频率控制方法以及空调器与流程

1.本发明涉及频率控制技术领域，尤其涉及适用于变频压缩机的频率控制方法以及空调器。


背景技术：

2.随着气候的变化，人们对空调的需求越来越高，除了能基本的制冷制热外，制冷制热速度以及温度是否精准，成了影响用户体验的关键因素。目前已出现能实现精准控温的压缩机频率控制方案，以当前盘管温度值及目标盘管温度值计算压缩机的频率计算量，再根据负荷系数、频率系数对频率计算量进行修正，这种频率控制方案虽然能够使盘管温度值快速达到目标盘管温度值，但控制逻辑设计的非常复杂，需要不断对频率计算量、负荷系数和频率系数进行分析计算，再对频率计算量进行修正，空调器启动之后整个工作过程的运算量庞大且冗余，压缩机的运行频率及频率调节量也始终处于动态变化的状态，空调器的稳定性受到极大影响，成本高且实用性低。
3.因此，如何设计能够兼顾温控快速、稳定及精准的频率控制方法以及空调器是业界亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.为了解决现有频率控制方案逻辑设计复杂、空调器稳定性差的缺陷，本发明提出频率控制方法以及空调器，该频率控制方法针对空调器的工作特性对压缩机的运行频率进行分段控制，根据压缩机的运行时间长短自动进入对应的控制逻辑，实现温控快速、稳定且精准。
5.本发明采用的技术方案是，设计频率控制方法，包括以下步骤：
6.获取压缩机的开启时间t；
7.在0＜t≤设定时间t1时，根据压缩机所在空调器的外机参量和内机参量动态计算压缩机的运行频率；
8.在设定时间t1＜t≤设定时间t2时，根据室内环境温度t2和用户设定温度t3之间的温差调节运行频率；
9.在t＞设定时间t2时，根据室内环境温度或者蒸发器管温的变化速度修正运行频率。
10.进一步的，运行频率的计算方式为：将外机参量和内机参量代入预先建立的频率计算模型中得到运行频率；其中，外机参量包括室外环境温度t1，内机参量包括室内环境温度t2和用户设定温度t3。
11.在一些实施例中，频率计算模型采用f＝a
×
t1+b
×
t2+c
×
t3+d或者f＝a
×
t1+b
×
(t2-t3)+d；其中，a为室外环境系数，b为室内环境系数，c为设定温度系数，d为修正系数。
12.进一步的，运行频率的调节方式为：
13.比较温差和目标温差范围；
14.若温差处于目标温差范围内，则维持当前运行频率；
15.若温差处于目标温差范围之外，则以设定变频速度提升运行频率或者降低运行频率，直至所述温差处于目标温差范围内。
16.进一步的，目标温差范围为-δ3＜t2-t3≤δ3，δ3为目标温差值；在制冷模式下，当t2-t3＞δ3时，以设定变频速度提升运行频率，当t2-t3≤-δ3时，以设定变频速度降低运行频率；在制热模式下，当t2-t3＞δ3时，以设定变频速度降低运行频率，当t2-t3≤-δ3时，以设定变频速度提升运行频率。
17.进一步的，运行频率的修正方式为：
18.预先建立时间与附加频率
△
f之间的对照关系表；
19.检测室内环境温度t2或者蒸发器管温变化|
△
t|所需的时间t
变
；
20.从所述对照关系表获取所述时间t
变
对应的附加频率
△
f；
21.根据
△
t的正负和空调器的冷热模式判定将运行频率增大
△
f或者减小
△
f。
22.进一步的，根据
△
t的正负和空调器的冷热模式判定将运行频率增大
△
f或者减小
△
f包括：
23.在制冷模式下，当
△
t》0时，将运行频率增大
△
f，当
△
t《0时，将运行频率减小
△
f；
24.在制热模式下，当
△
t《0时，将运行频率增大
△
f，当
△
t》0时，将运行频率减小
△
f。
25.进一步的，设定时间t2为从压缩机开启到温差进入目标温差范围内之间的时长。
26.进一步的，设定时间t1为从压缩机开启到温差进入初始温差范围内之间的时长，目标温差范围处于初始温差范围内。
27.进一步的，压缩机开启之后的运行频率始终处于设定上限频率至设定下限频率之间。
28.进一步的，获取压缩机的开启时间t之前，先判断空调器的运行模式，若运行模式为送风模式，若是则压缩机保持关闭状态，若运行模式为制冷模式或者制热模式，则压缩机开启并开始计时开启时间t。
29.本发明还提出了空调器，该空调器的主控模块执行上述频率控制方法调节压缩机的运行频率。
30.与现有技术相比，本发明对压缩机的运行频率进行分段控制，在压缩机开启初期根据空调器的外机参量和内机参量计算压缩机的运行频率，以使房间快速降温，在压缩机开启一段时间之后根据室内环境温度t2和用户设定温度t3之间的温差调节运行频率，以控制房间温度平稳变化，在房间温度接近或达到用户设定温度t3之后，根据温度变化速度修正运行频率，以实现房间温度精准控制。
附图说明
31.下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
32.图1是本发明频率控制方法的流程示意图。
具体实施方式
33.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用
以解释本发明，并不用于限定本发明。
34.本发明提出的频率控制方法适用于变频压缩机，压缩机所在空调器被开启之后，在制冷模式或者制热模式下，根据压缩机的开启时间t长短对压缩机的运行频率执行不同的控制逻辑，下面进行详细说明。
35.压缩机开启之后累计开启时间t，在0＜t≤t1时，该段时间为压缩机开启初期，室内环境温度t2与用户设定温度t3之间的差距较大，为提升用户体验，根据所述压缩机所在空调器的外机参量和内机参量动态计算压缩机的运行频率，以制冷为例，当室外环境温度t1较高时，空调器制冷负荷需求大，同时高温工况下需兼顾空调器的可靠性，因此通过外机参量反馈空调器的运行工况、通过内机参量反馈空调器的使用需求，根据外机参量和内机参量进行综合计算，既能使房间快速降温，也能保障系统可靠运行，压缩机开启初期的运行频率控制效果达到因人而异、因地而异，此阶段的房间温度处于快速调节阶段。
36.在t1＜t≤t2时，该段时间是压缩机开启一段时间之后，室内环境温度t2与用户设定温度t3之间的差距缩小，为确保压缩机运行的稳定性和可靠性，同时防止房间温度变化过快，例如房间温度短时间内骤降至用户设定温度t3，人体容易产生不适感，根据室内环境温度t2和用户设定温度t3之间的温差调节运行频率，促使房间温度平稳变化，将房间温度控制在目标温差范围内，此阶段的房间温度处于平稳调节阶段。
37.在t2＜t时，该段时间为房间温度基本稳定之后，室内环境温度t2接近或者等于用户设定温度t3，房间内的温度可能会因开关门、人员走动等因素出现波动，为精准控制房间温度，使空调器输出能力与温度变化相匹配，且避免压缩机的运行频率频繁变动，根据室内环境温度或者蒸发器管温的变化速度修正运行频率，将其稳定维持在用户设定温度t3附近，此阶段的房间温度处于精准调节阶段。
38.需要指出的是，上文中的“t1”和“t2”可以是预先设定的固定时间，t1、t2的具体取值可以根据各阶段的预期效果在开发时制定出最佳时间，例如t1可预设为7分钟，即压缩机启动之后的7分钟内根据压缩机所在空调器的外机参量和内机参量动态计算压缩机的运行频率。上文中的“t1”和“t2”也可以根据室内环境温度t2动态取值，设定时间t1为从压缩机开启到温差进入初始温差范围内之间的时长，即当室内环境温度t2和用户设定温度t3之间的温差处于初始温差范围之外时，说明室内环境温度t2和用户设定温度t3之间的温差过大，房间内的用户在当前温度下会感到难受，此时处于快速调节阶段，使房间内的温度迅速向用户设定温度t3接近；当室内环境温度t2和用户设定温度t3之间的温差处于初始温差范围内时，说明室内环境温度t2与用户设定温度t3之间的差距缩小，房间内的用户在当前温度下不会感到难受，此时可以进入平稳调节阶段，设定时间t2为从压缩机开启到温差进入目标温差范围内之间的时长，即当室内环境温度t2和用户设定温度t3之间的温差处于目标温差范围内时，说明室内环境温度t2接近或者等于用户设定温度t3，房间内的用户在当前温度下感到舒适，此时可以进入精准调节阶段。
39.为便于本领域的技术人员更好的理解本发明的控制逻辑，下面以实施例的方式分别介绍压缩机的运行频率在不同阶段的控制逻辑。
40.在本发明的一些实施例中，在0＜t≤t1时，压缩机的运行频率计算方式为实时获取外机参量和内机参量，将外机参量和内机参量代入预先建立的频率计算模型中得到运行频率，按照运行频率控制压缩机。其中，外机参量包括但不限于室外环境温度t1，内机参量
包括但不限于室内环境温度t2和用户设定温度t3。为简化控制逻辑，减少冗余计算，取室外环境温度t1、室内环境温度t2和用户设定温度t3这三种参量为最佳，既能反映室外机的运行工况，又能反映室内机的负荷需求，快速调温的同时兼顾空调器运行的可靠性。
41.频率计算模型可以采用f＝a
×
t1+b
×
t2+c
×
t3+d或者f＝a
×
t1+b
×
(t2-t3)+d，其中，a为室外环境系数，b为室内环境系数，c为设定温度系数，d为修正系数。应当理解的是，由于空调器在制冷模式和制热模式下的工况、效率等存在明显区别，频率计算模型的选型可以相同，但各项系数通过对应模式下的实验数据拟合得到。
42.在本发明的另一些实施例中，t1＜t≤t2时，压缩机的运行频率调节方式为比较温差和目标温差范围，若温差处于所述目标温差范围内，则维持当前运行频率；若温差处于目标温差范围之外，则以设定变频速度提升运行频率或者降低运行频率，直至温差处于目标温差范围内。此阶段的运行频率变化速度稳定，设定变频速度可以根据压缩机的选型来决定，例如取设定变频速度为30s/6hz，压缩机的运行频率定速平缓变化，确保压缩机运行的稳定性和可靠性，同时调节室内环境温度t2接近用户设定温度t3。
43.由于空调器在制冷模式或者制热模式下的运行频率调节方式存在不同，以目标温差范围为-δ3＜t2-t3≤δ3、δ3为目标温差值为例，详细说明运行频率的调节方式。
44.在制冷模式下，当t2-t3＞δ3时，说明室内环境温度t2偏高，空调器的制冷输出能力不足，因此以设定变频速度提升运行频率，加大空调器的制冷输出能力；当t2-t3≤-δ3时，说明室内环境温度t2偏低，空调器的制冷输出能力多余，因此以设定变频速度降低运行频率，减小空调器的制冷输出能力。
45.在制热模式下，当t2-t3＞δ3时，说明室内环境温度t2偏高，空调器的制热输出能力多余，因此以设定变频速度降低运行频率，减小空调器的制热输出能力；当t2-t3≤-δ3时，说明室内环境温度t2偏低，空调器的制热输出能力不足，因此以设定变频速度提升运行频率，加大空调器的制热输出能力。
46.在本发明的又一些实施例中，在t＞t2时，压缩机的运行频率修正方式为检测室内环境温度t2或者蒸发器管温变化|
△
t|所需的时间t
变
，从时间与附加频率
△
f之间的对照关系表获取时间t
变
对应的附加频率
△
f，根据
△
t的正负和空调器的冷热模式判定将运行频率增大
△
f或者减小
△
f。此阶段的房间温度基本处于平稳状态，室内负荷的干扰因素越少，房间温度越稳定，室内环境温度t2或者蒸发器管温变化|
△
t|所需的时间t
变
越长，压缩机维持当前运行频率的时间越长，对应的附加频率
△
f越小，压缩机能够持续稳定运行，且空调器的输出能力能够准确匹配室内负荷需求。
47.应当理解的是，上文中的对照关系表是预先经过多次实验并统计数据建立得到，时间越长，则其对应的附加频率
△
f越小，其原因是温度变化|
△
t|所需的时间t
变
越长，说明压缩机当前运行频率的准确性越高，基本能够满足室内负荷需求，仅需细微修正即可。另外，
△
t是当前室内环境温度t2减去上一次检测的室内环境温度t2’，|
△
t|的大小也能够决定压缩机维持当前运行频率的时间长短，|
△
t|的取值越大，则温度变化|
△
t|所需的时间t
变
越长，压缩机维持当前运行频率的时间越长，房间温度控制的精准性越低，反之，|
△
t|的取值越小，则温度变化|
△
t|所需的时间t
变
越短，压缩机维持当前运行频率的时间越短，房间温度控制的精准性越高，实际应用时，可以根据具体需求设计|
△
t|的取值，例如0.5℃，本发明对此不作特殊限制。
48.由于空调器在制冷模式或者制热模式下的运行频率修正方式存在不同，以
49.|
△
t|＝0.5℃、t
变
＝dδt/d(0.5℃)为例，其中，0≤dδt/d(0.5℃)＜t4对应δf1，t4＜dδt/d(0.5℃)＜t5对应δf2，t5＜dδt/d(0.5℃)＜t6对应δf3，以此类推，下面详细说明运行频率的修正方式。
50.在制冷模式下，当
△
t》0时，说明房间温度在逐渐升高，因此将运行频率增大
△
f，以提高空调器的制冷输出能力，若0≤dδt/d(0.5℃)＜t4，此时压缩机频率f＝f+δf1，若t4＜dδt/d(0.5℃)＜t5，此时压缩机频率f＝f+δf2，若t5＜dδt/d(0.5℃)＜t6，此时压缩机频率f＝f+δf3，以此类推；当
△
t《0时，说明房间温度在逐渐降低，因此将运行频率减小
△
f，以降低空调器的制冷输出能力，若0≤dδt/d(0.5℃)＜t4，此时压缩机频率f＝f-δf1，若t4＜dδt/d(0.5℃)＜t5，此时压缩机频率f＝f-δf2，若t5＜dδt/d(0.5℃)＜t6，此时压缩机频率f＝f-δf3，以此类推。
51.在制热模式下，当
△
t《0时，说明房间温度在逐渐降低，因此将运行频率增大
△
f，以提高空调器的制热输出能力，若0≤dδt/d(0.5℃)＜t4，此时压缩机频率f＝f+δf1，若t4＜dδt/d(0.5℃)＜t5，此时压缩机频率f＝f+δf2，若t5＜dδt/d(0.5℃)＜t6，此时压缩机频率f＝f+δf3，以此类推；当
△
t》0时，说明房间温度在逐渐升高，因此将运行频率减小
△
f，以降低空调器的制热输出能力，若0≤dδt/d(0.5℃)＜t4，此时压缩机频率f＝f-δf1，若t4＜dδt/d(0.5℃)＜t5，此时压缩机频率f＝f-δf2，若t5＜dδt/d(0.5℃)＜t6，此时压缩机频率f＝f-δf3，以此类推。
52.需要指出的是，为了确保压缩机稳定性和可靠性，压缩机开启之后的运行频率始终处于设定上限频率至设定下限频率之间，即在任意一个阶段内，压缩机的运行频率最高升至设定上限频率，压缩机的运行频率最低降至设定下限频率。
53.在本发明的一些实施例中，空调器还具有送风模式，在送风模式下，空调器仅开启室内机的风机送风，压缩机不会开启。因此获取压缩机的开启时间t之前，先判断空调器的运行模式，若运行模式为送风模式，若是则压缩机保持关闭状态，若运行模式为制冷模式或者制热模式，则压缩机开启并开始计时开启时间t。
54.如图1所示，在本发明的一个具体应用实例中，频率控制方法的流程如下。
55.步骤s1、空调器开启之后，判断是否为送风模式，若是则执行步骤s2，若否则执行步骤s3；
56.步骤s2、压缩机保持关闭状态；
57.步骤s3、压缩机开启并开始计时开启时间t；
58.步骤s4、t≤t1时，根据所述压缩机所在空调器的外机参量和内机参量动态计算压缩机的运行频率——简称调节模式1；
59.步骤s5、在t1＜t≤t2时，根据室内环境温度t2和用户设定温度t3之间的温差调节运行频率——简称调节模式2；
60.步骤s6、在t》t2时，根据室内环境温度或者蒸发器管温的变化速度修正运行频率——简称调节模式3。
61.本发明还提出了空调器，该空调器的主控模块执行上述频率控制方法调节压缩机的运行频率。
62.需要注意的是，上述所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根
据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
63.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
64.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。