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CN106091275B - 空调器及空调器中压缩机和室外风机的联合控制方法 - Google Patents

空调器及空调器中压缩机和室外风机的联合控制方法 Download PDF

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CN106091275B CN201610459529.9A CN201610459529A CN106091275B CN 106091275 B CN106091275 B CN 106091275B CN 201610459529 A CN201610459529 A CN 201610459529A CN 106091275 B CN106091275 B CN 106091275B
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Abstract

本发明公开了一种空调器及空调器中压缩机和室外风机的联合控制方法，所述方法包括以下步骤：接收用户控制指令；根据用户控制指令对压缩机电机进行控制以调节压缩机电机的转速；获取压缩机电机的当前转速，并根据压缩机电机的当前转速计算室外风机电机的目标转速；以及根据室外风机电机的目标转速对室外风机电机进行控制，以使室外风机电机的转速与压缩机电机的转速相匹配，从而实现压缩机和室外风机的联合控制，有效减小了压缩机和室外风机的不匹配度，保证了空调器的能效，而且方法简单、易于实现，具有较强的通用性和实用性。

Description

空调器及空调器中压缩机和室外风机的联合控制方法
技术领域
本发明涉及空调器技术领域，特别涉及一种空调器及空调器中压缩机和室外风机的联合控制方法。
背景技术
相比较于定速空调器，变频空调器具有节能、低噪音等优点，因而得到了广大用户的信赖。
目前，国内外大部分空调器厂家均使用内置风机驱动+压缩机驱动+双芯片的控制方式来对压缩机和室外风机进行控制，其主要优势在于：简单易用、便于移植，不需要强大的芯片资源、硬件资源以及较高的PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)布线要求。
但是，采用双芯片控制方式，不仅增加了硬件成本，还增加了空调器的控制复杂度，而且，相关技术中压缩机和室外风机的匹配度不高，使得空调器的能效较低。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种空调器中压缩机和室外风机的联合控制方法，能够有效提高压缩机和室外风机的匹配度，保证空调器的能效，而且方法简单、易于实现，具有较强的通用性和实用性，同时可采用单芯片对压缩机和室外风机进行联合控制，有效减少了硬件成本和控制的复杂度。
本发明的第二个目的在于提出一种空调器。
为实现上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种空调器中压缩机和室外风机的联合控制方法，包括以下步骤：接收用户控制指令；根据所述用户控制指令对压缩机电机进行控制以调节所述压缩机电机的转速；获取所述压缩机电机的当前转速，并根据所述压缩机电机的当前转速计算室外风机电机的目标转速；以及根据所述室外风机电机的目标转速对所述室外风机电机进行控制，以使所述室外风机电机的转速与所述压缩机电机的转速相匹配。
根据本发明实施例的空调器中压缩机和室外风机的联合控制方法，在接收到用户控制指令后，根据用户控制指令对压缩机电机进行控制以调节压缩机电机的转速，并实时获取压缩机电机的当前转速，以及根据压缩机电机的当前转速计算室外风机电机的目标转速，并根据室外风机电机的目标转速对室外风机电机进行控制，以使室外风机电机的转速与压缩机电机的转速相匹配，从而实现压缩机和室外风机的联合控制，有效减小了压缩机和室外风机的不匹配度，保证了空调器的能效，而且方法简单、易于实现，具有通用性和实用性，同时可采用单芯片对压缩机和室外风机进行联合控制，有效减少了硬件成本和控制的复杂度。
根据本发明的一个实施例，采用三相变频调节技术对所述压缩机电机进行控制。
根据本发明的一个实施例，采用两相变频调节技术对所述室外风机电机进行控制。
根据本发明的一个实施例，采用弱磁调速技术或者过调制技术对所述室外风机电机进行控制。
为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出的空调器，包括：室内机，所述室内机包括室内控制器，所述室内控制器用于接收用户控制指令；室外机，所述室外机包括压缩机、室外风机和室外控制器，其中，所述室外控制器根据所述室内控制器接收到的所述用户控制指令对压缩机电机进行控制以调节所述压缩机电机的转速，所述室外控制器获取所述压缩机电机的当前转速，并根据所述压缩机电机的当前转速计算室外风机电机的目标转速，以及根据所述室外风机电机的目标转速对所述室外风机电机进行控制，以使所述室外风机电机的转速与所述压缩机电机的转速相匹配。
根据本发明实施例的空调器，室外控制器根据用户控制指令对压缩机电机进行控制以调节压缩机电机的转速，并获取压缩机电机的当前转速，以及根据压缩机电机的当前转速计算室外风机电机的目标转速，并根据室外风机电机的目标转速对室外风机电机进行控制，以使室外风机电机的转速与压缩机电机的转速相匹配，从而实现压缩机和室外风机的联合控制，有效减小了压缩机和室外风机的不匹配度，保证了空调器的能效，而且控制简单、易于实现，具有通用性和实用性，同时可采用单芯片对压缩机和室外风机进行联合控制，有效减少了硬件成本和控制的复杂度。
根据本发明的一个实施例，所述室外控制器采用三相变频调节技术对所述压缩机电机进行控制。
根据本发明的一个实施例，所述室外控制器采用两相变频调节技术对所述室外风机电机进行控制。
根据本发明的一个实施例，所述室外控制器采用弱磁调速技术或者过调制技术对所述室外风机电机进行控制。
根据本发明的一个实施例，所述压缩机电机和所述室外风机电机均为永磁同步电机。
附图说明
图1是根据本发明实施例的空调器中压缩机和室外风机的联合控制方法的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的空调器的框图；以及
图3是根据本发明一个具体示例的压缩机和室外风机联合控制的电路图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的空调器及空调器中压缩机和室外风机的联合控制方法。
图1是根据本发明实施例的空调器中压缩机和室外风机的联合控制方法的流程图。如图1所示，该空调器中压缩机和室外风机的联合控制方法包括以下步骤：
S1，接收用户控制指令。
具体地，用户可通过空调器的遥控器、操控面板等控制空调器开机，并设定空调器的运行参数，包括空调器的工作模式、目标温度、室内风机转速等。空调器的室内控制器在接收到用户设定的运行参数后，启动室内风机电机，同时将空调器的运行参数发送给室外控制器。
S2，根据用户控制指令对压缩机电机进行控制以调节压缩机电机的转速。
S3，获取压缩机电机的当前转速，并根据压缩机电机的当前转速计算室外风机电机的目标转速。
S4，根据室外风机电机的目标转速对室外风机电机进行控制，以使室外风机电机的转速与压缩机电机的转速相匹配。
具体地，室外控制器在接收到室内控制器发送的空调器的运行参数后，启动压缩机、室外风机和室外控制器的外围电路等，室外控制器根据内部计算结果调节压缩机电机的转速，同时，实时获取压缩机电机的当前转速，并根据压缩机电机的当前转速计算室外风机电机的最佳转速(最佳能效风机转速，在该转速下，空调器的能效最大)，然后根据最佳转速对室外风机电机进行控制，使室外风机电机快速、准确的达到最佳转速。
当室内温度达到用户设定的目标温度时，室外控制器调节压缩机电机的转速，同时根据压缩机电机的当前转速计算室外风机电机的最佳转速，并根据最佳转速对室外风机电机进行控制，如此循环，使室内温度稳定在目标温度。
在空调器的整个运行过程中，室外控制器根据用户需求来调节压缩机电机的转速，并根据实时检测的压缩机电机的转速计算室外风机电机的最佳转速，以及根据最佳转速对室外风机电机进行控制，从而实现压缩机和室外风机的联合控制，减小了压缩机和室外风机的不匹配度，有效保证了空调器的能效，而且方法简单，易于实现，具有较高的通用性和实用性。同时，压缩机和室外风机的联合控制可采用单芯片进行控制，即通过室外控制器中的一个控制芯片进行控制，有效减少了硬件成本以及控制的复杂度。
在本发明的一个实施例中，可以采用三相变频调节技术对压缩机电机进行控制，并采用两相变频调节技术对室外风机电机进行控制。
具体地，相关技术中，对压缩机电机和室外风机电机的控制通常采用双三相变频调节技术，三相变频调制技术相对于两相变频调制技术，虽然可以有效降低噪音，但是增加了驱动电路(如智能功率模块)的开关损耗，不利用提高空调器的变频效率，这也直接影响了用户使用成本。
因此，在本发明的实施例中，采用三相变频调节技术对压缩机电机进行控制，室外控制器根据用户控制指令计算载波信号，并将载波信号传输给压缩机电机的驱动电路以调节压缩机电机的转速。同时，采用两相变频调节技术对室外风机电机进行控制，室外控制器根据检测的压缩机电机的当前转速计算载波信号，并将载波信号传输至室外风机电机的驱动电路以使室外风机电机的转速达到最佳转速。
由于空调器的噪音主要来源于压缩机电机的运转噪音，室外风机电机的噪音相对影响较小，因此采用三相变频调节技术对压缩机电机进行控制，可以有效降低空调器的噪音，而室外风机电机采用两相变频调节技术可以有效降低驱动电路的开关损耗，提高系统能效，降低用户使用成本，却不影响空调器的整体噪音。
进一步地，根据本发明的一个实施例，可以采用弱磁调速技术或者过调制技术对室外风机电机进行控制。也就是说，可以采用弱磁调速、过调制技术等方式来提高室外风机电机的转速，以使更小的室外风机可以输出更大的风量，进一步提高室外风机的匹配度。
在本发明的实施例中，压缩机电机和室外风机电机可以为永磁同步电机。
综上所述，根据本发明实施例的空调器中压缩机和室外风机的联合控制方法，在接收到用户控制指令后，根据用户控制指令对压缩机电机进行控制以调节压缩机电机的转速，并实时获取压缩机电机的当前转速，以及根据压缩机电机的当前转速计算室外风机电机的目标转速，并根据室外风机电机的目标转速对室外风机电机进行控制，以使室外风机电机的转速与压缩机电机的转速相匹配，从而实现压缩机和室外风机的联合控制，有效减小了压缩机和室外风机的不匹配度，保证了空调器的能效，方法简单、易于实现，具有较强的通用性和实用性，而且可以采用单芯片对压缩机和室外风机进行联合控制，有效减少了硬件成本和控制的复杂度。另外，采用两相变频调节技术对室外风机电机进行控制，不仅不会影响空调器的低噪声特性，而且可以有效降低用户使用成本。
图2是根据本发明一个实施例的空调器的框图。如图2所示，该空调器包括室内机10和室外机20。
其中，室内机10包括室内控制器11，室内控制器11用于接收用户控制指令。室外机20包括压缩机21、室外风机22和室外控制器23，室外控制器23根据室内控制器11接收到的用户控制指令对压缩机电机进行控制以调节压缩机电机的转速，室外控制器23获取压缩机电机的当前转速，并根据压缩机电机的当前转速计算室外风机电机的目标转速，以及根据室外风机电机的目标转速对室外风机电机进行控制，以使室外风机电机的转速与压缩机电机的转速相匹配。
具体地，用户可通过空调器的遥控器、操控面板等控制空调器开机，并设定空调器的运行参数，包括空调器的工作模式、目标温度、室内风机转速等。空调器的室内控制器11在接收到用户设定的运行参数后，启动室内风机电机，同时将空调器的运行参数发送给室外控制器23。
室外控制器23在接收到室内控制器11发送的空调器的运行参数后，启动压缩机21、室外风机22和室外控制器23的外围电路等，室外控制器23根据内部计算结果调节压缩机电机的转速，同时，实时获取压缩机电机的当前转速，并根据压缩机电机的当前转速计算室外风机电机的最佳转速(最佳能效风机转速，在该转速下，空调器的能效最大)，然后根据最佳转速对室外风机电机进行控制，使室外风机电机快速、准确的达到最佳转速。
当室内温度达到用户设定的目标温度时，室外控制器23调节压缩机电机的转速，同时根据压缩机电机的当前转速计算室外风机电机的最佳转速，并根据最佳转速对室外风机电机进行控制，如此循环，使室内温度稳定在目标温度。
在空调器的整个运行过程中，室外控制器根据用户需求来调节压缩机电机的转速，并根据实时检测的压缩机电机的转速计算室外风机电机的最佳转速，以及根据最佳转速对室外风机电机进行控制，从而实现压缩机和室外风机的联合控制，减小了压缩机和室外风机的不匹配度，有效保证了空调器的能效，而且控制简单，易于实现，具有较高的通用性和实用性。同时，压缩机和室外风机的联合控制可采用单芯片进行控制，即通过室外控制器中的一个控制芯片进行控制，可以有效减少硬件成本和控制的复杂度。
根据本发明的一个具体示例，如图3所示，室外控制器23可以包括整流电路231、电解电容232、第一驱动电路233、第二驱动电路234和MCU(Micro Controller Unit，微控制单元)。其中，整流电路231的输入端与交流市电AC相连，整流电路231的输出端与第一驱动电路233的输入端和第二驱动电路234的输入端分别相连，且整流电路231的输出端并联有电解电容232。第一驱动电路233的输出端与压缩机电机211相连，以驱动压缩机电机211工作，第二驱动电路234的输出端与室外风机电机221相连，以驱动室外风机电机221工作。
其中，第一驱动电路233和第二驱动电路234可以由IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)等开关管构成，也可以为智能功率模块IPM。
在空调器运行过程中，MCU根据室内控制器11传输过来的用户控制指令调整载波频率，并输出六路PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号至第一驱动电路233，以通过第一驱动电路233驱动压缩机电机211按照目标频率运转，同时，MCU实时检测压缩机电机211的当前运行频率，并根据当前运行频率计算室外风机电机221的最佳运行频率，然后，MCU根据计算的最佳运行频率调整载波频率，并输出六路PWM信号至第二驱动电路234，以通过第二驱动电路234驱动室外风机电机221按照最佳运行频率运转，从而实现压缩机和室外风机的联合控制，提高了空调器的能效。而且，压缩机和室外风机的联合控制由一个MCU控制完成，有效减少了硬件成本和控制的复杂度。
可以理解的是，如图3所示，室外控制器23还可以包括PFC电路235，以改善空调器对交流市电的使用效率，并且可以提高直流母线电压。另外，通过优化启动性能，还可以实现室外风机电机的逆风启动，加强产品可靠性，具体这里不再详述。
在本发明的一个实施例中，室外控制器23可采用三相变频调节技术对压缩机电机211进行控制，并采用两相变频调节技术对室外风机电机221进行控制。
具体地，相关技术中，对压缩机电机211和室外风机电机221的控制通常采用双三相变频调节技术，三相变频调制技术相对于两相变频调制技术，虽然可以有效降低噪音，但是增加了驱动电路的开关损耗，不利用提高空调器的变频效率，这也直接影响了用户使用成本。
因此，在本发明的实施例中，采用三相变频调节技术对压缩机电机211进行控制，室外控制器23根据用户控制指令计算载波信号，并将载波信号传输给压缩机电机211的驱动电路以调节压缩机电机211的转速。同时，采用两相变频调节技术对室外风机电机221进行控制，室外控制器23根据检测的压缩机电机211的当前转速计算载波信号，并将载波信号传输至室外风机电机221的驱动电路以使室外风机电机221的转速达到最佳转速。
由于空调器的噪音主要来源于压缩机电机的运转噪音，室外风机电机的噪音相对影响较小，因此采用三相变频调节技术对压缩机电机进行控制，可以有效降低空调器的噪音，而室外风机电机采用两相变频调节技术可以有效降低驱动电路的开关损耗，提高系统能效，降低用户使用成本，却不影响空调器的整体噪音。
进一步地，根据本发明的一个实施例，室外控制器23采用弱磁调速技术或者过调制技术对室外风机电机进行控制。也就是说，可以采用弱磁调速、过调制技术等方式来提高室外风机电机221的转速，以使更小的室外风机可以输出更大的风量，提高室外风机的匹配度。
在本发明的一个实施例中，压缩机电机211和室外风机电机221均可为永磁同步电机。
根据本发明实施例的空调器，室外控制器在接收到用户控制指令后，根据用户控制指令对压缩机电机进行控制以调节压缩机电机的转速，并实时获取压缩机电机的当前转速，以及根据压缩机电机的当前转速计算室外风机电机的目标转速，并根据室外风机电机的目标转速对室外风机电机进行控制，以使室外风机电机的转速与压缩机电机的转速相匹配，从而实现压缩机和室外风机的联合控制，有效减小了压缩机和室外风机的不匹配度，保证了空调器的能效，控制简单、易于实现，具有较强的通用性和实用性，而且室外控制器可采用单芯片对压缩机和室外风机进行联合控制，有效减少了硬件成本和控制的复杂度。另外，采用两相变频调节技术对室外风机电机进行控制，不仅不会影响空调器的低噪声特性，而且可以有效降低用户使用成本。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种空调器中压缩机和室外风机的联合控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
接收用户控制指令；
根据所述用户控制指令对压缩机电机进行控制以调节所述压缩机电机的转速；
获取所述压缩机电机的当前转速，并根据所述压缩机电机的当前转速计算室外风机电机的目标转速，所述室外风机电机的目标转速为所述空调器的能效最大时对应的所述室外风机电机的转速；以及
根据所述室外风机电机的目标转速对所述室外风机电机进行控制，以使所述室外风机电机的转速与所述压缩机电机的转速相匹配。
2.根据权利要求1所述的空调器中压缩机和室外风机的联合控制方法，其特征在于，采用三相变频调节技术对所述压缩机电机进行控制。
3.根据权利要求1或2所述的空调器中压缩机和室外风机的联合控制方法，其特征在于，采用两相变频调节技术对所述室外风机电机进行控制。
4.根据权利要求3所述的空调器中压缩机和室外风机的联合控制方法，其特征在于，采用弱磁调速技术或者过调制技术对所述室外风机电机进行控制。
5.一种空调器，其特征在于，包括：
室内机，所述室内机包括室内控制器，所述室内控制器用于接收用户控制指令；
室外机，所述室外机包括压缩机、室外风机和室外控制器，其中，所述室外控制器根据所述室内控制器接收到的所述用户控制指令对压缩机电机进行控制以调节所述压缩机电机的转速，所述室外控制器获取所述压缩机电机的当前转速，并根据所述压缩机电机的当前转速计算室外风机电机的目标转速，所述室外风机电机的目标转速为所述空调器的能效最大时对应的所述室外风机电机的转速，以及根据所述室外风机电机的目标转速对所述室外风机电机进行控制，以使所述室外风机电机的转速与所述压缩机电机的转速相匹配。
6.根据权利要求5所述的空调器，其特征在于，所述室外控制器采用三相变频调节技术对所述压缩机电机进行控制。
7.根据权利要求5或6所述的空调器，其特征在于，所述室外控制器采用两相变频调节技术对所述室外风机电机进行控制。
8.根据权利要求5所述的空调器，其特征在于，所述室外控制器采用弱磁调速技术或者过调制技术对所述室外风机电机进行控制。
9.根据权利要求5所述的空调器，其特征在于，所述压缩机电机和所述室外风机电机均为永磁同步电机。
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