CN111609520A - 变频空调的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种变频空调的控制方法。当变频空调进入稳定运行状态以第一目标频率运行时，在室外温度和室内温度保持不变的条件下，该控制方法控制变频空调：以第一目标频率运行并持续第一时间段；经过第一时间段后，以比第一目标频率低的第二目标频率运行并持续第二时间段，其中，第二时间段短于或等于第一时间段；并且经过第二时间段后，重复以第一目标频率运行并持续第一时间段的步骤。该控制方法在不影响变频空调制冷或制热效果的情况下，通过适当降低压缩机的频率来降低压缩机的输出功率，进而达到节能的目的。该控制方法也很好地体现了环保节能的理念。

Description

变频空调的控制方法
技术领域
本发明涉及空调***，具体地涉及变频空调的控制方法。
背景技术
变频空调通常是指使用变频压缩机的空调***。变频压缩机能够通过控制其频率来调节其转速，从而改变变频空调的制冷或制热能力。运用变频控制技术的变频空调还可根据环境温度自动选择制热、制冷等运转方式，使受调节空间在短时间内迅速达到目标温度，并且在达到目标温度后能够在受调节空间内维持较小的温差波动。因此，变频空调能够实现快速、节能和舒适控温效果，从而得到越来越广泛的引用。
现有变频空调，包括但不限于单冷变频空调和热泵式变频空调，一般可在制冷或制热模式下运行。当变频空调在启动之后达到稳定运行状态时，为了得到一个持续的、好的制冷或制热效果，在室内外工况基本不变的情况下，变频空调一般控制压缩机以固定不变的频率运行。这种变频空调的控制方法忽略了一种能够降低空调能耗的情况：在室内外工况基本不变的情况下，在维持相同制冷或制热效果的同时，压缩机的频率可被适当地降低。因此，现有变频空调的控制方法没有很好地发挥出变频空调的优势，在节省能源方面存在缺陷，造成比较大的能源浪费。
相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有变频空调的控制方法不利于节省能源的技术问题，本发明提供一种变频空调的控制方法，当所述变频空调进入稳定运行状态以第一目标频率运行时，在室外温度和室内温度保持不变的条件下，所述控制方法控制所述变频空调：以所述第一目标频率运行并持续第一时间段；经过所述第一时间段后，以比所述第一目标频率低的第二目标频率运行并持续第二时间段，所述第二时间段短于或等于所述第一时间段；并且经过所述第二时间段后，重复以所述第一目标频率运行并持续第一时间段的步骤。
在上述变频空调的控制方法的优选技术方案中，在进入所述稳定运行状态之前，所述控制方法控制所述变频空调以预定的启动频率在软启动模式下启动，所述启动频率低于所述第一目标频率和第二目标频率。
在上述变频空调的控制方法的优选技术方案中，所述第二目标频率相对于所述第一目标频率可呈线性变化或非线性变化。
在上述变频空调的控制方法的优选技术方案中，所述第二目标频率可随着所述变频空调的室内机的盘管温度变化而变化。
在上述变频空调的控制方法的优选技术方案中，所述第二目标频率与所述第一目标频率之比在大于等于50％小于100％的范围内变化。
在上述变频空调的控制方法的优选技术方案中，所述第二目标频率与所述第一目标频率之比为85％。
在上述变频空调的控制方法的优选技术方案中，所述第二时间段与所述第一时间段之比是可变的。
在上述变频空调的控制方法的优选技术方案中，所述第二时间段与所述第一时间段之比为1/4。
在上述变频空调的控制方法的优选技术方案中，所述第二时间段可随着所述变频空调的室内机的盘管温度变化而变化。
在上述变频空调的控制方法的优选技术方案中，所述变频空调的室内机为一个或多个。
本领域技术人员能够理解的是，在本发明变频空调的控制方法的技术方案中，当变频空调进入稳定运行状态后，在室内和室外温度都保持不变(在本文中，所述“温度不变”涵盖不会导致人的体感差异的很小温度变化幅度，例如±0.5℃)的情况下，为了节省能源，该控制方法首先控制变频空调以第一目标频率运行并且持续第一时间段。在经过第一时间段后，该控制方法又控制变频空调以比第一目标频率低的第二目标频率运行并且持续第二时间段，其中，第二时间段要短于或等于第一时间段。在经过第二时间段后，该控制方法又控制变频空调重复以第一目标频率运行并且持续第一时间段的步骤。该控制方法在不影响变频空调制冷或制热效果的情况下，通过适当降低压缩机的频率来降低压缩机的输出功率，进而达到节能的目的。
优选地，在变频空调进入稳定运行状态之前，变频空调被控制实施软启动，压缩机以比第一目标频率和第二目标频率低的启动频率运行。这种软启动模式可保证变频空调正常运行，不会发生因启动所导致的故障。
优选地，第二目标频率相对于第一目标频率和第二时间段相对于第一时间段都是可变的，例如基于变频空调的室内机的盘管温度的变化而变化，以便维持室内温度不变(在本文中，所述“温度不变”涵盖不会导致人的体感差异的很小温度变化幅度，例如±0.5℃)。
优选地，变频空调的室内机可以是一个或多个。在有多个室内机的情况下，本发明变频空调的控制方法可施加到每个室内机。
附图说明
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：
图1是结合本发明变频空调的控制方法的示例变频空调的***示意图；
图2是本发明变频空调的控制方法的流程图；
图3是现有技术变频空调运行时压缩机的频率变化的示意图；
图4是使用本发明变频空调的控制方法的变频空调运行时压缩机的频率变化的示意图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
为了解决的技术问题，本发明提供一种变频空调的控制方法。该控制方法包括：当变频空调进入稳定运行状态以第一目标频率运行时，在室外温度和室内温度保持不变的条件下，该控制方法控制变频空调：以第一目标频率运行并持续第一时间段；经过第一时间段后，以比第一目标频率低的第二目标频率运行并持续第二时间段，第二时间段短于或等于第一时间段；并且经过第二时间段后，重复以第一目标频率运行并持续第一时间段的步骤。在室内外温度基本不变的情况下，这种变频空调的控制方法在不影响整个空调***制冷或制热效果的情况下，对压缩机的频率进行适当的降频控制，不仅发挥了变频空调的优势，而且又可以达到节能的目的。
在本文中所提及的变频空调包括但不限于使用变频压缩机的中央空调、分体式空调、窗式空调等。相应地，“室内机”的形式包括但不限于吊顶式、壁式、柜式、或窗式空调的伸入到室内的部分。可选地，室内机的数量可以是一个，也可以是多个。在具有多个室内机的情况下，每个室内机都适用本发明的控制方法。本文中所提及的变频空调可以只具有制冷功能，也可以具有制冷和制热功能。
在本文中所提及的“温度不变”或“温度保持不变”都涵盖不会导致人的体感差异的很小温度波动，例如室内温度波动幅度在±0.5℃或±1℃之内。在本文中所提及的“室外温度”一般是指变频空调的室外机或室外机单元所在位置的环境温度。在本文中所提及的“室内温度”一般是指变频空调的室内机所在空间(例如房间)的温度。
在本文中所提及的空调“软启动”一般是指空调的压缩机以预设的降低后的电压/电流/频率启动，实现压缩机的电动机和机械负载的平滑起动，并且减少启动电流对电网的冲击。例如，这种软启动可通过软启动器实施。
图1是结合本发明变频空调的控制方法的示例变频空调的***示意图。如图1所示，该变频空调1包括变频压缩机11、四通阀12、第一换热器13、电子膨胀阀14、第二换热器15、和气液分离器16。变频压缩机11、四通阀12、第一换热器13和电子膨胀阀14通常被置于变频空调的室外机或室外单元(其一般被布置在室外环境中)中，而第二换热器15通常被置于室内机(其一般被布置在室内或房间内)中。在一种或多种实施例中，第一换热器13和第二换热器15可分别包括但不限于翅片盘管式换热器和板式换热器。借助四通阀12，该变频空调1可进行制冷和制热循环。例如，如图1所示，在制冷循环中，在四通阀12的内部，四通阀12的d端口和c端口连通，e端口和s端口连通，而d端口和c端口二者则与e端口和s端口都不相通。相反，在制热循环中，四通阀12的四个端口c、d、e、s通过切换后，d端口和e端口连通，c端口和s端口连通，而d端口和e端口二者都与c端口和s端口不相通。
在制冷循环中，第一换热器13充当冷凝器，而第二换热器15充当蒸发器。当变频空调接收到制冷指令时，变频压缩机11开始启动(例如通过软启动模式)，可在变频空调的***内循环的冷媒(例如R134a)被变频压缩机11压缩后以高温高压的气体形式经由四通阀12的相互连通的d端口和c端口进入第一换热器13(其充当冷凝器)。在第一换热器13中，高温高压的气体冷媒通过向外界环境传递热量而被冷凝成高温高压的液体冷媒。高温高压的液体冷媒经过电子膨胀阀14的节流降压作用而变成低温低压的液体冷媒。低温低压的液体冷媒流入到第二换热器15(其充当蒸发器)中，并且在蒸发器15中通过吸收室内空气的热量而被蒸发成低温低压的气体冷媒，室内空气因此被冷却降温。低温低压的气体冷媒经过四通阀12的相互连通的e端口和s端口而进入到气液分离器16中。经过气液分离的气体冷媒又流回到变频压缩机11中。一个完整的制冷循环得以完成，并且这样的制冷循环可不间断地进行，以便实现目标制冷温度。
在制热循环中，第一换热器13充当蒸发器，而第二换热器15充当冷凝器。当变频空调接收到制热指令时，变频压缩机11开始启动(例如通过软启动模式)，可在变频空调的***内循环的冷媒(例如R134a)被变频压缩机11压缩后以高温高压的气体形式经由四通阀12的相互连通的d端口和e端口进入第二换热器15(其充当冷凝器)。在第二换热器15中，高温高压的气体冷媒通过向室内空气传递热量而被冷凝成高温高压的液体冷媒，同时室内空气被加热升温。高温高压的液体冷媒经过电子膨胀阀14的节流降压作用而变成低温低压的液体冷媒。低温低压的液体冷媒流入到第一换热器13(其充当蒸发器)中，并且在第一换热器13中通过吸收室外环境的热量而被蒸发成低温低压的气体冷媒。低温低压的气体冷媒经过四通阀12的相互连通的c端口和s端口而进入到气液分离器16中。经过气液分离的气体冷媒又流回到变频压缩机11中。一个完整的制热循环得以完成，并且这样的制热循环可不间断地进行，以便实现目标制热温度。
图2是本发明变频空调的控制方法的流程图。如图2所示，本发明变频空调的控制方法包括步骤S1、S2、和S3。例如上面所描述的变频空调在收到启动指令后，首先进入启动阶段。在一种或多种实施例中，该变频空调采用软启动模式，即以较低的启动频率启动。这种启动频率通常低于第一目标频率和第二目标频率。在启动完成后，变频空调通常就会进入稳定运行状态。根据用户预先设定的目标温度，该变频空调的控制方法确定与该目标温度相匹配的第一目标频率。如果室外环境温度和该目标温度保持不变，那么该第一目标频率通常也会保持不变。因此，变频空调进入稳定运行状态后会以第一目标频率运行。
如图2所示，在步骤S1中，在室外温度和室内温度都不变的条件下，本发明的控制方法控制变频空调以第一目标频率运行并持续第一时间段。举例说明，变频空调以50Hz的第一目标频率运行，并且持续第一时间段5分钟。然后，该控制方法控制变频空调以比第一目标频率低的第二目标频率运行并持续第二时间段，其中，第二时间段短于或等于第一时间段(步骤S2)。在经过第二时间段后，该控制方法又控制变频空调重复以第一目标频率运行并持续第一时间段的步骤(步骤S3)。依次类推，不断的重复。
在一种或多种实施例中，第二目标频率相对于第一目标频率是可变化的，这种变化可以是线性的，也可以是非线性的。具体的变化可根据实际变频空调及其运行状况通过实验确定。在一种或多种实施例中，第二目标频率与第一目标频率之比的范围在大于等于50％小于100％之间，例如85％、90％、或95％。在一种或多种实施例中，第二目标频率可随着变频空调的室内机的盘管(即室内机的盘管换热器)温度的变化而变化。例如，当第一目标频率为50Hz时，第二目标频率先被确定为45Hz。当变频空调以45Hz运行时，变频空调的***会监测室内机的盘管温度的变化。在第二时间段例如5分钟内，当***监测到盘管温度升高(在制冷模式下)的幅度快要超过预定范围时，可将第二目标频率提高一点，例如48Hz，以将盘管温度降到预定范围(例如±0.5℃，或±0.6℃)以内。这是因为盘管温度的升高会导致室内温度升高，将第二目标频率再适当调高一点以便控制室内温度不变或其波动范围很小。
在一种或多种实施例中，第二时间段也是可变的。可选地，第二时间段也可随着变频空调的室内机的盘管温度的变化而变化。例如，当变频空调以预定的第二目标频率45Hz运行并且预定持续5分钟时，在变频空调的***监测到室内机的盘管温度的变化超出预定范围之前，该控制方法可控制变频空调在达到5分钟之前停止以该第二目标频率运行，而是恢复到以第一目标频率运行。因此，可通过控制第二时间段的长度来控制室内机的盘管温度变化始终在预定范围内，从而维持室内温度不变或基本不变(例如不会超过±1℃的波动幅度)。在一种或多种实施例中，第二时间段可以是第一时间段的1/6、1/5、或1/4。第二时间段也可根据实际变频空调及其运行状况通过实验确定。
在一种或多种实施例中，为了控制室内机的盘管温度的变化幅度，本发明的控制方法可以采用同时改变第二目标频率和第二时间段的措施。例如，当变频空调的***监测到室内机的盘管温度的变化有超出预定范围的趋势时，先将第二目标频率调高一点，然后再在盘管温度的变化超出预定范围之前中止以第二目标频率运行，并且恢复以第一目标频率运行。
图3是现有技术变频空调运行时压缩机的频率变化的示意图，而图4是使用本发明变频空调的控制方法的变频空调运行时压缩机的频率变化的示意图。如图3所示，当收到启动指令后，现有技术变频空调的控制方法首先控制变频空调以启动频率fs在软启动模式下启动，经过时间t2-t1后完成启动。然后，该变频空调升频到目标频率ft并且进入到稳定运行状态。在该稳定运行状态下，变频空调维持固定的目标频率ft不变。如图4所示，本发明的控制方法在启动阶段也对变频空调实施软启动模式，以较低的启动频率fs启动。然而，当变频空调进入稳定运行状态后，本发明的控制方法明显与现有技术的控制方法不同。继续参考图4所示，在室内和室外温度基本不变的情况下，本发明的控制方法首先控制变频空调在t32-t31的第一时间段内以第一目标频率ft1运行。然后，在t33-t32的第二时间段内以低于第一目标频率ft1的第二目标频率ft2(例如等于85％ft1)运行。在这里，第二时间段t33-t32明显短于t32-t31，例如前者可以是后者的1/4。图4显示在第二时间段t33-t32内第二目标频率ft2是保持不变的。然后，在替代的实施例中，该第二目标频率ft2在第二时间段t33-t32内是可变的。经过第二时间段t33-t32后，变频空调重新以第一目标频率ft1运行并持续时间段t34-t33，其中，t34-t33＝t33-t32。然后，在时间段t35-t34内再以第二目标频率ft2运行。依此类推，本发明的控制方法可不断的重复上述步骤。需要指出的是，时间段t35-t34可以不同于时间段t33-t32，即如上所述的，第二时间段是可变的。另外，对应第二时间段t33-t32的第二目标频率ft2也可能不同于对应第二时间段t35-t34的第二目标频率ft2，即第二目标频率也是可变的。如图4所示，由于降低的频率幅度不大，因此可以基本维持变频空调当前的制冷或制热能力，同时又能降低压缩机的功率，进而降低整个变频空调的能耗。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变频空调的控制方法，其特征在于，当所述变频空调进入稳定运行状态以第一目标频率运行时，在室外温度和室内温度保持不变的条件下，所述控制方法控制所述变频空调：
以所述第一目标频率运行并持续第一时间段；
经过所述第一时间段后，以比所述第一目标频率低的第二目标频率运行并持续第二时间段，其中，所述第二时间段短于或等于所述第一时间段；并且
经过所述第二时间段后，重复以所述第一目标频率运行并持续第一时间段的步骤。
2.根据权利要求1所述的变频空调的控制方法，其特征在于，在进入所述稳定运行状态之前，所述控制方法控制所述变频空调以预定的启动频率在软启动模式下启动，所述启动频率低于所述第一目标频率和第二目标频率。
3.根据权利要求1或2所述的变频空调的控制方法，其特征在于，所述第二目标频率相对于所述第一目标频率可呈线性变化或非线性变化。
4.根据权利要求3所述的变频空调的控制方法，其特征在于，所述第二目标频率可随着所述变频空调的室内机的盘管温度变化而变化。
5.根据权利要求3所述的变频空调的控制方法，其特征在于，所述第二目标频率与所述第一目标频率之比在大于等于50％小于100％的范围内变化。
6.根据权利要求5所述的变频空调的控制方法，其特征在于，所述第二目标频率与所述第一目标频率之比为85％。
7.根据权利要求1或2所述的变频空调的控制方法，其特征在于，所述第二时间段与所述第一时间段之比是可变的。
8.根据权利要求7所述的变频空调的控制方法，其特征在于，所述第二时间段与所述第一时间段之比为1/4。
9.根据权利要求7所述的变频空调的控制方法，其特征在于，所述第二时间段可随着所述变频空调的室内机的盘管温度变化而变化。
10.根据权利要求1或2所述的变频空调的控制方法，其特征在于，所述变频空调的室内机为一个或多个。
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