一种限制空调压缩机运行转速的方法

摘要

本发明公开了一种限制空调压缩机运行转速的方法，当室外环境温度低于10℃且空调器运行在制热模式下时，对压缩机的最小运行转速进行限制：若室外环境温度Ta≤5℃，则限制所述压缩机运行转速的下限值为Nlower1，若室外环境温度5℃

权利要求

1.一种限制空调压缩机运行转速的方法，其特征在于：当室外环境温度低于10℃且空调器运行在制热模式下时，对压缩机的最小运行转速进行以下限制：若室外环境温度Ta≤5℃，则限制所述压缩机运行转速的下限值为Nlower1，所述Nlower1的取值原则是压缩机在该室外环境温度区间内运行时，同时满足以下两个条件：（1-1）压缩机底部温度-冷凝器中间温度≥5℃；

（1-2）Nlower1≥压缩机自由运行最小转速+5rps；

若室外环境温度5℃

（2-2）Nlower2≥压缩机自由运行最小转速。

2.根据权利要求1所述的限制空调压缩机运行转速的方法，其特征在于：若在满足所述条件（2-1）、（2-2）的情况下确定出的压缩机运行转速的下限值Nlower2小于Nlower3，所述Nlower3为压缩机允许运行的最小转速+15rps，则限制Nlower2= Nlower3。

3.根据权利要求2所述的限制空调压缩机运行转速的方法，其特征在于：所述Nlower1的取值范围为30rps至40rps；所述Nlower2的取值范围为25rps至35rps。

4.根据权利要求3所述的限制空调压缩机运行转速的方法，其特征在于：所述Nlower1=35rps；所述Nlower2=30rps。

5.根据权利要求1所述的限制空调压缩机运行转速的方法，其特征在于：所述的室外环境温度Ta为空调器室外机启动运行且运行时间达到设定值T以后，所检测到的室外大气对流温度。

6.根据权利要求5所述的限制空调压缩机运行转速的方法，其特征在于：所述设定值T=60秒。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的限制空调压缩机运行转速的方法，其特征在于：当所述室外环境温度Ta高于10℃时，限制压缩机运行转速的下限值Nlower3=压缩机允许运行的最小转速+15rps。

8.根据权利要求7所述的限制空调压缩机运行转速的方法，其特征在于：在所述压缩机运行过程中，当室外环境温度Ta进入设定的不同温度划分区间时，采用回差控制方式控制压缩机的运行转速。

9.根据权利要求8所述的限制空调压缩机运行转速的方法，其特征在于：设置回差温度为2℃，在所述压缩机运行过程中，当所述室外环境温度Ta从11℃逐渐下降至9℃的过程中，保持压缩机运行转速的下限值为Nlower3；当室外环境温度Ta持续下降且低于9℃时，限制压缩机运行转速的下限值为Nlower2；当室外环境温度Ta从6℃逐渐下降至4℃的过程中，保持压缩机运行转速的下限值为Nlower2；当室外环境温度Ta持续下降且低于4℃时，限制压缩机运行转速的下限值为Nlower1。

10.根据权利要求7所述的限制空调压缩机运行转速的方法，其特征在于：在控制所述压缩机运行的过程中，首先根据室内环境温度及设定温度计算压缩机的运行转速，若计算出的运行转速低于当前室外环境温度Ta所在温度划分区间内所限定的压缩机运行转速的下限值时，才对压缩机的运行转速进行限制。

说明书

一种限制空调压缩机运行转速的方法

技术领域

[0001] 本发明属于空调与制冷工程技术领域，具体地说，是涉及一种用于限制空调器压缩机运行转速的方法。

背景技术

[0002] 随着地球气候的逐渐变暖以及人们生活水平的不断提高，空调产品已经逐步走进了千家万户，并且使用范围日渐广泛。现有的空调产品一般都包括室内机和室外机两部分，当室外机所处的环境温度较低时，制热需求明显增加。而由于在制热运行达到或者接近设定温度时，压缩机会存在低速运行的情况，此时可能会出现由于冷媒循环量过小而导致压缩机吐出的润滑油不能返回的问题，由此会对压缩机的润滑效果以及压缩机的可靠运行产生严重的不良影响。

发明内容

[0003] 本发明为了解决现有空调产品在较低环境温度下制热运行时，容易出现压缩机回油不利的问题，提出了一种根据环境温度限制压缩机运行转速的方法，以提高压缩机在低温条件下运行的可靠性。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

[0005] 一种限制空调压缩机运行转速的方法，当室外环境温度低于10℃且空调器运行在制热模式下时，对压缩机的最小运行转速进行以下限制：

[0006] 若室外环境温度Ta≤5℃，则限制所述压缩机运行转速的下限值为Nlower1，所述Nlower1的取值原则是压缩机在该区间内运行时，同时满足以下两个条件：

[0007] （1-1）压缩机底部温度-冷凝器中间温度≥5℃；

[0008] （1-2）Nlower1≥压缩机自由运行最小转速+5rps；

[0009] 若室外环境温度5℃

[0010] （2-1）压缩机底部温度-冷凝器中间温度≥5℃；

[0011] （2-2）Nlower2≥压缩机自由运行最小转速。

[0012] 为了确保压缩机安全运行，使其始终运行在压缩机允许运行的最小转速之上，则对所述Nlower2作进一步的限定，即，若在满足所述条件（2-1）、（2-2）的情况下确定出的压缩机运行转速的下限值Nlower2小于Nlower3，所述Nlower3为压缩机允许运行的最小转速+15rps，则限制Nlower2= Nlower3。

[0013] 优选的，所述Nlower1优选在30rps至40rps的范围内取值；所述Nlower2优选在25rps至35rps的范围内取值。作为一组最优的推荐值，设置所述Nlower1=35rps；所述Nlower2=30rps。

[0014] 进一步的，所述的室外环境温度Ta为空调器室外机启动运行且运行时间达到设定值T以后，所检测到的室外大气对流温度。

[0015] 优选的，所述设定值T优选为60秒。

[0016] 又进一步的，当所述室外环境温度Ta高于10℃时，限制压缩机运行转速的下限值Nlower3为压缩机允许运行的最小转速+15rps。

[0017] 为了提高系统控制的稳定性，在所述压缩机运行过程中，当室外环境温度Ta进入设定的不同温度划分区间时，采用回差控制方式控制压缩机的运行转速。

[0018] 优选的，设置回差温度为2℃，在所述压缩机运行过程中，当所述室外环境温度Ta从11℃逐渐下降至9℃的过程中，保持压缩机运行转速的下限值为Nlower3；当室外环境温度Ta持续下降且低于9℃时，限制压缩机运行转速的下限值为Nlower2；当室外环境温度Ta从6℃逐渐下降至4℃的过程中，保持压缩机运行转速的下限值为Nlower2；当室外环境温度Ta持续下降且低于4℃时，限制压缩机运行转速的下限值为Nlower1。

[0019] 再进一步的，在控制所述压缩机运行的过程中，首先根据室内环境温度及设定温度计算压缩机的运行转速，若计算出的运行转速低于当前室外环境温度Ta所在温度划分区间内所限定的压缩机运行转速的下限值时，才对压缩机的运行转速进行限制。

[0020] 与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的空调器根据室外环境温度的不同对压缩机的运行转速进行限制，当室外环境温度较低，且空调器工作在制热运行模式下时，通过对压缩机的最低运行转速进行限制，以避免由于冷媒的循环量过小而导致系统回油不利问题的发生，从而确保了压缩机的润滑效果，提高了压缩机在低温条件下运行的可靠性。

附图说明

[0021] 图1是本发明所提出的空调压缩机运行转速限制方法的一种实施例的程序流程图；

[0022] 图2是空调器运行在制热模式下，室外环境温度与压缩机运行转速下限值之间的对应关系图。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。

[0024] 本发明为了使空调产品在室外环境温度较低的情况下（一般小于10℃）能够更加安全、可靠地工作在制热模式下，提出了一种对压缩机的运行转速进行人为限制的设计方案，通过限制压缩机的运行转速来限制冷媒的循环量，进而避免出现由于冷媒循环量过小而导致的压缩机吐出的润滑油不能返回问题发生，由此不仅确保了压缩机的润滑效果，而且提高了压缩机运行的可靠性。

[0025] 下面通过一个具体的实施例来详细阐述所述空调压缩机运行转速限制方法的具体设计流程。

[0026] 实施例一，参见图2所示，本实施例的空调压缩机运行转速限制方法采用在室外环境温度Ta≤5℃以及5℃

[0027] 在本实施例中，所述的室外环境温度Ta可以通过设置在空调器室外机中的温度传感器系统检测获得。通过室外机中的温度传感器检测到的室外环境温度Ta一般分为两种状态：一种是Ta（ON状态）；一种是Ta（OFF状态）。其中，Ta(ON状态)是指空调器室外风机启动运行且运行时间超过设定值T时，温度传感器所检测到的室外环境温度值，即室外大气对流温度。Ta(OFF状态)是指空调器室外风机停止或者运行时间小于设定值T时，温度传感器所检测到的室外环境温度值，即室外大气静止温度。

[0028] 在本实施例中，所述设定值T推荐选取60秒，以保证室外大气对流温度检测的准确性。当然，所述设定值T也可以选择其他数值，只要能够保证室外风机完全运行起来，实现室外大气对流温度的准确检测即可。

[0029] 以下所提出的空调压缩机运行转速的限制方法均是指在Ta（ON状态）情况下制定的限制方法，即根据空调室外机启动运行时间达到设定值T以后所检测到的室外环境温度Ta制定的压缩机运行转速限制方法。当在空调器室外风机运行时间小于设定时间T时，即Ta（OFF状态）时，对压缩机的运行转速不做限制。

[0030] 为了避免压缩机在室外环境温度Ta低于10℃的情况下制热运行时，出现回油不利的问题，本实施例对压缩机的最小运行转速进行以下限制，即：

[0031] 若室外环境温度Ta≤5℃，则限制压缩机运行转速的下限值为Nlower1，且Nlower1的取值原则为压缩机在该温度区间内运行时，同时满足以下两个条件：

[0032] （1-1）BSH≥5℃；

[0033] （1-2）Nlower1≥压缩机自由运行最小转速+5rps。

[0034] 若室外环境温度5℃

[0035] （2-1）BSH≥5℃；

[0036] （2-2）Nlower2≥压缩机自由运行最小转速。

[0037] 其中，BSH是指压缩机底部温度与冷凝器中间温度的差值；压缩机自由运行最小转速，是指在满足空调器运行要求（一般指能够建立高低压压差，符合空调器振动要求）的条件下，压缩机能够连续、正常运行的最小转速。由此，即便在室内温度接近或者达到设定温度时，也能保持一定的冷媒循环量，使压缩机吐出的润滑油能够及时返回，避免影响压缩机的润滑效果。

[0038] 对于室外环境温度Ta高于10℃的情况，为了进一步的确保压缩机运行的安全性，本实施例优选将此温度区间内压缩机运行转速的下限值设定为Nlower3，所述Nlower3=压缩机允许运行的最小转速+15rps。其中，所述压缩机允许运行的最小转速，是指压缩机自身机械条件下，能够允许压缩机进行连续、正常运行的最小转速，此参数值可以从压缩机生产厂家提供的规格书中查出。当然，也可以对压缩机在室外环境温度Ta高于10℃情况下的运行转速不做限制，本实施例对此不进行具体限制。

[0039] 下面结合图1所示的流程图，对本实施例的压缩机运行转速限制方法的具体流程进行详细阐述：

[0040] S101、判断空调器是否工作在制热运行模式下，若是，则执行后续步骤；否则，退出该压缩机运行转速的限制过程。

[0041] S102、判断所检测到的室外环境温度Ta的状态，若Ta的状态设置为ON状态，则判断室外环境温度Ta落入的温度区间，若Ta≤5℃，则执行步骤S103；若5℃10℃，则执行步骤S105。若Ta的状态设置为OFF状态，则退出该压缩机运行转速限制过程。

[0042] 在这里，对Ta状态的设置可以由空调器主板上的处理器根据其对室外风机的启动运行情况确定出来。

[0043] S103、限制压缩机的运行转速的下限值为Nlower1，跳转至步骤S106；

[0044] 在此步骤中，所述Nlower1的取值可以采用以下实验方法确定：

[0045] 将空调器的室外机制热运行在不同的室外环境温度下，且所述室外环境温度均小于等于5℃；

[0046] 改变压缩机的运行转速，并同时检测空调器的压缩机底部温度以及冷凝器的中间温度；

[0047] 在同时满足：（1）BSH≥5℃；（2）Nlower1≥压缩机自由运行最小转速+5rps这两个条件的情况下，确定出压缩机的最小运行转速Nlower1。

[0048] 在本实施例中，所述Nlower1优选在30rps至40rps的范围内取值，推荐将Nlower1设定为35rps，以提高控制效果。

[0049] 在计算压缩机的运行转速时，首先根据用户的设定温度和室内温度按照传统的计算公式计算出压缩机的运行转速N；然后判断N是否大于Nlower1，若是，则按照传统计算公式计算出的运行转速N控制压缩机运行；否则，限制N= Nlower1。

[0050] S104、限制压缩机的运行转速的下限值为Nlower2，跳转至步骤S106；

[0051] 在此步骤中，所述Nlower2的取值可以采用以下实验方法确定：

[0052] 将空调器的室外机制热运行在不同的室外环境温度下，且所述室外环境温度均在5℃至10℃的温度区间内；

[0053] 改变压缩机的运行转速，并同时检测空调器的压缩机底部温度以及冷凝器的中间温度；

[0054] 在同时满足：（1）BSH≥5℃；（2）Nlower2≥压缩机自由运行最小转速这两个条件的情况下，确定出压缩机的最小运行转速Nlower2。

[0055] 此外，若在满足所述条件（1）、（2）的情况下确定出的最小运行转速Nlower2低于压缩机允许运行的最小转速+15rps，即Nlower2

[0056] Nlower2=Nlower3=压缩机允许运行的最小转速+15rps。

[0057] 在本实施例中，所述Nlower2优选在25rps至35rps的范围内取值，推荐将Nlower2设定为30rps，以提高控制效果。

[0058] 在确定Nlower1、Nlower2的取值时，应满足Nlower1-Nlower2≥5rps的要求。

[0059] 同样的，在计算压缩机的运行转速时，首先根据用户的设定温度和室内温度按照传统的计算公式计算出压缩机的运行转速N；然后判断N是否大于Nlower2，若是，则按照传统计算公式计算出的运行转速N控制压缩机运行；否则，限制N= Nlower2。

[0060] S105、限制压缩机的运行转速的下限值为Nlower3；

[0061] 在此步骤中，所述Nlower3的取值可以采用以下公式确定：

[0062] Nlower3=压缩机允许运行的最小转速+15rps。

[0063] 同理，在室外环境温度Ta>10℃的情况下计算压缩机的运行转速时，首先根据用户的设定温度和室内温度按照传统的计算公式计算出压缩机的运行转速N；然后判断N是否大于Nlower3，若是，则按照传统计算公式计算出的运行转速N控制压缩机运行；否则，限制N= Nlower3。

[0064] S106、返回步骤S101继续检测执行。

[0065] 在本实施例所设计的压缩机运行转速限制方法中，为了提高系统控制的稳定性，在所述压缩机运行过程中，当室外环境温度Ta逐渐下降进入设定的不同温度划分区间时，优选采用回差控制方式对压缩机运行转速的下限值进行控制。作为一种优选设计方案，假设将回差温度设定为2℃，在所述压缩机运行过程中，当室外环境温度Ta从11℃逐渐下降至9℃的过程中，不要急于将压缩机的运行转速的下限值由Nlower3切换到Nlower2，而是保持压缩机运行转速的下限值仍在Nlower3上；当室外环境温度持续下降且低于9℃时，再将压缩机运行转速的下限值调整到Nlower2。同理，当室外环境温度Ta从6℃逐渐下降至4℃的过程中，保持压缩机运行转速的下限值为Nlower2；当室外环境温度持续下降且低于
4℃时，再将压缩机运行转速的下限值调整为Nlower1。

[0066] 反之，对于室外环境温度逐渐上升的过程，仍采用回差控制方式对压缩机运行转速的下限值进行控制。即在所述压缩机运行过程中，当室外环境温度Ta从4℃逐渐上升至6℃的过程中，保持压缩机运行转速的下限值仍为Nlower1；当室外环境温度持续上升且高于6℃时，再将压缩机运行转速的下限值调整到Nlower2。同理，当室外环境温度Ta从9℃逐渐上升至11℃的过程中，保持压缩机运行转速的下限值为Nlower2；当室外环境温度持续上升且高于11℃时，再将压缩机运行转速的下限值调整为Nlower3。

[0067] 采用回差控制策略可以保证系统控制的稳定性。当然，所述回差温度也可以设定为其他合适的温度值，本实施例对此不进行具体限制。

[0068] 当然，本实施例对于三个温度区间的划分并不仅限于以上举例，也可以采用其它划分方式，可以根据空调器的实际运行情况实验确定。

[0069] 在本发明中，通过空调器室外机中的温度传感器检测获得室外环境温度Ta可以实时地传输至空调器主板上的处理器，例如主CPU芯片。将本发明所提出的压缩机运行转速限制策略通过软件编程的方式写入处理器，进而通过处理器计算出每一时刻压缩机的运行转速，并生成相应的控制信号，经由驱动电路驱动压缩机安全运行。

[0070] 当然，以上所述仅是本发明的一种优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。