CN110579075B - 一种冰箱变频负载转速控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冰箱变频负载转速控制方法及系统，属于制冷设备技术领域，包括通过冰箱传感器获取冰箱当前时刻的实际温度，并计算冰箱当前的实际温度与设定温度之间的偏差值；根据偏差值占设定的全量程变化范围的比例和采样时间积分，计算转速PI控制量；根据转速PI控制量对冰箱压缩机和/或风机的转速进行控制。本发明中将冰箱间室的实际温度与需要达到的控制温度之间的差值作为PI控制的输入，对温度差值和差值的时间积分来计算输出的PI（比例积分）控制请求，使得冰箱间室的实际温度快速、精确的达到设定的控制温度，并且可以不受外界干扰，持续保持所需温度。

Description

一种冰箱变频负载转速控制方法及系统

技术领域

本发明涉及制冷设备技术领域，特别涉及一种冰箱变频负载转速控制方法及系统。

背景技术

冰箱变频技术是针对冰箱压缩机，冰箱压缩机的转速不是固定的，环境温度高时，压缩机转速加快以尽快达到降温目的，环境温度低时，压缩机转速减慢以保持温度，满足冰箱在不同环境温度、不同负荷情况下的使用。

但是，目前冰箱对变频负载一般是通过模糊的档位控制，使冰箱间室维持在一个目标区间内，当冰箱开关门或者放入大量的热负荷时(如热的食物等)，冰箱控制的变频负载只能根据预设的频率段调整到相应的转速，往往使得冰箱的温度过高或过低，然后再缓慢的趋近目标温度，导致食物温度不能及时降下来或者降得过低影响食物的使用感。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冰箱变频负载转速控制方法及系统，以使冰箱更快速更精确到达设定温度。

为实现以上目的，本发明采用一种冰箱变频负载转速控制方法，包括如下步骤：

通过冰箱传感器获取冰箱当前时刻的实际温度，并计算冰箱当前时刻的实际温度与设定温度之间的偏差值；

根据所述偏差值占设定的全量程变化范围的比例和采样时间积分，计算转速PI控制量；

根据转速PI控制量对冰箱压缩机和/或风机的转速进行控制。

优选地，所述根据所述偏差值占设定的全量程变化范围的比例和采样时间积分，计算转速PI控制量，包括：

根据上一时刻的变量y_old和所述偏差值，对变量y_raw进行更新，更新方式如下：

y_raw＝y_old+KP×E_rr，

其中，KP为常量，表示比例带系数，E_rr表示当前时刻的实际温度和设定温度之间的偏差值；

根据所述变量y_raw确定所述转速PI控制量。

优选地，所述根据所述变量y_raw确定所述转速PI控制量，包括：

将所述变量y_raw与事先设定的速度上限值HSL、速度下限值LSL进行比较，其中速度上限值HSL表示所述压缩机或风机的速度上限值，速度下限值LSL表示所述压缩机或风机的速度下限值；

在所述变量y_raw＞HSL时，确定所述转速PI控制量为速度上限值HSL；

在所述变量y_raw＜LSL时，确定所述转速PI控制量为速度下限值LSL；

在所述LSL＜y_raw＜HSL时，确定所述所述转速PI控制量为变量y_raw。

优选地，还包括：

在冰箱化霜状态结束时，对所述变量y_old进行初始化，初始化过程为：

y_old＝INIT-KP×E_rr，

其中，INIT为一常量。

优选地，还包括：

根据上一时刻的所述变量y_old和当前时刻的转速PI控制量，对当前时刻的变量y_old`，更新过程为：

y_old`＝(1-T_s/T_i)×y_old+(T_s/T_i)×转速PI控制量，

其中，T_s表示采样时间，T_i表示积分时间常数，且T_s、T_i均为常量。

优选地，所述根据转速PI控制量对冰箱压缩机和/或风机的转速进行控制，包括：

Frequency＝PI_冷冻×Gain_冷冻，

其中，Frequency表示压缩机或风机转速，PI_冷冻表示冷冻室转速PI控制量，Gain_冷冻表示冷冻室增益，为一常量。

优选地，在冰箱系统控制由多个间室共同控制所述压缩机或风机转速时，还包括：

根据多个间室的转速PI控制量和各间室的增益，计算压缩机或风机的转速。

优选地，还包括：

将所述转速PI控制量与设置的开/停机常数进行比较；

在所述转速PI控制量大于开机常数时，压缩机或风机开机；

在所述转速PI控制量小于停机常数时，压缩机或风机关机。

另一方面，采用一种冰箱变频负载转速控制系统，包括PI控制器，PI控制器的输入端与冰箱内的温度传感器连接、输出端与冰箱内的压缩机或风机控制端连接。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明中将冰箱间室的实际温度与需要达到的控制温度之间的差值作为PI控制的输入，对温度差值和差值的时间积分来计算输出的PI(比例积分)控制请求。通过不断的将冰箱间室的实际温度与所需达到的控制温度之间的差值作为PI控制的反馈，调整PI(比例积分)控制请求，使得冰箱间室的实际温度快速、精确的达到设定的控制温度，并且可以不受外界干扰，持续保持所需温度。

附图说明

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：

图1是一种冰箱变频负载转速控制方法的流程示意图；

图2是冰箱变频负载转速控制过程中的控制量示意图；

图3是一种冰箱变频负载转速控制系统的结构示意图；

图4是常数Kp取值2、T_i取值200时冰箱间室的温度波动示意图；

图5是常数Kp取值5、T_i取值200时冰箱间室的温度波动示意图；

图6是常数Kp取值2、T_i取值1000时冰箱间室的温度波动示意图。

具体实施方式

为了更进一步说明本发明的特征，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本发明的保护范围加以限制。

如图1所示，本实施例公开了一种冰箱变频负载转速控制方法，包括如下步骤：

S101、通过冰箱传感器获取冰箱当前时刻的实际温度，并计算冰箱当前时刻的实际温度与设定温度之间的偏差值；

S102、根据所述偏差值占设定的全量程变化范围的比例和采样时间积分，计算转速PI控制量；

S103、根据转速PI控制量对冰箱压缩机和/或风机的转速进行控制。

需要说明的是，本实施例中采用PI控制方式，将冰箱间室的实际温度和所需达到的控制温度之间的差值作为PI控制器的反馈，输出一个PI值用来调整冰箱压缩机、风机的转速，以使冰箱间室的实际温度快速准确的达到所需的控制温度。

作为进一步优选的方案，上述步骤S102：根据所述偏差值占设定的全量程变化范围的比例和采样时间积分，计算转速PI控制量。具体包括：

根据上一时刻的变量y_old和所述偏差值，对变量y_raw进行更新，更新方式如下：

y_raw＝y_old+KP×E_rr，

其中，KP为常量，表示比例带系数，E_rr表示当前时刻的实际温度和设定温度之间的偏差值；

根据所述变量y_raw确定所述转速PI控制量。

该变量y_old和y_raw为转速的一个变量。

作为进一步优选的方案，根据所述变量y_raw确定所述转速PI控制量，包括：

将所述变量y_raw与事先设定的速度上限值HSL、速度下限值LSL进行比较，其中速度上限值HSL表示所述压缩机或风机的速度上限值，速度下限值LSL表示所述压缩机或风机的速度下限值；

在所述变量y_raw＞HSL时，确定所述转速PI控制量为速度上限值HSL；

在所述变量y_raw＜LSL时，确定所述转速PI控制量为速度下限值LSL；

在所述LSL＜y_raw＜HSL时，确定所述所述转速PI控制量为变量y_raw。

作为进一步优选的方案，变量y_old在需要初始化时，需对其进行初始化，比如在冰箱化霜状态结束时，对所述变量y_old进行初始化，初始化过程为：

y_old＝INIT-KP×E_rr，

其中，INIT为一常量。

作为进一步优选的方案，根据上一时刻的所述变量y_old和当前时刻的转速PI控制量，对当前时刻的变量y_old`，更新过程为：

y_old`＝(1-T_s/T_i)×y_old+(T_s/T_i)×转速PI控制量，

其中，T_s表示采样时间，T_i表示积分时间常数，且T_s、T_i均为常量。

需要说明的是，转速PI控制量以对变量y_old的作用的形式记录在系统里，实现时间积分对PI控制量的影响。

作为进一步优选的方案，上述步骤S103：根据转速PI控制量对冰箱压缩机和/或风机的转速进行控制。分为两种情况进行说明：

(1)如果系统控制只由冷冻室决定压缩机或风机的转速，一般用于单蒸发器，则压缩机或风机的最终转速为：

Frequency＝PI_冷冻×Gain_冷冻，

其中，Frequency表示压缩机或风机转速，PI_冷冻表示冷冻室转速PI控制量，Gain_冷冻表示冷冻室增益，为一常量。

(2)如果系统控制由多个间室(冷冻室、保鲜室等)共同决定压缩机或风机转速，一般用于多个蒸发器类型，则压缩机或风机的最终转速为：

其中，Frequency表示压缩机或风机转速，PI_间室X表示间室转速PI控制量，Gain_间室X表示间室增益，为一常量。

作为进一步优选的方案，在计算出转速PI控制量后，还需将所述转速PI控制量与设置的开/停机常数进行比较；在所述转速PI控制量大于开机常数时，压缩机或风机开机；在所述转速PI控制量小于停机常数时，压缩机或风机关机。

需要说明的是，如图2所示，本实施例中PI控制过程中，INT、KP、T_i、T_s、LSL、HSL、DUTY、Period、Publish_Data_Time等影响参数均为常量，这些常量根据冰箱控制系统而决定。

如图3所示，本实施例公开了一种冰箱变频负载转速控制系统，包括PI控制器10，PI控制器的输入端与冰箱内的温度传感器20连接、输出端与冰箱内的压缩机31和/或风机32控制端连接。

如图4至图6所示，本实施例通过改变常数Kp、T_i，得到冰箱间室温度温度波动变化，其中Kp作为温度差值的常数，对温度波动有直接明显影响；T_i作为时间积分的常数，常常需要改动很大后才能对温度波动有所影响。因此，通过调整参数，可将冰箱间室温度波动调节的很小，使冰箱间室的实际温度快速接近于设定的目标温度，提高了冰箱变频性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种冰箱变频负载转速控制方法，其特征在于，包括：

通过冰箱传感器获取冰箱当前时刻的实际温度，并计算冰箱当前时刻的实际温度与设定温度之间的偏差值；

根据所述偏差值占设定的全量程变化范围的比例和采样时间积分，计算转速PI控制量，具体包括：

根据上一时刻的变量y_old和所述偏差值，对变量y_raw进行更新，根据所述变量y_raw确定所述转速PI控制量；

还包括：

在冰箱化霜状态结束时，对所述变量y_old进行初始化，初始化过程为：

y_old＝INIT-KP×E_rr，

其中，INIT为一常量，KP为常量，表示比例带系数，E_rr表示当前时刻的实际温度和设定温度之间的偏差值；

根据转速PI控制量对冰箱压缩机和/或风机的转速进行控制。

2.如权利要求1所述的冰箱变频负载转速控制方法，其特征在于，所述根据所述偏差值占设定的全量程变化范围的比例和采样时间积分，计算转速PI控制量，包括：

根据上一时刻的变量y_old和所述偏差值，对变量y_raw进行更新，更新方式如下：

y_raw＝y_old+KP×E_rr，

其中，KP为常量，表示比例带系数，E_rr表示当前时刻的实际温度和设定温度之间的偏差值。

3.如权利要求2所述的冰箱变频负载转速控制方法，其特征在于，所述根据所述变量y_raw确定所述转速PI控制量，包括：

将所述变量y_raw与事先设定的速度上限值HSL、速度下限值LSL进行比较，其中速度上限值HSL表示所述压缩机或风机的速度上限值，速度下限值LSL表示所述压缩机或风机的速度下限值；

在所述变量y_raw＞HSL时，确定所述转速PI控制量为速度上限值HSL；

在所述变量y_raw＜LSL时，确定所述转速PI控制量为速度下限值LSL；

在所述LSL＜y_raw＜HSL时，确定所述转速PI控制量为变量y_raw。

4.如权利要求1所述的冰箱变频负载转速控制方法，其特征在于，还包括：

根据上一时刻的所述变量y_old和当前时刻的转速PI控制量，对当前时刻的变量y_old`，更新过程为：

y_old`＝(1-T_s/T_i)×y_old+(T_s/T_i)×转速PI控制量，

其中，T_s表示采样时间，T_i表示积分时间常数，且T_s、T_i均为常量。

5.如权利要求3所述的冰箱变频负载转速控制方法，其特征在于，所述根据转速PI控制量对冰箱压缩机和/或风机的转速进行控制，包括：

Frequency＝PI_冷冻×Gain_冷冻，

其中，Frequency表示压缩机或风机转速，PI_冷冻表示冷冻室转速PI控制量，Gain_冷冻表示冷冻室增益，为一常量。

6.如权利要求5所述的冰箱变频负载转速控制方法，其特征在于，在冰箱系统控制由多个间室共同控制所述压缩机或风机转速时，还包括：

根据多个间室的转速PI控制量和各间室的增益，计算压缩机或风机的转速。

7.如权利要求1-6任一项所述的冰箱变频负载转速控制方法，其特征在于，还包括：

将所述转速PI控制量与设置的开/停机常数进行比较；

在所述转速PI控制量大于开机常数时，压缩机或风机开机；

在所述转速PI控制量小于停机常数时，压缩机或风机关机。

8.一种冰箱变频负载转速控制系统，其特征在于，包括PI控制器，PI控制器的输入端与冰箱内的温度传感器连接、输出端与冰箱内的压缩机或风机控制端连接；PI控制器用于计算转速PI控制量，具体包括：

根据上一时刻的变量y_old和偏差值，对变量y_raw进行更新，根据所述变量y_raw确定所述转速PI控制量，该偏差值为冰箱当前时刻的实际温度与设定温度之间的偏差值；

PI控制器还用于：

在冰箱化霜状态结束时，对所述变量y_old进行初始化，初始化过程为：

y_old＝INIT-KP×E_rr，

其中，INIT为一常量，KP为常量，表示比例带系数，E_rr表示当前时刻的实际温度和设定温度之间的偏差值；

根据转速PI控制量对冰箱压缩机和/或风机的转速进行控制。

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