膨胀阀控制方法、装置和空调器与流程

1.本技术涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种膨胀阀控制方法、装置和空调器。


背景技术：

2.空调膨胀阀的开度影响着系统的运行状态，一般情况下，膨胀阀开度偏小，会导致系统排气温度、排气压力高，易出现限降频甚至保护停机。空调开机过程系统为非稳态阶段，在该阶段中，目前现有的膨胀阀控制方式比较简单，阀步控制节奏容易出现与压缩机频率等不匹配的情况，导致系统出现波动。因此，现有的膨胀阀控制方法在开机过程中容易导致系统的不稳定，影响用户的使用体验。


技术实现要素：

3.本技术解决的问题是现有的膨胀阀控制方法容易导致系统不稳定的问题。
4.为解决上述问题，第一方面，本技术提供一种膨胀阀控制方法，应用于空调器，膨胀阀控制方法包括：
5.自开机起第一预设时长以内，以第一模式控制膨胀阀的开度；
6.自开机起经过第一预设时长之后，以第二模式控制膨胀阀的开度直至满足退出条件，在第二模式下，膨胀阀的开度根据压缩机频率、室外环境温度以及室内环境温度确定；
7.在结束以第二模式控制膨胀阀的开度后，以第三模式控制膨胀阀的开度。
8.在本技术实施例中，在开机启动第一预设时长以后，以第二模式控制膨胀阀的开度。在这一控制阶段，压缩机已经正常启动，但蒸发器过热度往往较低，与目标过热度相差较远，不适合作为膨胀阀的开度决定因素，此时空调系统处于非稳态。本技术实施例中，在第二模式下，膨胀阀的开度是根据压缩机频率、室外环境温度以及室内环境温度确定，相较于现有技术中膨胀阀在空调系统未稳定前保持恒定开度，本技术实施例的控制方法能够对膨胀阀的开度进行灵活调整，减少膨胀阀的开度与压缩机频率等不匹配的情况，提升系统在非稳态下的稳定性。
9.在可选的实施方式中，第一预设时长为10～60s。在开机启动后的10～60s以内，空调器往往处于上电复位阶段，空调器的压缩机、风机等部件在该时间段内完成启动。在第一预设时长之后，空调器进入非稳态运行阶段。
10.在可选的实施方式中，在第二模式下，压缩机频率、室外环境温度以及室内环境温度均与膨胀阀的开度呈正相关。其他条件相同的情况下，压缩机频率越高，系统冷媒循环量加大，需要对应的膨胀阀具有较大的开度，即随压缩机频率升高，膨胀阀的开度增加。其他条件相同的情况下，室外环境温度越高，排气压力高，为降低系统压力、排气温度，为确保系统能够正常稳定运行，膨胀阀需加大，即随室外环境温度升高，膨胀阀的开度增加。同理，室内环境温度越高，所需冷媒流量更多，需要膨胀阀具有较大的开度，即随室内环境温度升高，膨胀阀的开度增加。
11.在可选的实施方式中，在第二模式下，膨胀阀的开度ec＝a*(f-f0) b*(tr-tr0)
c*(ta-ta0) d，其中，f为压缩机频率，tr为室外环境温度，ta为室内环境温度，f0为基准频率，tr0为外环基准温度，ta0为内环基准温度，a、b、c、d为调节系数。在本实施例中，压缩机频率、室外环境温度、室内环境温度分别与膨胀阀的开度呈线性关系。
12.在可选的实施方式中，在空调器处于制冷工况下，基准频率f0为50～70hz，外环基准温度tr0为30～38℃，内环基准温度ta0为22～30℃，调节系数a取0.5～2，调节系数b取1～3，调节系数c取2～5。
13.在可选的实施方式中，在空调器处于制热工况下，基准频率f0为50～80hz，外环基准温度tr0为0～10℃，内环基准温度ta0为15～25℃，调节系数a取0.5～2，调节系数b取2～5，调节系数c取1～3。
14.在可选的实施方式中，调节系数d根据空调器在基准频率、外环基准温度以及内环基准温度下稳定运行后的膨胀阀的开度确定。在本实施例中，空调器在基准频率、外环基准温度以及内环基准温度下稳定运行后的膨胀阀的开度值，是空调器在实际条件刚好为上述基准条件的情况下，稳定运行时膨胀阀的目标值，将该开度值作为调节系数d的取值，使得即便在非稳定阶段的第二模式下，能够至少保证当压缩机频率趋近于基准频率、室外环境温度趋近于外环基准温度、室内环境温度趋近于内环基准温度时，膨胀阀的开度趋近于空调器在相同条件且稳态时膨胀阀的开度。这样有利于空调器在由第二模式进入到稳态控制阶段的第三模式时，系统不会产生较大波动。
15.在可选的实施方式中，在满足以下任一条件时，判定满足退出条件：
16.压缩机频率达到目标频率并持续第二预设时长；或者，
17.在第二模式下持续时间达到第三预设时长，第三预设时长大于第二预设时长。
18.在本实施例中，如果压缩机频率达到目标频率并持续第二预设时长，意味着系统趋于稳定，此时可以从第二模式退出，采用别的条件来确定膨胀阀的开度(比如采用蒸发器过热度)。在一些异常情况下，检测到的压缩机频率始终达不到目标频率，导致无法退出第二模式，因此当第二模式持续时间达到较长的第三预设时长后，也判定满足退出条件。
19.在可选的实施方式中，第二预设时长为3～10min，第三预设时长为10～15min。
20.在可选的实施方式中，在第一模式下，膨胀阀保持预设开度。在开机后的第一预设时长以内，空调器的各个部件往往正在启动，此时保持膨胀阀的开度为固定的预设开度即可。预设开度可以是100-300pls。
21.在可选的实施方式中，在第三模式下，膨胀阀的开度调节量根据蒸发器的实际过热度与目标过热度的差值确定。以第三模式控制膨胀阀的开度时，空调器往往处于稳定的状态，此时根据蒸发器的实际过热度与目标过热度的差值确定膨胀阀的开度调节量，是一种合理的方式。比如实际过热度大于目标过热度时，冷媒蒸发充分，气态冷媒过热，系统流量偏小，需增加流量，开度调节量为正值，即需要加大膨胀阀的开度；反之，实际过热度小于目标过热度时，蒸发器处冷媒蒸发不充分，液态冷媒多，需减小冷媒流量，此时开度调节量为负值，即需要减小膨胀阀的开度。
22.第二方面，本技术提供一种膨胀阀控制装置，应用于空调器，包括：
23.初始控制模块，用于自开机起第一预设时长以内，以第一模式控制膨胀阀的开度；
24.非稳态控制模块，用于自开机起经过第一预设时长之后，以第二模式控制膨胀阀的开度直至满足退出条件，在第二模式下，膨胀阀的开度根据压缩机频率、室外环境温度以
及室内环境温度确定；
25.稳态控制模块，用于在结束以第二模式控制膨胀阀的开度后，以第三模式控制膨胀阀的开度。
26.第三方面，本技术提供一种空调器，包括控制器，控制器用于执行可执行指令，以实现前述实施方式中任一项的膨胀阀控制方法。
附图说明
27.图1为本技术一种实施例中空调器的示意图；
28.图2为本技术一种实施例中膨胀阀控制方法的流程图；
29.图3为本技术一种实施例中膨胀阀控制装置的示意图；
30.图4为本技术一种实施例中空调器的方框示意图。
31.附图标记说明：010-空调器；100-室内机；110-室内换热器；120-室内膨胀阀；200-室外机；210-室外换热器；220-室外膨胀阀；230-压缩机；240-四通阀；300-控制器；400-存储器；500-膨胀阀控制装置；510-初始控制模块；520-非稳态控制模块；530-稳态控制模块；600-总线。
具体实施方式
32.空调膨胀阀的开度影响着系统的运行状态，一般情况，膨胀阀开度偏小会导致系统排气温度、排气压力高，易出现限降频，甚至保护停机。开机过程系统为非稳态阶段，目前的控制方式中，非稳态控制为固定时长，一般3～10min。因压缩机的目标频率不同，升频所用时间不同，导致稳定周期不同，而统一按一定周期控制，阀步控制节奏容易出现与压缩机频率等不匹配的情况，将导致系统出现较大波动，如降频、再升频等问题，延长系统稳定时间，影响机组性能发挥，同时也影响室内机能力输出，影响用户的舒适性体验。
33.为了提高现有技术中空调器启动阶段的稳定性，本技术实施例提供一种膨胀阀控制方法、装置和空调器。通过在空调器开机后的非稳定阶段通过压缩机频率、室外环境温度以及室内环境温度来确定膨胀阀的开度，从而令膨胀阀的开度与实际条件更加匹配，减少系统波动。
34.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施例做详细的说明。
35.本技术实施例提供的膨胀阀控制方法所适用的空调器包括多联式空调。图1为本技术一种实施例中空调器010的示意图。请参照图1，本技术实施例提供的空调器010即为多联式空调，包括室内机100和室外机200，室内机100设置有室内换热器110，室外机200设置有室外换热器210、四通阀240和压缩机230。本实施例中，空调器010包括膨胀阀，具体的，膨胀阀包括设置于室内机100的室内膨胀阀120和设置于室外机200的室外膨胀阀220。在制热时，室外换热器210为蒸发器(冷媒在其内蒸发、吸热)，利用室外膨胀阀220进行节流；而在制冷时，室内换热器110为蒸发器，利用室内膨胀阀120进行节流。在本实施例中，空调器010还可以包括用于检测室内环境温度、室外环境温度、蒸发器过热度的相关传感器。
36.图2为本技术一种实施例中膨胀阀控制方法的流程图。本技术实施例提供的膨胀阀控制方法能够适用于上述的多联式空调。可选的，在制热工况下，针对室外膨胀阀220进
行控制，在制冷工况下，针对室内膨胀阀120进行控制。当然，本技术实施例提供的膨胀阀控制方法不限于应用在多联式空调，也可以应用在普通的分体式空调。
37.在本技术实施例中，膨胀阀控制方法包括：
38.步骤s100，自开机起第一预设时长以内，以第一模式控制膨胀阀的开度。
39.在本技术实施例中，空调器010可根据用户的指令而开机，该指令可以通过遥控器或者室内机100上的按键发送。在接收到用户的开机指令后，开始开机，风机、压缩机230等开始运转。第一预设时长可选为10～60s，在开机启动后的10～60s以内，空调器010往往处于上电复位阶段，空调器010的出风口打开，压缩机230、风机等部件在该时间段内完成启动。应理解，在可选的其他实施例中，第一预设时长可以是更短或者更长的时长，比如5s、120s等，可根据实际情况选择。
40.可选的，在第一模式下，膨胀阀保持预设开度。在开机后的第一预设时长以内，空调器010的各个部件往往正在启动，此时保持膨胀阀的开度为固定的预设开度即可。预设开度可根据膨胀阀的规格、内机冷量(反应室内机100的制冷、制热能力)、及室外环境温度设定不同数值，比如，预设开度可以是100-300pls。
41.步骤s200，自开机起经过第一预设时长之后，以第二模式控制膨胀阀的开度直至满足退出条件，在第二模式下，膨胀阀的开度根据压缩机频率、室外环境温度以及室内环境温度确定。
42.在本技术实施例中，在第一模式下运行了第一预设时长之后，退出第一模式并以第二模式控制膨胀阀开度，直至满足退出条件。在进入第二模式时，空调器010往往仍处于未稳定状态，该阶段的目标是令空调器010尽快达到稳定状态，并减少该阶段的系统波动。在这一控制阶段，压缩机230已经正常启动，但蒸发器过热度往往较低，与目标过热度相差较远，不适合作为膨胀阀的开度决定因素。本技术实施例中，在第二模式下，膨胀阀的开度是根据压缩机频率、室外环境温度以及室内环境温度确定，相较于保持恒定开度，本实施例的控制方法能够对膨胀阀的开度进行灵活调整，减少膨胀阀的开度与压缩机频率等不匹配的情况，提升系统在非稳态下的稳定性。
43.具体的，在第二模式下，压缩机频率、室外环境温度以及室内环境温度均与膨胀阀的开度呈正相关。其他条件相同的情况下，压缩机频率越高，系统冷媒循环量加大，需要对应的膨胀阀具有较大的开度，即随压缩机频率升高，膨胀阀的开度增加。以制冷工况为例，其他条件相同的情况下，室外环境温度越高，越不利于冷凝器(具体为室外换热器210)散热，排气压力高，排气温度高，为降低系统压力、排气温度，确保系统能够正常稳定运行，膨胀阀(具体为室内膨胀阀120)需加大，即随室外环境温度升高，膨胀阀的开度增加；同理，室内环境温度越高，室内环境温度与蒸发器(具体为室内换热器110)换热温差越大，冷媒蒸发量越大，所需冷媒流量更多，因此也需要膨胀阀具有较大的开度，即随室内环境温度升高，膨胀阀的开度增加。
44.在一个具体的实施例中，膨胀阀的开度ec＝a*(f-f0) b*(tr-tr0) c*(ta-ta0) d，其中，f为压缩机频率，tr为室外环境温度，ta为室内环境温度，f0为基准频率，tr0为外环基准温度，ta0为内环基准温度，a、b、c、d为调节系数。在本实施例中，压缩机频率、室外环境温度、室内环境温度分别与膨胀阀的开度呈线性关系。
45.进一步的，在空调器010处于制冷工况下，基准频率f0为50～70hz，外环基准温度
tr0为30～38℃，内环基准温度ta0为22～30℃，调节系数a取0.5～2，调节系数b取1～3，调节系数c取2～5。在空调器010处于制热工况下，基准频率f0为50～80hz，外环基准温度tr0为0～10℃，内环基准温度ta0为15～25℃，调节系数a取0.5～2，调节系数b取2～5，调节系数c取1～3。
46.应当注意，在本实施例中，当压缩机频率等于基准频率、室外环境温度等于外环基准温度、室内环境温度等于内环基准温度时，膨胀阀的开度为调节系数d。因此在本技术可选的实施例中，调节系数d根据空调器010在基准频率、外环基准温度以及内环基准温度下稳定运行后的膨胀阀的开度确定。在本实施例中，空调器010在基准频率、外环基准温度以及内环基准温度下稳定运行后的膨胀阀的开度值，是空调器010在实际条件刚好为上述基准条件的情况下，稳定运行时膨胀阀的目标值，将该开度值作为调节系数d的取值，使得即便在非稳定阶段的第二模式下，能够至少保证当压缩机频率趋近于基准频率、室外环境温度趋近于外环基准温度、室内环境温度趋近于内环基准温度时，膨胀阀的开度趋近于空调器010在相同条件且稳态时膨胀阀的开度。这样有利于空调器010在由第二模式进入到稳态控制阶段的第三模式时，系统不会产生较大波动。应理解，空调器010在基准频率、外环基准温度以及内环基准温度下稳定运行后的膨胀阀的开度值，可以通过实测或者模拟计算确定。
47.在可选的实施例中，在满足以下任一条件时，判定满足退出条件：
48.(1)压缩机频率达到目标频率并持续第二预设时长；
49.(2)在第二模式下持续时间达到第三预设时长，第三预设时长大于第二预设时长。
50.在本技术实施例中，以第二模式控制膨胀阀的开度，目的即是令空调器010尽快地、平稳地过渡到稳定运行的状态。在本实施例中，如果压缩机频率达到目标频率并持续第二预设时长，意味着系统趋于稳定，此时可以从第二模式退出，采用别的条件来确定膨胀阀的开度(比如采用蒸发器过热度)。目标频率可以是指按系统所需能力，换算出的压缩机230要达到的频率，可以根据室内机100开启的数量、容量、环境温度与设定目标温度的差异进行计算。在一些异常情况下，检测到的压缩机频率始终达不到目标频率(比如实际频率无法达到目标频率或者检测数据无法正确反馈)，导致无法退出第二模式，因此当第二模式持续时间达到较长的第三预设时长后，也判定满足退出条件。
51.可选的，第二预设时长为3～10min，第三预设时长为10～15min。在一些情况下，也可以限定在第二模式下运行的最短时长，比如在开机后第四预设时长内，不进行上述条件(1)的判断，第四预设时长可选为3～5min。
52.步骤s300，在结束以第二模式控制膨胀阀的开度后，以第三模式控制膨胀阀的开度。
53.在本技术实施例中，在结束第二模式后，空调器010往往处于稳定的状态，此时应根据实际情况调整膨胀阀的控制模式。在可选的实施例中，在第三模式下，膨胀阀的开度调节量根据蒸发器的实际过热度与目标过热度的差值确定。以第三模式控制膨胀阀的开度时，空调器010往往处于稳定的状态，此时根据蒸发器的实际过热度与目标过热度的差值确定膨胀阀的开度调节量，是一种合理的方式。进一步的，可以令实际过热度减去目标过热度的差值，与膨胀阀的开度调节量成正比。当蒸发器的实际过热度大于目标过热度时，冷媒蒸发充分，气态冷媒过热，系统流量偏小，需增加流量，开度调节量为正值，即需要加大膨胀阀
的开度；反之，实际过热度小于目标过热度时，蒸发器处冷媒蒸发不充分，液态冷媒多，需减小冷媒流量，此时开度调节量为负值，即需要减小膨胀阀的开度。在本实施例中，蒸发器的过热度可由蒸发器出口管温减去蒸发器入口管温所得。
54.图3为本技术一种实施例中膨胀阀控制装置500的示意图。如图3所示，本技术实施例提供的一种膨胀阀控制装置500，包括：
55.初始控制模块510，用于自开机起第一预设时长以内，以第一模式控制膨胀阀的开度；
56.非稳态控制模块520，用于自开机起经过第一预设时长之后，以第二模式控制膨胀阀的开度直至满足退出条件，在第二模式下，膨胀阀的开度根据压缩机频率、室外环境温度以及室内环境温度确定；
57.稳态控制模块530，用于在结束以第二模式控制膨胀阀的开度后，以第三模式控制膨胀阀的开度。
58.各模块实现其相应功能的具体方式可以参见前述的膨胀阀控制方法，此处不再赘述。各个模块也可以在上述基础上包含更多的功能，膨胀阀控制装置500也可以包括更多的模块，以实现本技术上述实施例提及的膨胀阀控制方法。
59.图4为本技术一种实施例中空调器010的方框示意图。如图4所示，空调器010还包括存储器400和总线600，控制器300通过总线600与存储器400连接。
60.控制器300可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的控制器300可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现成可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本技术实施例中的公开的各方法、步骤及流程框图。
61.存储器400用于存储程序，例如图3所示的膨胀阀控制装置500。膨胀阀控制装置500包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器400中或固化在空调器010的操作系统中的软件功能模块，控制器300在接收到执行指令后，执行上述程序以实现上述实施例揭示的膨胀阀控制方法。存储器400的形式可以是u盘、移动硬盘、只读存储器400(rom，read-only memory)、随机存取存储器400(ram，random access memory)等各种可以存储程序代码的介质。在可选的一些实施例中，存储器400还可以与控制器300集成设置，例如存储器400可以与控制器300集成设置在一个芯片内。
62.综上所述，本技术实施例的膨胀阀控制方法在开机启动第一预设时长以后，以第二模式控制膨胀阀的开度。此时空调系统处于非稳态，在第二模式下，膨胀阀的开度是根据压缩机频率、室外环境温度以及室内环境温度确定，相较于在空调系统未稳定前保持恒定开度，本技术实施例的控制方法能够对膨胀阀的开度进行灵活调整，减少膨胀阀的开度与压缩机频率等不匹配的情况，提升系统在启动阶段非稳态下的稳定性。
63.虽然本技术披露如上，但本技术并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本技术的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本技术的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。