CN110567127A - 一种空调频率控制方法和空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空调频率控制方法和空调器，涉及空调技术领域，利用室内温度Tai与设定温度Ts的第一差值ΔT1，设定限定频率Fmax，通过将压缩机控制在限定频率Fmax内运行，避免空调器无论何种情况都以最高频率运行。相较于现有技术，本发明可根据室内温度与设定温度的差值，即通过实际的制冷/制热负荷来确定压缩机频率的运行上限，可以满足冷量/热量需求的同时尽量节省能源消耗。

Description

一种空调频率控制方法和空调器

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种空调频率控制方法和空调器。

背景技术

变频空调可以随着冷热负荷变化，调整压缩机运行频率，从而控制空调制冷(制热)能力输出。相比定频空调，具有节能，制冷制热效果好的优势，越来受到市场的青睐。

变频机接收到开机命令后，按照控制逻辑要求进行制冷、制热启动，压缩机启动后，为保证压缩机稳定运行，设定压缩机频率运行平台，在满足启动条件后，压缩机启动，按照逻辑要求梯度递增运行，此种控制模式下，压缩机运行完过渡平台，会直接跑到最高频，并在最高频条件下运行至降频条件(到温、限降频保护等)，此种模式下相当于机组持续在高频下运转，机组按照最大功率输出，虽然可达到最佳的运行效果，但功耗增加明显，与目前的节能环保要求不符合。同时长时间持续最高频运行，导致运行舒适度不高，影响体验。

发明内容

本发明解决的问题是，如何优化压缩机频率控制，从而能够降低空调的综合能耗，符合节能环保要求，同时避免空调长时间持续最高频运行，提高出风的舒适度。

为解决上述问题，本发明是采用以下技术方案实现的。

在一方面，本发明提供了一种空调频率控制方法，包括以下步骤：

获取室内温度Tai；

依据室内温度Tai与设定温度Ts的第一差值ΔT1，设定限定频率Fmax；

控制压缩机小于或等于限定频率Fmax运行；

其中，限定频率小于或等于压缩机的额定频率Fe。

本发明提供的空调频率的控制方法，通过将压缩机控制在限定频率Fmax内运行，避免空调器无论何种情况都以最高频率运行。相较于现有技术，本发明可根据室内温度与设定温度的差值，即通过实际的制冷/制热负荷来确定压缩机频率的运行上限，可以满足冷量/热量需求的同时尽量节省能源消耗。

进一步地，设定限定频率Fmax的步骤，包括：

依据室内温度Tai与设定温度Ts的第一差值ΔT1，设定第一修正系数Fa，其中，第一修正系数Fa小于或等于1、且与第一差值ΔT1正相关；

依据第一修正系数Fa设定限定频率Fmax。

本发明提供的空调频率的控制方法，通过设定第一修正系数Fa，且第一修正系数Fa与第一差值ΔT1正相关，来设定压缩机的限定频率Fmax，从而当第一差值ΔT1较大，即制冷/制热负荷较大时，Fa设定地越接近1，从而能够设定较高的上限频率，从而满足负荷要求；当第一差值ΔT1较小，即制冷/制热负荷较小时，Fa设定的越小，从而能够设定较低的上限频率，从而进一步地能够起到降低功耗，节约能源的作用。

进一步地，限定频率Fmax依据以下公式设定：

Fmax＝Fe×Fa。

进一步地，第一修正系数Fa大于或等于0.3。

进一步地，控制压缩机小于或等于限定频率Fmax运行的步骤，包括：

获取内盘温度Tem；

依据内盘温度Tem与目标预设温度Tm的第二差值ΔT2，设定第二修正系数Fb，其中，第二修正系数Fb小于1；

依据第二修正系数Fb,设定计算目标频率Ft_n；

当计算目标频率Ft_n小于限定频率Fmax时，控制压缩机以计算目标频率Ft_n运行；

当计算目标频率Ft_n大于或等于限定频率Fmax时，控制压缩机以限定频率Fmax运行。

本发明提供的空调频率控制方法，通过第二修正系数Fb，设定计算目标频率Ft_n，并实时将计算目标频率Ft_n设定的上限频率作对比，当计算目标频率Ft_n小于限定频率Fmax时，说明此时压缩机还未升频到限定频率，则压缩机以计算目标频率Ft_n运行，当计算目标频率Ft_n大于或等于限定频率Fmax时，说明此时压缩机的预升频目标频率已经达到或超过了限定频率Fmax，为了避免高功耗，此时将压缩机的频率限制在限定频率Fmax运行，从而实现压缩机在升频时始终不会超过限定频率Fmax，降低了空调器的综合功耗。

进一步地，计算目标频率Ft_n依据以下公式设定：

Ft_n＝Ft_n-1×(1±Fb)；

其中，Ft_n-1为上一次设定的计算目标频率,n大于等于1。

进一步地，在依据第二修正系数Fb,设定计算目标频率Ftn的步骤之前，包括：

获取室外温度Tw；

依据室外温度Tw设定第三修正系数Ka,其中，第三修正系数Ka小于或等于1；

依据第三修正系数Ka设定初始频率Ft₀；

控制压缩机运行至初始频率Ft₀。

本发明提供的空调频率控制方法，通过室外温度Tw来设定初始频率Ft₀，并在初始频率Ft₀的基础上确定升频或者降频方案，使得初始频率Ft₀更加合理，并且将压缩机运行至初始频率Ft₀，使得压缩机的运行参数趋于稳定，方便后续进行各种频率控制动作。

进一步地，初始频率Ft₀依据以下公式设定：

Ft₀＝Fe×Ka

其中，Fe为压缩机的额定功率。

进一步地，第二修正系数Fb小于或等于10％。

在另一方面，本发明提供了一种空调器，包括压缩机和与压缩机电连接的控制器；

控制器用于获取室内温度Tai，并依据室内温度Tai与设定温度Ts的第一差值ΔT1，设定限定频率Fmax；

控制器还用于控制压缩机小于或等于限定频率Fmax运行。

本发明提供的空调器，可根据室内温度与设定温度的差值，即通过实际的制冷/制热负荷来确定压缩机频率的运行上限，可以满足冷量/热量需求的同时尽量节省能源消耗。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的空调频率控制方法的整体步骤框图；

图2为图1中步骤S3的分解步骤框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

第一实施例

结合参见图1和图2，本实施例提供了一种空调频率控制方法，用于对空调器内压缩机的频率进行控制，从而实现节能环保，舒适出风的功能。其中空调器包括空调本体、设置在空调本体内的压缩机以及与压缩机电连接的控制器。

本实施例提供的空调频率控制方法，包括以下步骤：

S1：获取室内温度Tai。

具体而言，在压缩机启动后，手动或自动设定目标温度，通过设置在室内的第一温度检测计检测室内温度Tai，并将生成的温度信号传递至控制器。控制器获取到室内温度信号后与设定温度Ts进行比对。

在本实施例中，通过遥控器设定目标温度，遥控器与控制器通信连接，其控制原理与现有的空调遥控器一致。当然，此处也可以通过其他与控制器通信连接的设备来设定目标温度，例如通过手机或控制面板等，在此不作具体限定。

需要说明的是，此处室内温度Tai，有线控器连接时以线控器温度为准，无线控器时以机组回风温度为准。

S2：依据室内温度Tai与设定温度Ts的第一差值ΔT1，设定限定频率Fmax。

本发明可根据室内温度与设定温度的差值，即通过实际的制冷/制热负荷来确定压缩机频率的运行上限，可以满足冷量/热量需求的同时尽量节省能源消耗。

具体而言，设定限定频率Fmax的步骤为：依据室内温度Tai与设定温度Ts的第一差值ΔT1，设定第一修正系数Fa，其中，第一修正系数Fa小于或等于1、且与第一差值ΔT1正相关；依据第一修正系数Fa设定限定频率Fmax。

在本实施例中，限定频率Fmax依据以下公式设定：

Fmax＝Fe×Fa。

其中，Fe为压缩机的额定功率，即程序设定的允许压缩机运行的最高频率，当超过额定功率Fe运行时，压缩机可能会受到损坏。限定频率Fmax小于或等于额定功率Fe。

在本实施例中，第一修正系数Fa大于或等于0.3，且第一修正系数Fa的取值符合下表：

表1-1

当然，此处第一修正系数Fa的取值并不仅仅限于表1-1中所列举的数值，可根据实际需求进行设定，其中当室内温度与设定温度差距特别大时，例如上表中超过10℃时，代表需求的制冷/制热量特别大，可将第一修正系数Fa设定为1，控制压缩机升频后以上限满负荷输出，以实现尽快降温/升温的目的。

需要说明的是，本实施例中第一差值ΔT1，指的是室内温度Tai与设定温度Ts之间差值的绝对值，当ΔT1越大时，说明制冷/制热需求越大，此时Fa设定地越接近1，从而能够设定较高的上限频率，从而满足制冷/制热需求要求；当第一差值ΔT1较小，即制冷/制热负荷较小时，Fa设定的越小，从而能够设定较低的上限频率，从而进一步地能够起到降低功耗，节约能源的作用。

具体而言，在制冷模式下时，室内温度较高，正常情况下设定温度应小于室内温度，故ΔT1＝Tai-Ts，同时依据ΔT1设定第一修正系数Fa，并根据第一修正系数设定上限频率Fmax。在制热模式下时，室内温度较低，正常情况下设定温度应大于室内温度，故ΔT1＝Ts-Tai，同时依据ΔT1设定第一修正系数Fa，并根据第一修正系数设定上限频率Fmax。

S3：控制压缩机小于或等于限定频率Fmax运行。

在本实施例中，在控制器的控制下，压缩机从开启到稳定，再逐步升频。具体地，在开机后，手动或自动设定目标温度后，压缩机启动30s内，压缩机频率先运行至30Hz，30s后，压缩机逐步运行至控制器设定的计算初始频率。

在本实施例中，控制压缩机小于或等于限定频率Fmax的步骤S3，包括：

S31；获取内盘温度Tem。

具体而言，通过设置在空调本体内部的第二温度检测计检测内盘温度Tem，并将生成的温度信号传递至控制器。控制器获取到室内温度信号后与目标预设温度Tm进行比对。

需要说明的是，此处目标预设温度Tm预先设定在程序中，且针对具体机型，目标预设温度Tm为定值。

S32：依据内盘温度Tem与目标预设温度Tm的第二差值ΔT2，设定第二修正系数Fb。

在本实施例中，第二修正系数Fb实际表现的是压缩机的频率增幅，第二修正系数Fb小于1。具体地，第二修正系数Fb小于或等于0.1，且第二修正系数Fb的取值符合下表：

表1-2

当然，此处第二修正系数Fb的取值并不仅仅限于表1-1中所列举的数值，可根据实际需求和实际机型进行设定，其中当内盘温度与目标温度差距特别大时，例如上表中超过8℃时，代表内盘温度距目标预设温度较远，则可适当增加压缩机升频或降频的增幅，以使内盘温度尽快达到目标温度。

需要说明的是，本实施例中第二差值ΔT2，指的是内盘温度Tem与目标预设温度Tm之间差值的绝对值。具体地，在制冷时，ΔT2表示的是蒸发温差，且ΔT2＝Tm-Tem，且ΔT2取绝对值。在制热时，ΔT2表示的是冷凝温差，且ΔT2＝Tem-Tm，且ΔT2取绝对值。

S33：依据第二修正系数Fb,设定计算目标频率Ft_n。

具体而言，计算目标频率Ft_n依据以下公式设定：

Ft_n＝Ft_n-1×(1±Fb)。

其中，Ft_n-1为上一次设定的计算目标频率,n大于等于1，当n＝1,即第一次得出计算目标频率时，Ft₁＝Ft₀。

需要说明的是，在制冷时，目标预设温度Tm为目标蒸发温度，ΔT2＝Tm-Tem，目标蒸发温度可能会大于内盘温度，也可能会小于内盘温度，当目标蒸发温度大于内盘温度Tem时，Ft_n＝Ft_n-1×(1-Fb)，表示需要进行降频操作，此时第二修正系数Fb表示的是降幅，压缩机频率每次的降幅为Fb，且需要实时测量内盘温度Tem，并根据内盘温度Tem实时设定第二修正系数Fb，直至降幅Fb降为0。当目标蒸发温度小于内盘温度Tem时，Ft_n＝Ft_n-1×(1+Fb)，表示需要进行升频操作，此时第二修正系数表示的是增幅，压缩机频率每次的增幅为Fb，且需要实时测量内盘温度Tem，并根据内盘温度Tem实时设定第二修正系数Fb，直至增幅Fb降为0。

在制热时，目标预设温度Tm为目标冷凝温度，内盘温度Tem代表的是实际冷凝温度，ΔT2＝Tem-Tm，内盘温度Tem有可能大于目标冷凝温度，也有可能小于目标冷凝温度，当内盘温度Tem大于目标冷凝温度时，Ft_n＝Ft_n-1×(1-Fb)，标识需要进行降频操作，此时第二修正系数Fb表示的是降幅，压缩机频率每次的降幅为Fb，且需要实时测量内盘温度Tem，并根据内盘温度Tem实时设定第二修正系数Fb，直至降幅Fb降为0。当内盘温度Tem小于目标冷凝温度时，Ft_n＝Ft_n-1×(1+Fb)，表示需要进行升频操作，此时第二修正系数表示的是增幅，压缩机频率每次的增幅为Fb，且需要实时测量内盘温度Tem，并根据内盘温度Tem实时设定第二修正系数Fb，直至增幅Fb降为0。

需要说明的是，此处在制冷时通过目标蒸发温度与内盘温度对压缩机的频率进行计算和控制以及在制热时通过目标冷凝温度与内盘温度对压缩机的频率进行计算和控制均为现有技术中常规的频率控制方法，具体可参见现有的变频空调的温控原理。

当计算目标频率Ft_n小于限定频率Fmax时，执行步骤S34:控制压缩机以计算目标频率Ft_n运行；

当计算目标频率Ft_n大于或等于限定频率Fmax时，执行步骤S35：控制压缩机以限定频率Fmax运行。

通过第二修正系数Fb，设定计算目标频率Ft_n，并实时将计算目标频率Ft_n设定的上限频率作对比，当计算目标频率Ft_n小于限定频率Fmax时，说明此时压缩机还未升频到限定频率，则压缩机以计算目标频率Ft_n运行，当计算目标频率Ft_n大于或等于限定频率Fmax时，说明此时压缩机的预升频目标频率已经达到或超过了限定频率Fmax，为了避免高功耗，此时将压缩机的频率限制在限定频率Fmax运行，从而实现压缩机在升频时始终不会超过限定频率Fmax，降低了空调器的综合功耗。

在本实施例中，在依据第二修正系数Fb,设定计算目标频率Ftn的步骤S35之前，初始频率Ft₀通过以下步骤获得：

获取室外温度Tw，然后依据室外温度Tw设定第三修正系数Ka,然后依据第三修正系数Ka设定初始频率Ft₀；通过控制器控制压缩机运行至初始频率Ft₀。

需要说明的是，此处初始频率Ft₀依据以下公式设定：

Ft₀＝Fe×Ka。

具体而言，通过设置在室外的第三温度检测计检测室外温度，并将生成的温度信号传递至控制器。控制器获取到室外温度信号后，依据室外温度Tw的值设定第三修正系数Ka，并根据第三修正系数Ka设定初始频率Ft₀，最后通过控制器将压缩机的频率升至初始频率Ft₀，在压缩机稳定后逐步升频或者降频。

其中第三修正系数Ka小于或等于1，且第三修正系数Ka与外环温度直接关联，当温度在某一温度范围内时，第三修正系数为1，大于此范围，第三修正系数维持为1，小于此系数时第三修正系数减小。具体温度范围根据不同情况可有不同选择。具体地，在制冷时，当室外温度Tw大于43℃时，可设定第三修正系数为1，当小于或等于43度时，可依据实际温度依次减小第三修正系数的值。

在本实施例中，通过室外温度Tw来设定初始频率Ft₀，并在初始频率Ft₀的基础上确定升频或者降频方案，使得初始频率Ft₀更加合理，并且将压缩机运行至初始频率Ft₀，使得压缩机的运行参数趋于稳定，方便后续进行各种频率控制动作。

综上所述，本实施例提供的空调频率控制方法，在制冷或制热开机后，通过检测室内温度与设定温度之间的差值来设定第一修正系数Fa，并根据第一修正系数确定不同阶段压缩机的限定频率Fmax，压缩机启动后先运行程序设定的平台后，按照根据目标蒸发温度与内盘温度对压缩机的频率进行计算和控制以及通过目标冷凝温度与内盘温度对压缩机的频率进行计算和控制的模式确定升频或降频方案，在升频时，根据第二差值ΔT2的温度范围，确定压缩机的升频增幅，同时对比计算目标频率Ft_n与限定频率Fmax的值，当Ft_n小于Fmax时，压缩机按照计算目标频率Ft_n运行，当Ft_n大于或等于Fmax时，压缩机安装按照限定频率Fmax的频率运行，从而能够保证整个制冷或制热过程中压缩机综合在限定频率Fmax以下运行，避免其持续在最高频率长时间运行，降低了能耗，同时也避免了持续高频出风带来的不舒适感，提高了出风舒适度。

第二实施例

本实施例提供了一种空调器，适用于如第一实施例所述的空调频率控制方法。

本实施例提供的空调器包括空调本体、压缩机和控制器；

控制器用于获取室内温度Tai，并依据室内温度Tai与设定温度Ts的第一差值ΔT1，设定限定频率Fmax；

控制器还用于控制压缩机小于或等于限定频率Fmax运行。

在本实施例中，空调器还包括第一温度检测计，第一温度检测器设置在空调本体的回风口处并与控制器电连接，用于检测室内温度Tai并将生成的温度信号传递至控制器，控制器获取到室内温度信号后与设定温度Ts进行比对，得到第一差值ΔT1，并依据第一差值ΔT1设定限定频率Fmax。

在压缩机运行过程中，控制器控制压缩机的频率，并根据预设模式实现压缩机的升频或降频，同时控制压缩机始终小于或等于限定频率Fmax运行。

进一步地，空调器还包括第二温度检测计和第三温度检测计，第二温度检测计设置在空调本体内部并与控制器电连接，用于检测空调器的内盘温度Tem，并将生成的温度信号传递至控制器，控制器在获取到内盘温度后与目标预设温度Tm进行比对，得到第二差值ΔT1，并依据第一差值ΔT1设定压缩机的增幅或降幅。

第三温度检测计设置在室外并与控制器电连接，用于检测室外温度Tw并将生成的温度信号传递至控制器，控制器获取到室外温度信号后，依据室外温度Tw设定第三修正系数Ka，并根据第三修正系数Ka设定初始频率Ft₀，方便设定升频或降频方案。

本发明提供的空调器，可根据室内温度与设定温度的差值，即通过实际的制冷/制热负荷来确定压缩机频率的运行上限，可以满足冷量/热量需求的同时尽量节省能源消耗。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种空调频率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取室内温度Tai；

依据所述室内温度Tai与设定温度Ts的第一差值ΔT1，设定限定频率Fmax，其中，所述限定频率小于或等于压缩机的额定频率Fe；

控制所述压缩机小于或等于所述限定频率Fmax运行。

2.根据权利要求1所述的空调频率控制方法，其特征在于，所述设定限定频率Fmax的步骤，包括：

依据所述室内温度Tai与设定温度Ts的第一差值ΔT1，设定第一修正系数Fa，其中，所述第一修正系数Fa小于或等于1、且与所述第一差值ΔT1正相关；

依据所述第一修正系数Fa设定限定频率Fmax。

3.根据权利要求2所述的空调频率控制方法，其特征在于，所述限定频率Fmax依据以下公式设定：

Fmax＝Fe×Fa。

4.根据权利要求2所述的空调频率控制方法，其特征在于，所述第一修正系数Fa大于或等于0.3。

5.根据权利要求1-4任一项所述的空调频率控制方法，其特征在于，所述控制所述压缩机小于或等于所述限定频率Fmax运行的步骤，包括：

获取内盘温度Tem；

依据所述内盘温度Tem与目标预设温度Tm的第二差值ΔT2，设定第二修正系数Fb，其中，所述第二修正系数Fb小于1；

依据所述第二修正系数Fb,设定计算目标频率Ft_n；

当所述计算目标频率Ft_n小于所述限定频率Fmax时，控制所述压缩机以所述计算目标频率Ft_n运行；

当所述计算目标频率Ft_n大于或等于所述限定频率Fmax时，控制所述压缩机以所述限定频率Fmax运行。

6.根据权利要求5所述的空调频率控制方法，其特征在于，所述计算目标频率Ft_n依据以下公式设定：

Ft_n＝Ft_n-1×(1±Fb)

其中，Ft_n-1为上一次设定的计算目标频率,n大于等于1。

7.根据权利要求6所述的空调频率控制方法，其特征在于，在所述依据所述第二修正系数Fb,设定计算目标频率Ft_n的步骤之前，包括：

获取室外温度Tw；

依据所述室外温度Tw设定第三修正系数Ka,其中，所述第三修正系数Ka小于或等于1；

依据所述第三修正系数Ka设定初始频率Ft₀；

控制所述压缩机运行至所述初始频率Ft₀。

8.根据权利要求7所述的空调频率控制方法，其特征在于，所述初始频率Ft₀依据以下公式设定：

Ft₀＝Fe×Ka

其中，Fe为所述压缩机的额定功率。

9.根据权利要求5所述的空调频率控制方法，其特征在于，所述第二修正系数Fb小于或等于0.1。

10.一种空调器，其特征在于，包括压缩机和与所述压缩机电连接的控制器；

所述控制器用于获取室内温度Tai，并依据所述室内温度Tai与设定温度Ts的第一差值ΔT1，设定限定频率Fmax；

所述控制器还用于控制所述压缩机小于或等于所述限定频率Fmax运行。