制电路。

所述的空调控制装置还包括用于动态设定室外机的供电电源的占空比的占空比控制器及用于存储***所设定的温度值与室内温度值的差△T与中断占空比对应表的存储模块。

所述的微处理器还包括空调附加控制部分：

数据读取模块，用于读取室内温度传感器的数据；

ΔT计算模块，用于计算所设定的温度值与当前室内温度值的差；

供电中断周期设定模块，用于设定室外机的的供电周期；

周期起始时间设定模块，用于随机设定当前室外机供电电源的占空比供电周期的起始时间；

室外机供电占空比计算模块，用于根据ΔT、ΔT与中断占空比对应表，查表插值计算得到室外机供电占空比，所述的ΔT与占空比的对应表用下式(6)表示：

$\mathrm{rate}(\%)=\frac{t_{\mathrm{off}}}{t_{\mathrm{on}}+t_{\mathrm{off}}}*100=f_1\left(\mathrm{\ΔT}\right)$ 其中，当T_out-T_in≥8时，rate(％)＝85     (6)

其中，f₁表示了ΔT与中断占空比输出的函数关系，当***室外温度与室内温度值的差超过8℃时，占空比为85％；t_on为一个周期中“开”的状态延续时间；t_off为一个周期中“关”的状态延续时间，T_out为当前室外温度；T_in为当前室内温度；

所述的室外机供电占空比计算模块的输出连接占空比控制器。

所述的空调控制装置还包括用于检测室外温度的室外温度数据采集器，室外温度数据采集器连接数据读取模块。

所述的微处理器还包括节电率测量模块，用于根据室外机供电电源的供电情况、温度控制模块供电情况计算得到节电率，节电率测量模块的输出连接显示器，其算式为(3)、(4)：

$T_{\mathrm{two}-\mathrm{off}}=\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_{\mathrm{TC}-\mathrm{off}}$ 当t＝t_off时       (3)

$\mathrm{Arate}(\%)=\frac{\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_{\mathrm{off}}-T_{\mathrm{two}-\mathrm{off}}}{\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_{\mathrm{on}}+\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_{\mathrm{off}}}*100---\left(4\right);$

其中，Σt_TC-off为一个中断时间周期中由于温度控制模块所产生的“关”的状态延续时间总和，t_off为一个周期中温度控制模块的“关”的状态时间；Σt_off表示在一个周期中，温度控制模块控制下“关”的状态延续时间，Σt_on表示在一个周期中，温度控制模块控制下“开”的状态延续时间，T_two-off表示在一个周期中，供电切断和温控起作用不通电同时发生的累计时间。

图2在原有的基础上追加了空调附加控制部分30、占空比控制器32和室外温度传感器31。

所述的空调附加控制部分30主要由A/D与D/A转换器2、I/O接口16和显示器23连接而构成，如图5所示，

通过所述的A/D与D/A转换器2采集室内外的温湿度数据和设定室内机风扇的转速；所述的I/O接口16从节电率硬件测量单元17中得到从节电率测量装置29中A X2继电器接点29e、B X2继电器接点29d的“开/关”信息；所述的I/O接口16根据室外机供电占空比计算模块13的计算结果发送“开/关”信息给占空比控制器20，所述占空比控制器20控制继电器Rx121“开/关”动作；所述的显示器23显示从节电率计算及显示输出模块15计算得到的实际节电率等信息。

图3为空调在致热情况时节电控制与节电率控制测量装置的***构成原理图。在图3中，节电控制装置24对电加热装置23进行节电控制。并且，根据节电率测量装置25来测量实际的节电率。电加热装置23由加热器23a和该加热器23a串接的恒温器23b构成，电源A C220v向包含恒温器23b的电暖气机23提供电能，由节电控制装置24对其进行控制。在图3中，电暖气机23和由节电控制装置24的占空比控制器24a所控制的RX1继电器24b的接点与RX1继电器的另一个接点24c进行串接，因此加热器23a和恒温器23b通过RX1继电器接点24c连接起来形成供电回路。RX1继电器的接点24c为常闭接点，在节电控制装置24没有进行节电控制的时都处在常闭状态，在状况时始终保持向电加热装置23供电，加热器23a根据恒温器23b的动作进行“开/关”控制。恒温器23b当检测到室内温度在所设定温度以下的时其接点合上，超越所设定温度的时接点断开。所述的节电控制装置24的节电控制是对电加热装置23进行强制的周期性的中断供电方式来实现的。这里，节电控制装置24进行节电控制，是由节电控制单元24a对RX1继电器24b进行“开/关”控制，这样在RX1继电器接点24c上也就会产生相应的“开/关”状态。即，当RX1继电器24b处于“关”的状态时，电力供应到电加热装置23也就处在切断电源的状态。在切断电源时，加热器23a必定处在无供电的状态。

所述的节电控制装置24中装有微电脑，按照事前所设定的中断占空比，对RX1继电器24b进行周期性的“开/关”控制。譬如，将一个小时划分为4个“开/关”周期，如果在每个“开/关”周期中的“关”的时间延续为3分钟的话，也就是说通过RX1继电器24b进行12分钟“开”的状态后再进行3分钟“关”的状态，从理论上来说该控制方式的节电率为20％。节电率的计算公式为式(1)：

$\mathrm{rate}(\%)=\frac{t_{\mathrm{off}}}{t_{\mathrm{on}}+t_{\mathrm{off}}}*100---\left(1\right)$

式中：t_on为一个周期中“开”的状态延续时间；t_off为一个周期中“关”的状态延续时间。

但是上述得到的节电率仅仅是考虑了由RX1继电器24b进行周期性的“开/关”控制所产生的节电效果。实际上，上述的恒温器23b也同样会对加热器23a进行“开/关”动作以达到控制室内的温度，本发明中为了将恒温器的动作与中断占空比所产生的供电中断的作用区分开来，在这里引入温度控制动作率的概念。用图7下面一个温控动作序列图来进行说明，高电平表示加热器23a处在通电状况，低电平表示温控装置起作用加热器23a处在不通电状况，因此由该温控动作序列图可以计算出1个小时内的温度控制动作率，在1个小时内共有6次温控动作，共计时间为3+1+2.5+2.5+1.5+1＝11.5分，其每小时的温度控制率为(11.5/60)*100＝19。温度控制动作率的计算公式为式(2)：

$\mathrm{TCrate}(\%)=\frac{\mathrm{\Σ}{t}_{\mathrm{TC}-\mathrm{off}}}{\mathrm{\Σ}{t}_{\mathrm{TC}-\mathrm{on}}+\mathrm{\Σ}{t}_{\mathrm{TC}-\mathrm{off}}}*100---\left(2\right)$

式中：Σt_TC-off为一个时间周期中“关”的状态延续时间总和；Σt_TC-on为一个时间周期中“开”的状态延续时间总和。

在考虑采用了供电中断占空比技术来进行节电时，有一个实际节电率的计算问题，也就是说在计算实际节电率时要考虑对加热器23a的实际通电时间，这个实际通电时间是由RX1继电器24b与恒温器23b两者同时作用的结果。用图3来进行说明，当恒温器23b的接点处在“关”动作状态，这时加热器23a也处在“关”状态，即使强制地切断对电加热装置23的供电，这个切断电源的动作是由恒温器23b动作所产生的，因而在该切断电源时间不能称为节电。因此要得到实际的节电率，还必须从RX1继电器24b的“关”状态时间减去恒温器23b的“关”状态时间，为了准确测量实际节电率就需要采用图3中的节电率测量装置25。在节电率测量装置25中有检测加热器23a的通电状态的AX1继电器25b和检测包含恒温器23b的电加热装置23的是否处在供电状态的BX1继电器25c。另外在节电率测量装置25中设置节电率测量单元25a，该单元内配置有微电脑，根据对AX1继电器接点25e的“开/关”的状态检测监视AX1继电器25c的动作状态，根据对BX1继电器接点25d的“开/关”的状态检测监视BX1继电器25b的动作状态，在微电脑的内存中记录与该时刻的这些的动作状态。这里，上述的电力供应状态监视手段是以用BX1继电器接点25d的BX1继电器25b、运行状态监视手段以AX1继电器接点25e的AX1继电器25c来实现的。图3表示了对电加热装置23的供电情况用时间顺序在节电率测量单元25a的微电脑的内存中所记录的一个1小时的状态的控制实例。AX1继电器25c的动作状态表示了电加热器23a的通电状态，BX1继电器25b的动作状态表示了对电加热装置23的供电状态。在这个时间顺序图上，低电平表示继电器处在的“关”的状态；高电平表示继电器的“开”的状态。也就是说，AX1继电器25c的动作状态，高电平时对加热器23a是“开”的状态，低电平时是“关”的状态。同时，BX1继电器25b的动作状态，高电平是对电加热器装置23来说是电力供应状态，低电平表示电源切断状态。因此在求实际节电率时要从BX1继电器25b的低电平状态时间减去在该时间段中AX1继电器25c的低电平状态时间。对于图3来说，比如在BX1继电器25b的动作状态在一个小时内有T1、T2、T3和T4四次“关”的状态，每次“关”的状态的延续时间为3分钟，也就是说在一个小时内BX1继电器25b处于“关”的状态总时间为12分钟，但是注意到在图3中，当BX1继电器25b的动作状态在“关”的时间段内T1和T2中没有出现AX1继电器25c的低电平状态，在T3和T4中分别出现了AX1继电器25c的低电平状态，这两次的时间分别为2.5分和1分钟，那么在求实际节电率时就要减去这两个时间，即，12-2.5-1＝8.5分钟，实际节电率为(8.5/60)*100＝14％。因此计算实际节电率可以分两步来完成，首先计算在一个时间段中、在供电切断的情况下温控起作用不通电的时间累计值，用式(3)：

$T_{\mathrm{two}-\mathrm{off}}=\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_{\mathrm{TC}-\mathrm{off}}$ 当t＝t_off时        (3)；

式中：T_two-off表示在一个时间段中，供电切断和温控起作用不通电同时发生的累计时间。有了这个累计时间就可以通过式(4)计算实际节电率：

$\mathrm{Arate}(\%)=\frac{\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_{\mathrm{off}}-T_{\mathrm{two}-\mathrm{off}}}{\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_{\mathrm{on}}+\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_{\mathrm{off}}}*100---\left(4\right)$

式中：Arate(％)表示在一个时间段

中实际的节电率，表示在该时间段中供电切断的累计时间。

有了上述公式就可以统计出以天、月、年为单位的实际节电率；同样也可以得到以天为单位的实际节电率变化曲线。在本专利中，将供电中断占空比设定值与温控动作序列数据分别保存在两张数据表中，将这些数据用来进行实际节电率的统计。在表中用状态值(True/False)表示动作的(ON/OFF)，以图7所示的动作状态图为例，能够得到表1、表2的记录，其中表1表示占空比设定值的序列记录，表2表示温控动作序列记录。表中列出了时间从2005年8月1日早上9:00开始一个小时内的记录。

表1 供电中断占空比序列记录数据表

 

日期	时间	状态
			…	…	…
2005-8-1	9:00:00	True
			2005-8-1	9:12:00	False
2005-8-1	9:15:00	True
			2005-8-1	9:27:00	False
2005-8-1	9:30:00	True
			2005-8-1	9:42:00	False
2005-8-1	9:45:00	True
			2005-8-1	9:57:00	False
…	…	…

表2 温控动作序列记录数据表

 

日期	时间	状态
			…	…	…
2005-8-1	9:00:00	True
			2005-8-1	9:06:00	False
2005-8-1	9:09:00	True
			2005-8-1	9:17:30	False
2005-8-1	9:18:30	True
			2005-8-1	9:30:30	False
2005-8-1	9:33:00	True
			2005-8-1	9:41:30	False
2005-8-1	9:45:00	True
			2005-8-1	9:51:30	False
2005-8-1	9:53:00	True
			2005-8-1	9:59:00	False
…	…	…

这两张表中记录了空调运行的实际情况数据，从这些所记录的数据中，通过式(1)、式(2)、式(3)以及式(4)计算得到某一时间段的供电中断率、温度控制动作率以及实际节电率等指标。

对于空调制冷情况时，考虑的实现的方法与上述空调致热情况类同，这里节电的对象是空调的制冷部分，空调在制冷工作状态时制冷压缩机约消耗整个空调中70％以上的电能，所以对空调的室外机(压缩机)27进行供电中断节电控制具有相当好的节能效果。图4为对空调制冷采用供电中断节电控制的原理图。空调由空调的室内机26和空调的室外机27所构成。空调的室内机26主要由空调的控制单元26a、室内风扇26b、温度传感器26c、Bx2继电器26d和Bx2继电器接点26e等构成，空调的控制单元26a根据所连接的温度传感器26c的检测进行温度控制，通过Bx2继电器26d对Bx2继电器接点26e连接的空调室外机27进行“开/关”控制。同时使用节电控制装置28对空调的室外机27进行供电中断节电控制。通过节电率测量装置29来测量和计算供电中断率、温度控制动作率以及实际节电率，计算方法与上述式(1)、式(2)、式(3)以及式(4)完全一样。只是在硬件方面有所变化，这里对上述的致热空调中的一些部分进行替换，将电加热装置23替换为空调室外机27，节电控制装置24替换为节电控制装置28，节电率测量装置25替换为节电率测量装置29，恒温器23b替换为空调温控器26a所控制的Bx3继电器26d以及Bx3继电器接点26e，同时将PMV控制单元24a、RX1继电器24b、RX1继电器接点24c、节电率测量单元25a、AX1继电器25c、AX1继电器接点25e、BX1继电器25b、BX1继电器接点25d用PMV控制单元28a、RX2继电器28b、RX2继电器接点28c、节电率测量单元29a、AX2继电器29c、AX2继电器接点29e、BX2继电器29b、BX2继电器接点29d来进行替换，其作用与效果与空调致热情况时相同。

所述的节电控制装置28根据图5中的供电中断周期及周期起始时间设定模块12中所设定的供电中断周期及周期起始时间进行供电中断周期控制，供电中断周期可以从10分钟至20分钟内选择，本实施例中采用了15分钟为一个供电中断周期，供电中断周期动作开始时间采用随机方式决定，产生公式由式(5)表示；

Pstart＝INT(RANDC()*15)        (5)

按照式(5)所产生的数是一个0至14之间的随机整数，从概率的角度来说出现0至14之间的任何数值的概率都是相同的，假如某个电网上有10万台空调运行的话，那么就有6666台左右的空调供电中断周期动作开始时间是相同的，也就是说在某15分钟的供电中断周期内，最先有6666台左右的空调进入供电中断周期，过一分钟后又有6666台左右的空调进入供电中断周期，…，如图7所示的效果，这种效果反映在用电高峰时特别明显，如果用电高峰时空调负荷占整个电网的负荷是40％、供电中断占空比都设置为15％的话，作为空调这一项能平缓用电高峰的15％，对整个电网来说至少能够起到平缓用电高峰值的6％，本专利中将其称为平均错开削峰法。实现平均错开削峰法相对比较简单，当空调一通电时，空调附加控制部分进行初始化供电中断周期及周期起始时间设定模块12实现上述功能，这个功能对个人用户不会产生任何影响，而对整个电网安全是非常有利的，如果估计目前的空调数为1亿台的话，采用这个技术后也就是相当于新建一个三峡发电站的新增发电量。

对于制冷空调来讲，风速是影响人的热舒适性的一个重要指标，同时气流也是一种最廉价的空调手段。如果在提高气流速度的同时提高室内空气温度，这不仅有利于***的节能还可以大大改善室内空气品质。许多研究和实验结果已经表明在温度较高时，风速达到1m/s以上时人体仍然感到舒适。由于测量风速需要有风速传感器，这就会造成增加成本，因为风机的转速是与风速成一种比例关系，为了降低成本和简化控制算法，在本专利中采用了根据季节设定室内风扇电机的转速，使问题得到简化。在图8中配置有室内机风速设定模块，该模块主要是在从***取得季节信息后，如果判断为是在夏季，在风机噪声不超过噪声规定范围情况下尽可能提高风机的转速，一般情况下所设定风速可以达到1至1.4m/s，如果判断为是在冬季，通过该模块限制风机的转速将风速控制在0.5m/s以下，换句话说，一旦从***时间得到季节信息后，气流就作为一个不变量，使得空调控制更加简单易行。

从健康角度考虑，本专利中将室内外的温差控制在8℃以内，采用了根据室外的温度动态地调整室内温度的方法，控制在这样一个温差下，无论人从炎热的室外进入舒适的室内，还是从舒适的室内到炎热的室外，都能很快调整适应，避免了由于室内外温差过大而造成人出现头晕、易倦、全身不适及免疫功能下降等不适反应；本专利中采用一旦室内、外温差超过8℃时用非常大的中断率(85％)来维持室外机的运行，主要是维持室内的除湿功能。

因此本实施例中对于夏季空调的控制，先在室内机风速设定模块14中设定室内机风扇电机转速然后通过D/A转换器2控制室内机风速；另外通过操作键输入室内温度控制目标值，对于缺省的情况***自动设定的温度值为26℃；然后根据所设定的室内温度控制目标值与目前所测量到的室内温度值的差来调节空调供电的一时中断的占空比，控制曲线由如图6所示，从曲线控制形式来看，设定的温度值(26℃)与目前所测量到的室内温度值的差越大供电中断的占空比越小，所测量到的室内温度值越接近***设定的温度值(26℃)供电的一时中断的占空比越大，当两者一致或者在***所设定的温度值(26℃)以下时或者在室内外温差超过8℃时，维持对制冷主机的供电占空比在85％，从其控制的算法为式(6)：

$\mathrm{rate}(\%)=\frac{t_{\mathrm{off}}}{t_{\mathrm{on}}+t_{\mathrm{off}}}*100=f_1\left(\mathrm{\ΔT}\right)$ 其中，当T_out-T_in≥8时，rate(％)＝85         (6)

式(6)中：ΔT表示***所设定的温度值与所测量到的室内温度值的差，从曲线来看这个差越大供电中断的占空比越小，反之供电中断的占空比越大，这种控制算法能达到需要多少供电多少，也就是说由***所设定的温度值与所测量到的室内温度值的差为变量函数来得到对室外制冷电机供电中断占空比数据，式(6)中ΔT是当时的室外温度与当时的室内温度的差；T_out为当前室外温度；T_in为当前室内温度。

图6表示了式(6)所设定的温度值与所测量到的室内温度值的差为变量函数关系，横坐标是所设定的温度值与所测量到的室内温度值的差，纵坐标是供电中断的占空比。本专利中采用了一旦室内、室外的温差超过8℃时，空调的供电中断的维持在一个比较大的值，比如可以取85，那么表示空调的供电时间将限制在每小时9分钟以内。

所述室外温度的测量：1、可以增加一个安装在室外遮阴处的室外温度传感器5，在图5中的室外温度传感器5通过A/D转换器2将室外温度转换成数据发送给室内外环境数据读取模块6，这种方式虽然比较简单但会增加成本；2、利用在室外机组中的温度传感器，在图5中的室外温度传感器5通过A/D转换器2将室外温度转换成数据发送给室内外环境数据读取模块6。由于在刚开机时，室外机组中的温度传感器可以作为检测当时室外温度，得到开机当时的室外温度之后，然后利用该地区的日气温变化规律推测某一时间的室外温度，图6所示的地区的日气温变化规律是根据当地的历年来气温变化规律以数据的方式存储在气象数据存储模块7中。对于推测和估算方法，比如7月1日早上8：20进办公室，打开空调，这时检测到空调室外机组中的温度是26℃，就估计室外的温度为26℃，随着时间的推移，室外温度会发生变化，图8表示了某个地区在夏季中一天的气温变化曲线，根据该曲线推测下午2时的室外气温为35℃，推测和估算的运算是在室外环境温湿度推测模块9中进行的；3、利用空调中室内的温度传感器，将启动空调时的室内温度作为目前室外的温度(条件是要检测空调运行停止时间是否超过1个小时)，然后根据该城市、该季节每天的室外温度的变化规律去估算室外的温度，推测和估算方法与上述方法2相同；4、利用气象数据，然后根据该地区的日气温变化规律得到当时的室外温度，这是一种不通过室内外温度传感器非直接地取得室外温度的方式，该方式对办公大楼中的空调集中控制是有效的。实施例二

参见图1-图10：对于空调集中管理的企事业单位，能通过网络的方式来设定供电中断占空比，与实施例一不同的是将企事业单位中的各空调终端进行联网，因此增加了空调节能管理用微电脑41、中断占空比接收单元42和节电率数据发送单元43，所述的微电脑41可使用一般的PC机，微电脑41根据气候情况、节能控制指标计算出每台空调的中断占空比，然后通过网络发送给各空调的终端，中断占空比接收单元42根据接受到的中断占空比指令，直接控制占空比控制器。

所述的占空比控制器由功率放大芯片或者电子器件来实现，经功率放大后驱动RX2继电器28b或者RX1继电器24b进行周期性的“开/关”动作的作用；所述的节电率数据发送单元43将用实施例一中所述的方法得到的实际节电率通过网络发送给微电脑41，微电脑41根据各空调的节电率数据发送单元43所发送过来的实际节电率数据，统计出日节能率、月节能率、年节能率以及各种相关的节约费用和对环境的贡献数据，以实现能源的有效管理，同样可根据本单位的空调负荷情况与供电部门所给的用电指标仿真和试算每台空调的占空比。

本实施例其他结构与原理与实施例一相同。

Claims (3)

1.一种具有平缓用电高峰的节能空调控制装置，包括微处理器、用于检测室内温度的室内温度传感器、空调室外机的电源开关动作控制电路，所述空调室外机包括压缩机，所述的微处理器包括温度控制模块，所述的温度控制模块包括室内温度设置单元、温度比较单元，所述的室内温度传感器、室内温度设置单元的输出连接温度比较单元，所述的温度比较单元的输出连接空调室外机的“开/关”动作控制电路，

其特征在于：

所述的空调控制装置还包括用于动态设定室外机的供电电源的占空比的占空比控制器及用于存储***所设定的温度值与室内温度值的差ΔT与占空比对应表的存储模块；

所述的微处理器还包括：

数据读取模块，用于读取室内温度传感器的数据；

ΔT计算模块，用于计算所设定的温度值与当前室内温度值的差；

供电中断周期设定模块，用于设定室外机的供电周期；

周期起始时间设定模块，用于随机设定当前室外机供电电源的占空比供电周期的起始时间；

室外机供电占空比计算模块，用于根据ΔT、ΔT与占空比对应表，查表插值计算得到室外机供电占空比，所述的ΔT与占空比的对应表用下式(6)表示：

$\mathrm{rate}(\%)=\frac{t_{\mathrm{off}}}{t_{\mathrm{on}}+t_{\mathrm{off}}}*100=f_1\left(\mathrm{\ΔT}\right)$ 其中，当T_out-T_in≥8时，rate(％)＝85 (6)

其中，f₁表示了ΔT与占空比输出的函数关系，当***室外温度与室内温度值的差超过8℃时，占空比为85％；t_on为一个周期中“开”的状态延续时间；t_off为一个周期中“关”的状态延续时间，T_out为当前室外温度；T_in为当前室内温度；

所述的室外机供电占空比计算模块的输出连接占空比控制器。

2.如权利要求1所述的一种具有平缓用电高峰的节能空调控制装置，其特征在于：所述的空调控制装置还包括用于检测室外温度的室外温度数据采集器，室外温度数据采集器连接数据读取模块。

3.如权利要求1或2所述的一种具有平缓用电高峰的节能空调控制装置，其特征在于：由空调控制装置控制的空调终端为多个，利用数据读取模块读取各个空调终端的温度传感器的当前温度，所述的室外机供电占空比计算模块的输出连接各个空调终端的供电占空比控制器。

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