CN107178873A - 变频空调器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变频空调器及其控制方法，其中方法包括：根据实时室内温差进行室温PID运算，获得第一频率；根据实时盘管温差进行盘管PID运算，获得第二频率；选择第一频率和第二频率中的较小值控制变频空调器的压缩机运行。本发明的方法，在空调器制热运行的过程中，每间隔一段时间，重新获取第一频率和第二频率，然后进行频率选择及压缩机频率调整。本发明的方法一方面能够调节室内环境温度保持在合适的温度范围内，提高制热***稳定性，减小室温波动；另一方面，抑制盘管温度的持续升高，保证室内机的正常运行。本方法进一步地限制压缩机频率的最大值，使得盘管温度尽可能保持在合适的温度范围内，以避免压缩机反复停机、开机。

Description

变频空调器及其控制方法

技术领域

本发明涉及空调器领域，特别涉及一种变频空调器及其控制方法。

背景技术

在空调器制热时，室内机换热器释放相变热，温度逐渐升高。目前的空调器具有防止盘管温度过高的保护功能，即当室内换热器温度升高到一定数值时，压缩机的频率逐渐降低，减少制热量，或者直接停机暂停制热，以降低换热器的温度。当室内换热器温度降低到一定数值时，压缩机再逐渐升频，增加制热量，以保证室内机的制热效果。

这种机械式升频或降频有如下缺陷：空调制热***总是持续波动，很难将室内盘管温度稳定在合适范围内，在某些工况下可能出现因室内盘管温度上升过快，超过了室内机所能够允许达到的最高温度，压缩机保护性停机。一段时间后，等待室内换热器温度降下来压缩机再次启动，室内盘管温度很有可能由于温度上升过快而再次保护性停机。这样反复多次的停机，会造成空调制热温度持续波动，从而影响用户使用体验。另外，由于压缩机启动时电流往往很大，压缩机频繁的启停，势必会造成电能浪费。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的变频空调器及其控制方法。

本发明一个进一步的目的是为了防止室内机换热器温度过高。

本发明另一个进一步的目的是为了提高制热***稳定性，减小室温波动。

本发明另一个进一步的目的是为了保护压缩机。

一方面，本发明提供了一种变频空调器的控制方法，包括：在空调器制热过程中，获取室内环境温度和用户设定的室内目标温度，计算室内环境温度与室内目标温度之间的温差，作为实时室内温差，根据实时室内温差进行室温PID运算，获得第一频率；获取空调器室内机换热器的盘管温度，计算盘管温度与预设温度之间的温差，作为盘管温差，根据实时盘管温差进行盘管PID运算，获得第二频率；和选择第一频率和第二频率中的较小值控制变频空调器的压缩机运行。

可选地，上述方法还包括：判断盘管温度是否上升至第一阈值温度以上且未下降至第二阈值温度以下；若是，执行获取室内环境温度和用户设定的室内目标温度及后续步骤，直至选择第一频率和第二频率中的较小值控制变频空调器的压缩机运行；若否，获取空调器室内机换热器的盘管温度，并按照预置的压缩机运行频率规则控制压缩机运行；其中压缩机运行频率规则包含不同的盘管温度范围对应的压缩机所应执行的频率调整动作。

可选地，上述方法还包括：判断盘管温度是否超过第三阈值温度；若是，控制压缩机停机；经过预设时间后，再重新启动压缩机。

可选地，选择第一频率和第二频率中的较小值控制变频空调器的压缩机运行的步骤还包括：判断第一频率与第二频率中的较小值是否大于预设最高频率；若是，则控制压缩机按照预设最高频率运行。

可选地，第一阈值温度为57℃至59℃；第二阈值温度为53℃至55℃；预设温度为54℃至56℃。

另一方面，本发明还提供了一种变频空调器，包括：由压缩机、室内机换热器和室外机换热器组成的冷媒循环***；室内温度检测模块，配置成检测并获取室内环境温度；目标温度获取模块，配置成获取用户设定的室内目标温度；盘管温度检测模块，配置成检测并获取室内机换热器的盘管的表面温度；第一频率计算模块，与室内温度检测模块和目标温度获取模块电相连，配置成计算室内环境温度与室内目标温度之间的温差，作为实时室内温差，根据实时室内温差进行室温PID运算，获得第一频率；第二频率计算模块，与盘管温度检测模块电相连，配置成计算盘管温度与预设温度之间的温差，作为盘管温差，根据实时盘管温差进行盘管PID运算，获得第二频率；控制模块，与第一频率计算模块和第二频率计算模块电相连，配置成选择第一频率和第二频率中的较小值控制变频空调器的压缩机运行。

可选地，控制模块还与盘管温度检测模块电相连，并配置成：在盘管温度上升至第一阈值温度以上且未下降至第二阈值温度以下的情况下，选择第一频率和第二频率中的较小值控制变频空调器的压缩机运行；在盘管温度未上升至第一阈值温度以上或下降至第二阈值温度以下的情况下，获取空调器室内机换热器的盘管温度，并按照预置的压缩机运行频率规则控制压缩机运行；其中压缩机运行频率规则包含不同的盘管温度范围对应的压缩机所应执行的频率调整动作。

可选地，控制模块，还配置成在盘管温度超过第三阈值温度的情况下，控制压缩机停机，并经过预设时间后，再重新启动压缩机。

可选地，控制模块，还配置成在第一频率与第二频率中的较小值大于预设最高频率的情况下控制压缩机按照预设最高频率运行。

本发明提供了一种变频空调器的控制方法，包括：在空调器制热过程中，根据实时室内温差进行室温PID运算，获得第一频率；根据实时盘管温差进行盘管PID运算，获得第二频率；选择第一频率和第二频率中的较小值控制变频空调器的压缩机运行。本发明的方法，在空调器制热运行的过程中，每间隔一段时间，重新获取第一频率和第二频率，然后进行频率选择及压缩机频率调整。本发明的方法一方面能够调节室内环境温度保持在合适的温度范围内，提高制热***稳定性，减小室温波动，提高用户的舒适度；另一方面，抑制盘管温度的持续升高，保证室内机的正常运行。本方法进一步地限制压缩机频率的最大值，使得盘管温度尽可能保持在合适的温度范围内，以避免压缩机反复停机、开机。

进一步地，本发明的方法还包括：判断第一频率与第二频率中的较小值是否大于预设最高频率；若是，则控制压缩机按照预设最高频率运行，以进一步限定压缩机的频率，从而促使盘管温度下降。本发明的方法进一步设定压缩机所能允许达到的预设最高频率，以保证压缩机正常运行。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的变频空调器的示意框图；

图2是根据本发明一个实施例的变频空调器的盘管温度随时间变化的曲线示意图；

图3是根据本发明一个实施例的变频空调器的控制方法的示意图；

图4是根据本发明一个实施例的变频空调器的控制方法的流程图。

具体实施方式

本实施例首先提供了一种变频空调器，如图1所示，其包括：由压缩机10、室内机换热器20和室外机换热器组成的冷媒循环***、室内温度检测模块30、目标温度获取模块40、盘管温度检测模块50、第一频率计算模块60、第二频率计算模块70以及控制模块80。

室内温度检测模块30可以包括设置于空调器室内机壳体表面的温度传感器，用于检测并实时获取室内环境温度。具体地，在空调开机运行时，实时检测空调所处房间的室内环境温度，实时检测的温度作为实时室内环境温度。所谓的实时室内环境温度，是指在空调开机运行后，根据设定温度采样频率不断获取并更新的室内环境温度。实时室内环境温度的获取可以采用现有技术来实现。例如，通过设置在空调进风口或靠近空调进风口处的温度传感器检测进风温度，空调的主控板通过采集温度传感器的输出信号并进行处理，从而获取到进风温度，并将该温度作为实时室内环境温度。

目标温度获取模块40，配置成获取用户设定的室内目标温度。室内目标温度是指希望室内环境所能达到的目标温度，该设定室内目标温度可以是用户通过遥控器或空调控制终端或空调面板所输入的一个温度值，也可以是空调主控板自动调用的一个设定值。不管该温度值采用哪种方式设定，均可被空调主控板获取到。

盘管温度检测模块50，配置成检测并获取室内机换热器20的盘管的表面温度。在本实施例中，空调室内机换热器20(也就是蒸发器)由盘管构成冷媒输送通道。盘管温度检测模块50包括设置于盘管表面的温度传感器。盘管温度检测模块50用于实时检测盘管表面温度，控制模块80根据盘管的表面温度调整压缩机10的运行频率。在一般的制热情况下，盘管温度最好稳定在一适宜的温度范围之间，一方面防止盘管温度过低，影响空调器的制热效果；另一方面，防止盘管温度过高，影响空调器室内机的正常使用(室内机内部温度过高可能影响室内机内部其他元器件的正常使用)。

为了实现上述目的，本实施例中的变频空调器内置有一压缩机运行频率规则，控制模块80根据当前盘管的表面温度查询上述压缩机运行频率规则确定压缩机10的运行频率，以使得盘管温度稳定在适宜的温度范围内。压缩机运行频率规则包含不同的盘管温度范围对应的压缩机10所应执行的频率调整动作。上述频率调整动作包括：压缩机按一定速度升频、降频或保持频率不变等等。

表一是根据本发明一个实施例的压缩机运行频率规则的示意性列表。

表一

	温度范围	频率调整动作
			第一温度范围	56℃至58℃	以1Hz/5s的速度降频
第二温度范围	54℃至56℃	保持频率不变
			第三温度范围	50℃至54℃	以1Hz/5s的速度升频
第四温度范围	48℃至50℃	以2Hz/5s的速度升频
			第五温度范围	48℃以下	恢复正常

如表一和图2所示，在空调器刚刚开启的时候，盘管温度由低温逐渐升高。当盘管温度上升至48℃至50℃时，空调器压缩机10按照2Hz/5s的速度快速升频，以继续提高盘管温度，使得室内机换热器20产生更多的热量。当盘管温度上升至50℃至54℃时，空调器压缩机10按照1Hz/5s的速度缓慢升频，以减缓盘管的温度升高速度。当盘管温度上升至54℃至56℃时，压缩机10保持频率不变，以使得盘管温度保持在54℃至56℃的温度范围内。当盘管温度继续上升至56℃至58℃时，已经超过了正常的温度区间范围，此时，压缩机10以1Hz/5s的速度缓慢降频，以降低盘管温度。

在某些情况下，上述调整机制并不能完全防止室内机换热器20的盘管温度持续升高。在本实施例中，当盘管温度升高至第一阈值温度以上时，空调器采用PID控制方法对压缩机10的运行频率进行调节(如图2所示)。上述第一阈值温度可以为57℃至59℃，优选为58℃。

具体地，第一频率计算模块60与室内温度检测模块30和目标温度获取模块40电相连，配置成计算室内环境温度与室内目标温度之间的温差，作为实时室内温差，根据实时室内温差进行室温PID运算，获得第一频率。第一频率计算模块60在获取到实时室内环境温度和设定室内目标温度之后，计算两者之间的温差，作为实时室内温差。然后，根据实时室内温差进行室温PID运算，获得对压缩机10进行控制的一个频率。本领域技术人员应当了解该计算所得的压缩机频率为一个随时间变化的频率值，压缩机10按照该频率运行能够调节室内环境温度不断地朝向室内目标温度变化。将上述频率定义为第一频率。其中，根据温差进行室温PID运算、获得对压缩机10进行控制的目标频率的具体方法可以采用现有技术来实现，在此不作详细阐述和限定。

第二频率计算模块70与盘管温度检测模块50电相连，配置成计算盘管温度与预设温度之间的温差，作为盘管温差，根据实时盘管温差进行盘管PID运算，获得第二频率。为了使得盘管温度保持在适宜的温度范围之内(54℃至56℃)，第二频率计算模块70进行盘管PID运算。具体地，第二频率计算模块70在获取到实时盘管温度和预设温度之后，计算两者之间的温差，作为实时盘管温差。上述预设温度为盘管的最适宜温度，上述预设温度可以预先储存于空调器的主控板中，在本实施例中上述预设温度可以为54-56℃，优选为55℃。根据实时盘管温差进行室温PID运算，获得对压缩机10进行控制的一个频率，压缩机10按照该频率运行能够使得盘管温度不断地朝向预设温度变化。将上述频率定义为第二频率。

控制模块80与第一频率计算模块60和第二频率计算模块70电相连，配置成选择第一频率和第二频率中的较小值控制变频空调器的压缩机10运行。在本实施例中，控制模块80在同一时刻获取到上述两个频率后，选择其中较小的一个频率来控制压缩机10运行，本领域技术人员能够了解，上述频率选择是一个持续进行的过程，也就是说，每间隔一段时间，控制模块80就要重新获取第一频率和第二频率，然后进行选择及压缩机10频率调整。本实施例的变频空调器能够进一步地限制压缩机10频率的最大值，在保证盘管温度持续下降的基础上，使得室内环境温度尽快到达室内目标温度。

在空调器采用上述PID控制后，盘管温度会达到一个峰值，然后才开始下降。为了进一步防止盘管温度上升过快，空调器设置第三阈值温度。控制模块80还配置成在盘管温度超过第三阈值温度的情况下，控制压缩机10停机，并经过预设时间后，再重新启动压缩机10，以对室内机换热器20进行保护。上述第三阈值温度可以为60℃，上述预设时间可以为3分钟。

在本发明另外一些实施例中，空调器还预先设置允许压缩机10运行的预设最高频率。控制模块80还配置成在第一频率与第二频率中的较小值大于预设最高频率的情况下控制压缩机10按照预设最高频率运行，以进一步限定压缩机10的频率，从而促使盘管温度下降。

如图2所示，盘管温度由峰值下降，在下降至第二阈值温度以下后，空调器停止采用PID控制方法对压缩机10的运行频率进行调节。控制模块80重新根据当前盘管的表面温度查询压缩机10运行频率规则确定压缩机10的运行频率，以防止盘管温度过低影响制热效果。上述第二阈值温度可以为53℃至55℃，优选为54℃。

本实施例还提供了一种变频空调器的控制方法。图3是根据本发明一个实施例的变频空调器的控制方法的示意图，该方法包括：

步骤S302，获取室内环境温度和用户设定的室内目标温度，计算室内环境温度与室内目标温度之间的温差，作为实时室内温差，根据实时室内温差进行室温PID运算，获得第一频率。本领域技术人员应当了解该计算所得的第一频率为一个随时间变化的频率值，若压缩机10按照该频率值持续运行，能够调节室内环境温度不断地朝向室内目标温度变化。其中，根据温差进行室温PID运算、获得对压缩机10进行控制的目标频率的具体方法可以采用现有技术来实现，在此不作详细阐述和限定。

步骤S304，获取空调器室内机换热器20的盘管温度，计算盘管温度与预设温度之间的温差，作为盘管温差，根据实时盘管温差进行盘管PID运算，获得第二频率。为了使得盘管温度保持在适宜的温度范围之内(54℃至56℃)，第二频率计算模块70进行盘管PID运算。上述预设温度为盘管的最适宜温度，在本实施例中可以为54-56℃，优选为55℃。根据实时盘管温差进行室温PID运算，获得对压缩机10进行控制的一个频率，若压缩机10按照第二频率运行，能够使得盘管温度不断地朝向预设温度变化。

步骤S306，选择第一频率和第二频率中的较小值控制变频空调器的压缩机10运行。在同一时刻获取到上述两个频率后，选择其中较小的一个频率来控制压缩机10运行，本领域技术人员能够了解，上述频率选择是一个持续进行的过程，也就是说，每间隔一段时间，需要重新获取第一频率和第二频率，然后进行频率选择及压缩机10频率调整。本实施例的变频空调器能够进一步地限制压缩机10频率的最大值，在保证盘管温度持续下降的基础上，使得室内环境温度尽快到达室内目标温度。

图4是本发明一个实施例的阈值调整方法的流程图，该方法依次执行以下步骤：

步骤S402，实时检测室内机换热器20的盘管温度。实时监测盘管温度，以便于后续调整压缩机10的频率。

步骤S404，判断盘管温度是否上升至第一阈值温度以上且未下降至第二阈值温度以下。在本实施例中，空调器根据盘管所处的温度范围选择压缩机10的频率调节方式。

步骤S406，若步骤S404的判断结果为是，获取室内环境温度和用户设定的室内目标温度，计算室内环境温度与室内目标温度之间的温差，作为实时室内温差，根据实时室内温差进行室温PID运算，获得第一频率。若管温度上升至第一阈值温度以上且未下降至第二阈值温度以下，则采用PID控制方法对压缩机10的运行频率进行调节。

步骤S408，若步骤S404的判断结果为否，获取空调器室内机换热器20的盘管温度，并按照预置的压缩机运行频率规则控制压缩机10运行。若盘管温度还未上升至第一阈值温度以上，或者已经下降至第二阈值温度以下，则按照预置的压缩机运行频率规则控制压缩机10运行。上述第一阈值温度可以为57℃至59℃，优选为58℃。上述第二阈值温度可以为53℃至55℃，优选为54℃。

步骤S410，获取空调器室内机换热器20的盘管温度，计算盘管温度与预设温度之间的温差，作为盘管温差，根据实时盘管温差进行盘管PID运算，获得第二频率。

步骤S412，判断第一频率与第二频率中的较小值是否大于预设最高频率。在本发明另外一些实施例中，空调器还预先设置允许压缩机10运行的预设最高频率。

步骤S414，若步骤S412的判断结果为否，则选择第一频率和第二频率中的较小值控制变频空调器的压缩机10运行。

步骤S416，若步骤S412的判断结果为是，控制压缩机10按照预设最高频率运行。在第一频率与第二频率中的较小值大于预设最高频率的情况下控制压缩机10按照预设最高频率运行，以进一步限定压缩机10的频率，从而促使盘管温度下降。

为了进一步防止盘管温度上升过快，本实施例中，还设置第三阈值温度。在盘管温度超过第三阈值温度的情况下，控制压缩机10停机，并经过预设时间后，再重新启动压缩机10，以对室内机换热器20进行保护。上述第三阈值温度可以为60℃，上述预设时间可以为3分钟。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (9)

1.一种变频空调器的控制方法，包括：

在空调器制热过程中，获取室内环境温度和用户设定的室内目标温度，计算所述室内环境温度与所述室内目标温度之间的温差，作为实时室内温差，根据所述实时室内温差进行室温PID运算，获得第一频率；

获取空调器室内机换热器的盘管温度，计算所述盘管温度与预设温度之间的温差，作为盘管温差，根据实时盘管温差进行盘管PID运算，获得第二频率；和

选择所述第一频率和所述第二频率中的较小值控制所述变频空调器的压缩机运行。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

判断所述盘管温度是否上升至第一阈值温度以上且未下降至第二阈值温度以下；

若是，执行获取室内环境温度和用户设定的室内目标温度及后续步骤，直至选择所述第一频率和所述第二频率中的较小值控制所述变频空调器的压缩机运行；

若否，获取空调器室内机换热器的盘管温度，并按照预置的压缩机运行频率规则控制所述压缩机运行；其中

所述压缩机运行频率规则包含不同的盘管温度范围对应的压缩机所应执行的频率调整动作。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括：

判断所述盘管温度是否超过第三阈值温度；

若是，控制所述压缩机停机；

经过预设时间后，再重新启动所述压缩机。

4.根据权利要求1所述的方法，其中选择所述第一频率和所述第二频率中的较小值控制所述变频空调器的压缩机运行的步骤还包括：

判断所述第一频率与所述第二频率中的较小值是否大于预设最高频率；

若是，则控制所述压缩机按照所述预设最高频率运行。

5.根据权利要求2所述的方法，其中

所述第一阈值温度为57℃至59℃；

所述第二阈值温度为53℃至55℃；

所述预设温度为54℃至56℃。

6.一种变频空调器，包括：

由压缩机、室内机换热器和室外机换热器组成的冷媒循环***；

室内温度检测模块，配置成检测并获取室内环境温度；

目标温度获取模块，配置成获取用户设定的室内目标温度；

盘管温度检测模块，配置成检测并获取室内机换热器的盘管的表面温度；

第一频率计算模块，与所述室内温度检测模块和所述目标温度获取模块电相连，配置成计算所述室内环境温度与所述室内目标温度之间的温差，作为实时室内温差，根据所述实时室内温差进行室温PID运算，获得第一频率；

第二频率计算模块，与所述盘管温度检测模块电相连，配置成计算所述盘管温度与预设温度之间的温差，作为盘管温差，根据实时盘管温差进行盘管PID运算，获得第二频率；和

控制模块，与所述第一频率计算模块和所述第二频率计算模块电相连，配置成选择所述第一频率和所述第二频率中的较小值控制所述变频空调器的压缩机运行。

7.根据权利要求6所述的变频空调器，其中

所述控制模块还与所述盘管温度检测模块电相连，并配置成：

在所述盘管温度上升至第一阈值温度以上且未下降至第二阈值温度以下的情况下，选择所述第一频率和所述第二频率中的较小值控制所述变频空调器的压缩机运行；

在所述盘管温度未上升至第一阈值温度以上或下降至第二阈值温度以下的情况下，获取空调器室内机换热器的盘管温度，并按照预置的压缩机运行频率规则控制所述压缩机运行；其中

所述压缩机运行频率规则包含不同的盘管温度范围对应的压缩机所应执行的频率调整动作。

8.根据权利要求7所述的变频空调器，其中

所述控制模块，还配置成在所述盘管温度超过第三阈值温度的情况下，控制所述压缩机停机，并经过预设时间后，再重新启动所述压缩机。

9.根据权利要求6所述的变频空调器，其中

所述控制模块，还配置成在所述第一频率与所述第二频率中的较小值大于预设最高频率的情况下控制所述压缩机按照所述预设最高频率运行。