CN105299974B - 一种空调电子膨胀阀的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调电子膨胀阀的控制方法，包括：压缩机启动运行后，获取压缩机的实际运行频率，与设定运行频率作比较；若所述实际运行频率小于所述设定运行频率，控制电子膨胀阀的开度为初始开度；否则，执行初始运行阶段调阀的控制过程；在压缩机启动运行的运行时间达到设定初始运行时间之后，执行PID调阀的控制过程；所述PID调阀的控制过程为以压缩机的实际排气温度与目标排气温度的差值作为偏差、基于所述偏差对电子膨胀阀的开度进行PID控制的过程；所述目标排气温度根据所述实际运行频率确定。应用本发明，可以实现对电子膨胀阀开度的动态、快速及精确调节，提高空调冷媒循环系统的能效比。

Description

一种空调电子膨胀阀的控制方法

技术领域

本发明属于空气调节技术领域，具体地说，是涉及空调的控制方法，更具体地说，是涉及一种空调电子膨胀阀的控制方法。

背景技术

电子膨胀阀作为一种新型的控制元件，广泛应用在空调冷媒循环系统中，通过对电子膨胀阀的开度进行调节，调节系统中的冷媒循环量，满足空调运行性能要求。因此，如何对电子膨胀阀进行有效控制，是衡量空调系统能效比的关键。

现有技术中，通常采用过热度查表调阀方法和排气温度查表调阀方法来调节空调电子膨胀阀的开度。其中，过热度查表调阀是利用吸气温度和盘管温度的差值及差值的变化量进行查表调阀。其缺点之一是吸气温度和盘管温度相差不大，差值较小，过热度精度不够，容易出现过调的问题。另外，由于空调因其采用毛细管分流，分流路数较多，一般分流路数为5-6路，其在生产装配上较难保证良好的分流一致性，故其在运行时的盘管温度也很难保证良好的一致性，盘管温度偏差较大，导致过热度查表调阀的精度较低。排气温度查表调阀虽然较过热度调阀更具有优势，但其调阀精度较低，属于粗调，且在低频下也极容易出现过调的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种空调电子膨胀阀的控制方法，实现对电子膨胀阀开度的动态、快速及精确调节，提高空调冷媒循环系统的能效比。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种空调电子膨胀阀的控制方法，包括：

压缩机启动运行后，获取压缩机的实际运行频率，与设定运行频率作比较；

若所述实际运行频率小于所述设定运行频率，控制电子膨胀阀的开度为初始开度；否则，执行初始运行阶段调阀的控制过程；

在压缩机启动运行的运行时间达到设定初始运行时间之后，执行PID调阀的控制过程；

所述PID调阀的控制过程为以压缩机的实际排气温度与目标排气温度的差值作为偏差、基于所述偏差对电子膨胀阀的开度进行PID控制的过程；所述目标排气温度根据所述实际运行频率确定。

如上所述的控制方法，其特征在于，所述目标排气温度与所述实际运行频率呈线性关系。

如上所述的控制方法，所述初始运行阶段调阀的控制过程，具体包括：

在压缩机从休眠状态再次启动运行之后的第一设定时间内，根据公式Y1=a1*f+b1获得电子膨胀阀的目标开度Y1，控制电子膨胀阀的开度为所述目标开度Y1；所述f为压缩机的实际运行频率，a1和b1为常数；

所述压缩机从休眠状态再次启动运行包括：

压缩机重新上电后启动运行；或

空调工作模式改变后压缩机启动运行；或

空调除霜结束后压缩机启动运行。

如上所述的控制方法，所述初始运行阶段调阀的控制过程，还包括：

在压缩机由室温接近目标设定温度而停机的状态转为室温偏离所述目标设定温度而再次启动的状态下，在压缩机再次启动运行之后的第二设定时间内，根据公式Y2=a2*f+b2+c2获得电子膨胀阀的目标开度Y2，控制电子膨胀阀的开度为所述目标开度Y2；其中，a2和b2均为常数，c2根据压缩机由室温接近所述目标设定温度而停机时电子膨胀阀的实际开度和压缩机的实际运行频率来确定。

优选的，所述第一设定时间大于所述第二设定时间。

如上所述的控制方法，在所述初始运行阶段调阀的控制过程中，以设定采样周期对压缩机的实际运行频率进行采样，并计算前后两次采样的压缩机的实际运行频率的变化；若所述实际运行频率的变化不大于设定频率变化值，保持电子膨胀阀的目标开度不变；否则，按照压缩机的实际运行频率获得电子膨胀阀的目标开度。

如上所述的控制方法，还包括：

在压缩机重新上电之后，先控制电子膨胀阀的开度为最大允许开度，再控制电子膨胀阀的开度为所述初始开度，然后，在满足压缩机启动条件后，控制压缩机启动运行。

如上所述的控制方法，在压缩机停机且未掉电时，保持电子膨胀阀的当前实际开度不变并持续设定持续时间，在持续时间达到所述设定持续时间时，先控制电子膨胀阀的开度为最大允许开度，然后，控制电子膨胀阀的开度为所述初始开度，并保持。

如上所述的控制方法，还包括：

判断电子膨胀阀的开度是否在最大允许开度和最小允许开度限定的允许范围内，若否，控制电子膨胀阀的开度为所述最大允许开度或所述最小允许开度。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提供的电子膨胀阀控制方法，在压缩机启动后，先通过执行初始化运行阶段调阀的控制将电子膨胀阀的开度调至一定开度，然后以该开度作为起始开度、再以压缩机的实际排气温度与目标排气温度的差值作为偏差、基于偏差对电子膨胀阀的开度进行PID控制，实现了对电子膨胀阀开度的动态、快速及精确调节，不易出现过调的问题；而且，在PID控制中，根据压缩机实际运行频率实时确定目标排气温度，使得PID控制更细微、更准确，且能够尽可能地提高空调冷媒循环系统的能效比。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明空调电子膨胀阀的控制方法一个实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

请参见图1，该图所示为本发明空调电子膨胀阀的控制方法一个实施例的流程图，具体来说，是对空调冷媒循环系统中的电子膨胀阀开度进行控制的一个实施例的流程图。

如图1所示，该实施例实现电子膨胀阀开度控制的方法包括如下步骤：

步骤11：压缩机启动运行后，获取压缩机的实际运行频率，与设定运行频率作比较。

该步骤中的压缩机的实际运行频率，是指压缩机运行过程中的实时运行频率。由于压缩机的运行频率是由空调电脑板上的控制器来控制的，因此，控制器能够方便地获取压缩机的运行时的实际运行频率。然后，将实际运行频率与设定运行频率作比较，比较两者的大小。其中，设定运行频率是预先设置并存储到空调器电脑板上的一个频率值。一般的，是指压缩机正常运行时的一个最小运行频率。例如，为10Hz，或者15Hz。

步骤12：判断压缩机的实际运行频率是否小于设定运行频率。若是，执行步骤13；否则，执行步骤14。

步骤13：如果步骤12判定压缩机的实际运行频率小于设定运行频率，控制电子膨胀阀的开度为初始开度。然后，转至步骤15。

初始开度是预先设置并存储在空调器电脑板中的一个开度值，是空调研发人员借助于理论知识及大量的试验测试，在产品出厂前确定并写入到空调器电脑板中的值。一般的，该初始开度不宜过大，也不宜过小，以方便在在初始开度的基础上进行开度调节，既能保证快速实现膨胀阀的开度调节，又可以实现精确的调节。举例来说，对于一个全开或全关开度为540脉冲的电子膨胀阀，初始开度可设置为300脉冲左右。

如果压缩机的实际运行频率小于设定运行频率，表明压缩机处于刚刚启动、频率上升的阶段。该过程中，压缩机频率变化大，如果直接根据压缩机频率调整电子膨胀阀的开度，则开度波动也大，不易控制。因此，在此情况下，强制电子膨胀阀以初始开度打开。然后，执行步骤15。

步骤14：如果步骤12判定压缩机的实际运行频率不小于设定运行频率，执行初始运行阶段调阀的控制过程。然后，转至步骤15。

如果压缩机的实际运行频率不小于设定运行频率，为提高能效比，执行初始运行阶段调阀的控制过程。然后，执行步骤15。

步骤15：判断压缩机启动运行的运行时间是否达到设定初始运行时间。若是，执行步骤16；否则，转至步骤12，继续执行步骤12及后续的步骤对应的处理过程。

在该实施例中，设置计时器，对压缩机启动运行时间进行计时，并根据计时时间、也即压缩机启动运行时间是否达到设定初始运行时间作为判断是否要进入PID控制的判断依据。其中，设定初始运行时间也是预先设置并存储的时间值。而且，设定初始运行时间可能是一个值，也可能是多个值。对于多个值的情况，请参考下面的描述。

步骤16：若压缩机启动运行的时间达到设定初始运行时间，执行PID调阀的控制过程。

如果压缩机启动运行的时间达到了设定初始运行时间，则进入PID调阀的控制过程。具体来说，PID调阀的控制过程为以压缩机的实际排气温度与目标排气温度的差值作为偏差、基于偏差对电子膨胀阀的开度进行PID控制的过程。其中，压缩机的实际排气温度为压缩机运行过程中的实时排气温度，可以通过在压缩机排气口设置温度传感器来检测；目标排气温度是指期望达到的排气温度，且是根据压缩机的实际运行频率实时确定。譬如，预先设置并存储压缩机运行频率与目标排气温度的对应表，一个频率段对应一个目标排气温度。在PID控制过程中，根据压缩机实时运行频率查表，找到当前压缩机运行频率所对应的目标排气温度。作为更优选的实施方式，目标排气温度与压缩机实时运行频率成线性关系，用公式表达为：Td=k*f+n。其中，k和n为已知的、预先存储好的常数，f为压缩机实时运行频率。根据压缩机实时运行频率的线性关系来确定目标排气温度，能够获得最大的空调能效比。

压缩机的目标排气温度通过上述方法确定，压缩机的实际排气温度可以实时检测并获取，而且，以压缩机启动运行时间达到设定初始运行时间、进入PID调阀控制过程时的电子膨胀阀开度为初始开度值，则，可以采用PID控制算法，执行以压缩机的实际排气温度与目标排气温度的差值作为偏差、以目标排气温度作为控制目标的PID调阀控制。基于偏差执行PID控制的具体方法为现有技术，在此不作更详细描述，可以参考现有技术来实现。

通过采用PID调阀来控制电子膨胀阀的开度，控制精确，避免出现超调。而且，并非在压缩机启动立即执行PID控制，而是在压缩机启动运行时间达到设定初始运行时间之后再执行PID控制，能够使电子膨胀阀的开度快速提升，提高运行效率，且提高了空调冷媒循环系统的能效比。

在空调中，压缩机启动的条件有多种，譬如，压缩机重新上电后启动运行；空调工作模式改变（例如，由制冷模式转为制热模式）使得压缩机先停机再启动运行；空调除霜结束后压缩机启动运行；室温接近目标设定温度后压缩机停机、在室内偏离目标设定温度后压缩机启动运行（即感温传感器由OFF转ON情况下压缩机启动运行），等等。在对电子膨胀阀进行控制的过程中，优选根据压缩机在不同条件下启动运行执行不同的初始运行阶段调阀控制。

具体来说，分为两种情况，如下：

将压缩机重新上电后启动运行、或空调工作模式改变后压缩机启动运行、或空调除霜结束后压缩机启动运行定义为压缩机从休眠状态再次启动运行，如果压缩机是从休眠状态再次启动运行，在初始运行阶段调阀的控制过程中，在压缩机启动运行之后的第一设定时间内，根据公式Y1=a1*f+b1获得电子膨胀阀的目标开度Y1，控制电子膨胀阀的开度为目标开度Y1。其中，f为压缩机的实际运行频率，也即实时运行频率，a1和b1为常数。其中，第一设定时间、a1和b1均为预先设定并存储的已知值，可以根据空调冷媒循环系统的性能参数来确定。优选的，第一设定时间为6min左右。

而如果压缩机是由室温接近目标设定温度而停机的状态转为室温偏离目标设定温度而再次启动的状态，在初始运行阶段调阀的控制过程中，在压缩机再次启动运行之后的第二设定时间内，根据公式Y2=a2*f+b2+c2获得电子膨胀阀的目标开度Y2，控制电子膨胀阀的开度为目标开度Y2。其中，第二设定时间、a2和b2均为常数，c2根据压缩机由室温接近目标设定温度而停机时电子膨胀阀的实际开度和压缩机的实际运行频率来确定。而且，a2和b2可以与上述的a1和b1相等；第二设定时间要小于第一设定时间。例如，第一设定时间为6min，第二设定时间为3min。在该第二种情况中，通过增加一个开度修正值c2，在压缩机启动后能够更快地调整电子膨胀阀的开度至一个较大开度，以快速恢复冷媒流通。

在上述两种情况的初始运行阶段调阀控制过程中，电子膨胀阀的开度与压缩机实际运行频率成一一对应的线性关系。为避免在压缩机频率变化不大的情况下频繁对膨胀阀开度进行控制而产生不利影响，作为更优选的实施方式，在初始运行阶段调阀的控制过程中，以设定采样周期对压缩机的实际运行频率进行采样，并计算前后两次采样的压缩机的实际运行频率的变化。如果实际运行频率的变化不大于设定频率变化值，保持电子膨胀阀的目标开度不变；否则，按照压缩机的实际运行频率获得电子膨胀阀的目标开度。其中，设定频率变化值也是已知的一个数值。譬如，设定频率变化值为2Hz，如果压缩机实际运行频率的变化不大于2Hz，则保持电子膨胀阀为前一次根据压缩机实际运行频率确定的开度；如果压缩机实际运行频率的变化大于2Hz，再根据上述的公式和当前压缩机实际运行频率计算和更新电子膨胀阀的开度。

此外，如果压缩机是断电之后重新上电，为便于统一控制，先将电子膨胀阀的开度复位，以便进行统一的控制。具体来说，在压缩机重新上电之后，先控制电子膨胀阀的开度为最大允许开度，再控制电子膨胀阀的开度为初始开度，然后，在满足压缩机启动条件（如室温偏离设定目标温度）后，控制压缩机启动运行。在压缩机启动后，再执行上述的控制。

如果在压缩机停机且未掉电的情况下，保持电子膨胀阀的当前实际开度不变并持续设定持续时间，如持续2min。在持续时间达到设定持续时间时，先控制电子膨胀阀的开度为最大允许开度，然后，再控制电子膨胀阀的开度为初始开度，并保持。这样做的目的，也是尽可能地将电子膨胀阀的开度维持在一个基准开度，提高开度调节的快速性和精确性。

而且，为避免特殊情况下出现电子膨胀阀开度过大或过小，在整个电子膨胀阀的控制过程中，实时判断电子膨胀阀的开度是否在最大允许开度和最小允许开度限定的允许范围内。若在允许范围内，按照实际目标开度控制电子膨胀阀；如果不在允许范围内，则控制电子膨胀阀的开度为最大允许开度（在实际目标开度大于最大允许开度时）或最小允许开度（在实际目标开度小于最大允许开度时）。其中，最大允许开度和最小允许开度是已知的、根据空调冷媒循环系统的性能参数确定的值。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种空调电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

压缩机启动运行后，获取压缩机的实际运行频率，与设定运行频率作比较；

若所述实际运行频率小于所述设定运行频率，控制电子膨胀阀的开度为初始开度；否则，执行初始运行阶段调阀的控制过程；

在压缩机启动运行的运行时间达到设定初始运行时间之后，执行PID调阀的控制过程；

所述PID调阀的控制过程为以压缩机的实际排气温度与目标排气温度的差值作为偏差、基于所述偏差对电子膨胀阀的开度进行PID控制的过程；所述目标排气温度根据所述实际运行频率确定；

所述初始运行阶段调阀的控制过程，具体包括：

在压缩机从休眠状态再次启动运行之后的第一设定时间内，根据公式Y1=a1＊f+b1获得电子膨胀阀的目标开度Y1，控制电子膨胀阀的开度为所述目标开度Y1；所述f为压缩机的实际运行频率，a1和b1为常数；

所述压缩机从休眠状态再次启动运行包括：

压缩机重新上电后启动运行；或

空调工作模式改变后压缩机启动运行；或

空调除霜结束后压缩机启动运行。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述目标排气温度与所述实际运行频率呈线性关系。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述初始运行阶段调阀的控制过程，还包括：

在压缩机由室温接近目标设定温度而停机的状态转为室温偏离所述目标设定温度而再次启动的状态下，在压缩机再次启动运行之后的第二设定时间内，根据公式Y2=a2＊f+b2+c2获得电子膨胀阀的目标开度Y2，控制电子膨胀阀的开度为所述目标开度Y2；其中，a2和b2均为常数，c2根据压缩机由室温接近所述目标设定温度而停机时电子膨胀阀的实际开度和压缩机的实际运行频率来确定。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述第一设定时间大于所述第二设定时间。

5.根据权利要求1或3所述的控制方法，其特征在于，在所述初始运行阶段调阀的控制过程中，以设定采样周期对压缩机的实际运行频率进行采样，并计算前后两次采样的压缩机的实际运行频率的变化；若所述实际运行频率的变化不大于设定频率变化值，保持电子膨胀阀的目标开度不变；否则，按照压缩机的实际运行频率获得电子膨胀阀的目标开度。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

在压缩机重新上电之后，先控制电子膨胀阀的开度为最大允许开度，再控制电子膨胀阀的开度为所述初始开度，然后，在满足压缩机启动条件后，控制压缩机启动运行。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在压缩机停机且未掉电时，保持电子膨胀阀的当前实际开度不变并持续设定持续时间，在持续时间达到所述设定持续时间时，先控制电子膨胀阀的开度为最大允许开度，然后，控制电子膨胀阀的开度为所述初始开度，并保持。

8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

判断电子膨胀阀的开度是否在最大允许开度和最小允许开度限定的允许范围内，若否，控制电子膨胀阀的开度为所述最大允许开度或所述最小允许开度。