压缩机的节能启动控制方法、装置、节能启动装置和空调器与流程

1.本发明涉及空调领域，具体而言，涉及一种压缩机的节能启动控制方法、装置、节能启动装置和空调器。


背景技术：

2.随着经济的发展，空调使用量越来越大。在给人来带来舒适便捷的同时，空调消耗的能量也越来越多。如何有效减少空调耗能对于“节能减排”有着重要的意义。当前变频空调占市场主要份额，虽然已经通过大幅减少压缩机启停次数实现了节能目的，但是在使用时依然会有较多启停次数，尤其是在室内外温差较小时，压缩机的启停次数明显增多，节能效果并不理想。


技术实现要素：

3.本发明解决的问题是压缩机启停次数多，导致耗能增大，使得空调器的节能效果不理想。
4.为解决上述问题，本发明实施例提供压缩机的节能启动控制方法、装置、节能启动装置和空调器，可以实现能量回收和节能减排，起到更好的节能效果。
5.第一方面，本发明提供一种压缩机的节能启动控制方法，用于空调器，所述空调器包括压缩机和能量回收模块，所述能量回收模块与所述压缩机的电机电连接，所述控制方法包括：
6.在所述压缩机处于停机状态下，控制所述压缩机的电机反转，以将所述压缩机的冷凝剂内能转化为电能，并通过所述能量回收模块存储所述电能；
7.在所述压缩机启动时，控制所述能量回收模块启动所述压缩机。
8.本发明实施例提供的压缩机的节能启动控制方法：在压缩机获取到停机指令后，通过控制电机反转，使压缩机的冷凝剂内能对电机做功，通过电机将内能转化为电能，并存储到能量回收模块，从而实现能量的回收。在下一次压缩机启动时，通过能量回收模块所存储的电能启动压缩机，起到节能减排的效果。在本发明实施例中，可以使冷凝剂的内能得到回收利用，将冷凝剂的内能转换为能量回收模块内存储的电能，并实现压缩机的启动。同时，电机反转也可以使压缩机的进气口和排气口的压力迅速达到平衡，从而在压缩机快速重启时，减小压缩机进气口和排气口的压差，有利于压缩机的快速重启。本发明实施例可以实现能量回收和节能减排。
9.在可选的实施方式中，所述在所述压缩机启动时，控制所述能量回收模块启动所述压缩机的步骤包括：
10.获取所述压缩机的启动指令；
11.控制所述能量回收模块启动所述压缩机。
12.在可选的实施方式中，在所述控制所述能量回收模块启动所述压缩机的步骤之前，所述在所述压缩机启动时，控制所述能量回收模块启动所述压缩机的步骤，还包括：
13.利用市电向所述能量回收模块充电。
14.在可选的实施方式中，所述压缩机通过pfc与市电连接；
15.所述控制所述能量回收模块启动所述压缩机的步骤包括：
16.控制所述pfc，以使所述pfc与所述市电断开。
17.在可选的实施方式中，在所述控制所述能量回收模块启动所述压缩机的步骤后，所述控制方法还包括：
18.获取所述能量回收模块的当前电压；
19.判断所述能量回收模块的当前电压是否小于或等于预设电压；
20.若所述能量回收模块的当前电压小于所述设定电压，则控制所述压缩机通过市电供电。
21.在可选的实施方式中，所述压缩机通过pfc与市电连接；
22.所述若所述能量回收模块的当前电压小于设定电压，则控制所述压缩机通过市电供电的步骤包括：
23.控制所述pfc开启，以使所述压缩机与所述市电电连接，并通过所述市电对所述压缩机供电。
24.在可选的实施方式中，所述能量回收模块包括超级电容，所述超级电容并联于所述压缩机的直流母线上。
25.第二方面，本发明提供一种压缩机的节能启动控制装置，用于空调器，所述空调器包括压缩机和能量回收模块，所述能量回收模块与所述压缩机的电机电连接，所述控制装置包括：
26.第一控制模块：用于在所述压缩机处于停机状态下，控制所述压缩机的电机反转，以将所述压缩机的冷凝剂内能转化为电能，并通过所述能量回收模块存储所述电能；
27.第二控制模块：用于在所述压缩机启动时，控制所述能量回收模块启动所述压缩机。
28.本发明实施例提供的压缩机的节能启动控制装置：在压缩机获取到停机指令后，通过控制电机反转，使压缩机的冷凝剂内能对电机做功，通过电机将内能转化为电能，并存储到能量回收模块，从而实现能量的回收。在下一次压缩机启动时，通过能量回收模块所存储的电能启动压缩机，起到节能减排的效果。在本发明实施例中，可以使冷凝剂的内能得到回收利用，将冷凝剂的内能转换为能量回收模块内存储的电能，并实现压缩机的启动。同时，电机反转也可以使压缩机的进气口和排气口的压力迅速达到平衡，从而在压缩机快速重启时，减小压缩机进气口和排气口的压差，有利于压缩机的快速重启。本发明实施例可以实现能量回收和节能减排。
29.第三方面，本发明提供一种压缩机节能启动装置，用于空调器，所述压缩机节能启动装置包括压缩机、变频器、pfc和能量回收模块，所述压缩机的电机与所述变频器电连接，所述变频器通过直流母线与所述pfc电连接，所述pfc与市电连接，所述能量回收模块并联于所述直流母线上。
30.本发明实施例提供的压缩机节能启动装置：在压缩机获取到停机指令后，通过控制电机反转，使压缩机的冷凝剂内能对电机做功，通过电机将内能转化为电能，并存储到能量回收模块，从而实现能量的回收。在下一次压缩机启动时，通过能量回收模块所存储的电
能启动压缩机，起到节能减排的效果。在本发明实施例中，可以使冷凝剂的内能得到回收利用，将冷凝剂的内能转换为能量回收模块内存储的电能，并实现压缩机的启动。同时，电机反转也可以使压缩机的进气口和排气口的压力迅速达到平衡，从而在压缩机快速重启时，减小压缩机进气口和排气口的压差，有利于压缩机的快速重启。本发明实施例可以实现能量回收和节能减排。
31.第四方面，本发明提供一种空调器，包括控制器、压缩机和能量回收模块，所述压缩机与所述控制器电连接，所述能量回收模块与所述压缩机的电机电连接，所述控制器存储有可运行的压缩机的节能启动控制程序，所述控制程序被读取并运行时，实现如前述实施方式中任一项所述的控制方法。
32.本发明实施例提供的空调器：在压缩机获取到停机指令后，通过控制电机反转，使压缩机的冷凝剂内能对电机做功，通过电机将内能转化为电能，并存储到能量回收模块，从而实现能量的回收。在下一次压缩机启动时，通过能量回收模块所存储的电能启动压缩机，起到节能减排的效果。在本发明实施例中，可以使冷凝剂的内能得到回收利用，将冷凝剂的内能转换为能量回收模块内存储的电能，并实现压缩机的启动。同时，电机反转也可以使压缩机的进气口和排气口的压力迅速达到平衡，从而在压缩机快速重启时，减小压缩机进气口和排气口的压差，有利于压缩机的快速重启。本发明实施例可以实现能量回收和节能减排。
附图说明
33.图1为本发明实施例提供的空调器的结构示意框图；
34.图2为本发明实施例提供的节能启动装置的结构示意框图；
35.图3为本发明实施例提供的压缩机的节能启动控制方法的流程示意框图；
36.图4为压缩机的工作状态及对应冷凝剂内能的示意图；
37.图5为单转子压缩机在电机正转时的示意图；
38.图6为单转子压缩机在电机反转时的示意图；
39.图7为本发明实施例提供的步骤s200的子步骤的流程示意图；
40.图8为本发明实施例提供的步骤s300和步骤s400的流程示意图；
41.图9为图1中节能启动控制装置的结构示意框图。
42.图标：100
‑
空调器；10
‑
节能启动控制装置；20
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控制器；30
‑
压缩机；40
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能量回收模块；50
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电机；60
‑
直流母线；70
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pfc；80
‑
变频器。
具体实施方式
43.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。
44.请参阅图1，本发明的实施例提供了一种节能启动控制装置10，应用于空调器100。该空调器100包括节能启动控制装置10、控制器20和压缩机30。节能启动控制装置10包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于控制器20中或固化在服务器的操作系统(operating system，os)中的软件功能模块。控制器20用于执行存储于其中的可执行模块，例如节能启动控制装置10所包括的软件功能模块及计算机程序等。
45.控制器20可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的控制器20可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器。控制器20也可以是任何常规的处理器等。
46.控制器20上烧录有节能启动控制控制程序，当控制器20接收到执行指令后，执行该节能启动控制程序。
47.请参阅图2，其示出了本发明实施例中的压缩机30及其电路硬件示意图。在本发明实施例中，对于压缩机30来说，其电机50用于带动压缩机30运转，市电通过pfc70(power factor correction，意为“功率因数校正”)、直流母线60、变频器80与电机50连接，能量回收模块40并联于直流母线60。压缩机30的电机50与能量回收模块40电连接，以在电机50反转时，对能量回收模块40充电。本发明实施例利用停机时，压缩机30的冷凝剂内能转化为电能，并通过能量回收模块40存储电能，实现对冷凝剂内能的回收利用。同时在下次启动压缩机30时，可以利用能量回收模块40所存储的电能启动压缩机30，实现节能减排效果。
48.同时，图2也为本发明实施例提供的节能启动装置的示意图。节能启动装置包括压缩机30、变频器80、pfc70和能量回收模块40，所述压缩机30的电机50与所述变频器80电连接，所述变频器80通过直流母线60与所述pfc70电连接，所述pfc70与市电连接，所述能量回收模块40并联于所述直流母线60上。其中，能量回收模块40可以为超级电容、锂电池或者其他具有储能功能的电器件。
49.请参阅图3，其示出了压缩机30的节能启动控制方法的流程示意图，在本发明实施例中，节能启动控制方法包括以下步骤。
50.步骤s100：在压缩机30处于停机状态下，控制压缩机30的电机50反转，以将压缩机30的冷凝剂内能转化为电能，并通过能量回收模块40存储电能。
51.请参阅图4，其示出了压缩机30在一个完整的运行状态下冷凝剂内能的变化示意图。如图4所示，压缩机30的运行状态包括三个部分：启动、运行和停机。启动时，压缩机30正转对冷凝剂压缩做工，冷凝剂内能增加；运行时冷凝剂的内能与压缩机30转速相关联；停机时压缩机30停转，冷凝剂内能随着管路压力差和温度下降而减少到初始状态。在本发明实施例中，步骤s100在压缩机30获取到停机指令后，通过控制电机50反转，使压缩机30的冷凝剂内能对电机50做功，通过电机50将内能转化为电能，并存储到能量回收模块40，从而实现能量的回收，起到节能减排的效果。
52.请参阅图5和图6，其分别示出了单转子的压缩机30在正转和反转时的工作状态示意图。在压缩机30正转时，压缩机30的运行状态为上述三个运行状态中的启动和运行状态，如图5所示，转子旋转方向与转子受力方向相反(转子逆时针转动)，使压缩机30排气口压力高于进气口压力，实现对冷凝剂的压缩做工；在压缩机30反转时，转子顺时针转动，如图6所示，此时进气口和排气口的压差，也使得转子顺时针转动，即转子的受力方向与转子旋转方向一致，从而带动电机50发电，即冷凝剂内能转化为电能，能量回收模块40与电机50电连接，可以存储电机50转化的电能。
53.需要指出的是，在步骤s100执行时，压缩机30处于停机状态，其在接收到停机指令
后停止运行，大体位于图4中“停机”部分的最左端，此时压缩机30的排气口和进气口之间的压差在最大值附近，从而能量回收的效果最好，起到节能减排的效果。电机50反转可以通过控制变频器80实现，从而实现能量回收、抬升直流电压。
54.在步骤s100执行时，首先是获取到压缩机30的停机指令，并控制压缩机30停机。接着控制电机50反转，通过冷凝剂内能使电机50反转发电，实现对冷凝剂内能的回收利用。在压缩机30停机时，pfc70断开，电机50发电，电能存储到能量回收模块40。
55.在本发明实施例中，通过控制电机50反转，使压缩机30的进气口和排气口的压差对电机50做功，将冷凝剂的内能转化为电能，现有技术中，压缩机30在停机时，压缩机30以及与之连接的换热管路中的压力差，该压力差通过管路内部冷却液的缓慢流动，自动压力平衡。该过程不仅缓慢，而且造成了冷凝剂内能浪费。在本发明实施例中，一方面可以使冷凝剂的内能得到回收利用，另一方面，也可以使压缩机30的进气口和排气口的压力迅速达到平衡，从而在压缩机30快速重启时，减小压缩机30进气口和排气口的压差，有利于压缩机30的快速重启。
56.步骤s200：在压缩机30启动时，控制能量回收模块40启动压缩机30。
57.为了清楚说明本发明实施例的能量回收和节能减排效果，以下以1.5p空调为例，对本发明实施例在步骤s100和步骤s200中的技术效果进行阐述。
58.1.5p空调在额定功率运行时，压缩机30的进出口的压力差可达2mpa，压缩机30及其铜管内的冷媒体积大约为0.1m3。为了计算方便，忽略冷媒气化和液化的能量转化，并假设管内冷媒压力大致线性降低，使用气体能量供给计算可得额定运行后停机时刻的冷媒内能为：q＝p1v
‑
p2v≈0.5
×
0.1
×
2e3kj＝100kj，其中p
i
对应压缩机30进出口压力。如果将能量回收模块40设计为1f的超级电容，空调器100的电压设计为380v，则在通过超级电容吸收该部分能量时，在380v的电压基础上，超级电容的电压会上升到这部分能量存储到超级电容内，在下次启动时(即步骤s200执行时)，由于587v＞380v，可以在断开pfc70时，仅利用超级电容可以启动压缩机30，实现对回收电能的利用，并起到节能减排的作用。
59.请参阅图7，在可选的实施方式中，步骤s200包括子步骤s210：获取压缩机30的启动指令；以及，子步骤s220：控制能量回收模块40启动压缩机30。
60.在子步骤s210和子步骤s220中，能量回收模块40内已经存储有电能，该电能可以来自于步骤s100中通过压缩机30进排气口压差所转化而来的电能。即在前一次压缩机30停机时，控制电机50反转，使压缩机30的冷凝剂内能对电机50做功，从而将内能转化为电能，并通过能量回收模块40存储。在子步骤s210中，压缩机30获取到启动指令，可以利用能量回收模块40内所存储的电能启动压缩机30，从而实现回收能量的利用。
61.进一步地，步骤s220可以包括子步骤s221：控制pfc70，以使pfc70与市电断开。在将pfc70与市电断开后，即压缩机30与市电断开，此时可以通过能量回收模块40启动压缩机30。对于并联有超级电容的方案来说，断开市电，则在压缩机30接收到启动指令后，就可以通过超级电容启动。而对于能量回收模块40的其他形式，则可以设计电路，选择性地将能量回收模块40和市电与压缩机30电连接，以在压缩机30启动时，通过能量回收模块40供电，而在压缩机30稳定运行时，通过市电供电。
62.需要指出的是，在首次启动时，能量回收模块40内可能并未存储有电能，此时步骤s200还可以包括子步骤s230：利用市电向能量回收模块40充电，对于在直流母线60并联超级电容的方案来说，可以先通过市电对超级电容充电，再启动压缩机30；而对于锂电池等来说，可以直接通过经pfc70的市电启动压缩机30。而在非首次启动时，能量回收模块40内已存储有电能，直接可以通过能量回收模块40启动压缩机30。
63.请参阅图8，在可选的实施方式中，在步骤s200后，还包括以下步骤：步骤s300：获取能量回收模块40的当前电压；步骤s400：判断所述能量回收模块40的当前电压是否小于设定电压，若能量回收模块40的当前电压小于设定电压，则执行步骤s500：控制压缩机30通过市电供电。
64.需要指出的是，在步骤s400中，设定电压是压缩机30工作的电压，比如上述的380v。在步骤s300至步骤s500中，充分利用能量回收模块40内的电能为压缩机30提供电能，直到能量回收模块40内的电能不足以压缩机30正常工作为止。
65.可选地，压缩机30通过pfc70与市电连接，步骤s500包括子步骤s510：控制pfc70开启，以使压缩机30与市电电连接，并通过市电对压缩机30供电。
66.本发明实施例提供的压缩机30的节能启动控制方法：在压缩机30获取到停机指令后，通过控制电机50反转，使压缩机30的冷凝剂内能对电机50做功，通过电机50将内能转化为电能，并存储到能量回收模块40，从而实现能量的回收。在下一次压缩机30启动时，通过能量回收模块40所存储的电能启动压缩机30，起到节能减排的效果。在本发明实施例中，可以使冷凝剂的内能得到回收利用，将冷凝剂的内能转换为能量回收模块40内存储的电能，并实现压缩机30的启动。同时，电机50反转也可以使压缩机30的进气口和排气口的压力迅速达到平衡，从而在压缩机30快速重启时，减小压缩机30进气口和排气口的压差，有利于压缩机30的快速重启。本发明实施例可以实现能量回收和节能减排。
67.请参阅图9，本发明提供一种压缩机30的节能启动控制装置10，包括第一控制模块和第二控制模块。
68.第一控制模块：用于在压缩机30处于停机状态下，控制压缩机30的电机50反转，以将压缩机30的冷凝剂内能转化为电能，并通过能量回收模块40存储电能。
69.可选地，在本发明实施例中，上述的步骤s100由第一控制模块执行。
70.第二控制模块：在压缩机30启动时，控制能量回收模块40启动压缩机30。
71.可选地，在本发明实施例中，上述的步骤s200由第二控制模块执行。
72.第二控制模块还用于获取能量回收模块40的当前电压；若能量回收模块40的当前电压小于设定电压，则控制压缩机30通过市电供电。
73.可选地，在本发明实施例中，上述的步骤s300和s400由第二控制模块执行。
74.本发明实施例提供的压缩机30的节能启动控制装置10：在压缩机30获取到停机指令后，通过控制电机50反转，使压缩机30的冷凝剂内能对电机50做功，通过电机50将内能转化为电能，并存储到能量回收模块40，从而实现能量的回收。在下一次压缩机30启动时，通过能量回收模块40所存储的电能启动压缩机30，起到节能减排的效果。在本发明实施例中，可以使冷凝剂的内能得到回收利用，将冷凝剂的内能转换为能量回收模块40内存储的电能，并实现压缩机30的启动。同时，电机50反转也可以使压缩机30的进气口和排气口的压力迅速达到平衡，从而在压缩机30快速重启时，减小压缩机30进气口和排气口的压差，有利于
压缩机30的快速重启。本发明实施例可以实现能量回收和节能减排。
75.在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
76.另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
77.功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
78.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
79.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。