1 引言

在東南亞等國(guó)家和地區(qū)，國(guó)家電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施較為落后，國(guó)家電網(wǎng)的供電能力受到限制，最終對(duì)普通家庭的影響是單個(gè)家庭的總用電情況受到限制。為了達(dá)到有效的限制效果，政府會(huì)強(qiáng)制規(guī)定家庭總空開(kāi)的規(guī)格，如有使用額定電流為6A的空開(kāi)情況。當(dāng)家庭電路的總用電量超過(guò)限制值，空開(kāi)就會(huì)出現(xiàn)跳閘的情況，特別是當(dāng)空調(diào)與其他家用電器一起使用的情況下，空開(kāi)更容易跳閘?？臻_(kāi)跳閘會(huì)影響家用電器的壽命，甚至?xí)斐杉矣秒娖鞯膿p壞。為了解決此問(wèn)題帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)和不便，本文設(shè)計(jì)了一種適用于預(yù)防空開(kāi)跳閘的智能空調(diào)控制方法。

2 方案設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)方案主要由智能功率控制模塊[1,2,3]和執(zhí)行控制結(jié)果的空調(diào)器兩部分構(gòu)成。智能功率控制模塊由電流或者功率檢測(cè)裝置、控制處理器、通訊模塊和電源模塊組成。其中電流或者功率檢測(cè)裝置用于檢測(cè)家庭電路的總電流或者總功率，控制器處理器處理智能算法部分，通訊模塊用于和空調(diào)器交互信息，電源模塊部分用于整個(gè)智能模塊的供電。智能模塊的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

空調(diào)器是安裝了用于接收智能功率模塊命令的通訊模塊，當(dāng)空調(diào)接收到控制命令后，就會(huì)執(zhí)行響應(yīng)的控制命令?？照{(diào)器的組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

智能功率控制模塊和空調(diào)器在家庭電路中的安裝系統(tǒng)如圖3所示，構(gòu)成一個(gè)能夠整體工作的體系，才能實(shí)現(xiàn)預(yù)防空開(kāi)跳閘的功能。

3 算法設(shè)計(jì)

通過(guò)分析空開(kāi)跳閘曲線(xiàn)，可以得知空開(kāi)的跳閘時(shí)間與電路中總電流的大小成負(fù)相關(guān)的關(guān)系。當(dāng)電流超過(guò)額定電流時(shí)，空開(kāi)并不會(huì)立即跳閘，而是隨著電流的增大，空開(kāi)的跳閘時(shí)間逐漸減小，從幾十分鐘減小到最后的瞬間跳閘。根據(jù)這個(gè)規(guī)律本文設(shè)計(jì)了如下的控制算法：

（1）控制模塊不斷檢測(cè)家庭用電總功率。

（2）控制模塊判斷家庭用電總功率是否大于預(yù)設(shè)功率；當(dāng)總功率沒(méi)有超過(guò)預(yù)設(shè)功率時(shí)，通信模塊發(fā)送允許空調(diào)器進(jìn)行工作的指令，空調(diào)控制板根據(jù)指令控制空調(diào)器進(jìn)行升頻工作或者正常工作；當(dāng)總功率超過(guò)預(yù)設(shè)功率時(shí)，則進(jìn)入下一個(gè)控制階段。

（3）下一階段：控制模塊判斷家庭用電總功率與預(yù)設(shè)功率之間的功率差值是否大于預(yù)設(shè)功率閾值；如果功率差值超過(guò)預(yù)設(shè)閥值，空調(diào)控制板控制變頻空調(diào)器的壓縮機(jī)關(guān)閉；如果沒(méi)有超過(guò)閥值，通信模塊發(fā)送降頻指令，空調(diào)控制板根據(jù)降頻指令控制變頻空調(diào)器的壓縮機(jī)降頻運(yùn)行。

整個(gè)控制算法的邏輯結(jié)構(gòu)流程圖如圖4所示。

圖1 智能模塊的整體結(jié)構(gòu)圖

圖2 空調(diào)器的組成結(jié)構(gòu)圖

圖3 智能模塊和空調(diào)器組成系統(tǒng)圖

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證

為了驗(yàn)證本設(shè)計(jì)方案的控制效果，按照?qǐng)D3的系統(tǒng)框架搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)中采用的空開(kāi)是6安培的斷路器，進(jìn)行了兩種實(shí)驗(yàn)作對(duì)比，前提是在家庭電路中已經(jīng)開(kāi)啟部分家電。第一種實(shí)驗(yàn)不開(kāi)啟控制器，當(dāng)空調(diào)升頻工作后，隨著總電流的增大，最后空開(kāi)發(fā)生了跳閘的情況。第二種實(shí)驗(yàn)開(kāi)啟控制器，當(dāng)空調(diào)升頻工作一段時(shí)間后，控制器向空調(diào)發(fā)送了降頻命令，總電流下降，之后并不斷調(diào)整空調(diào)的運(yùn)行頻率，并將總電流維持在6A以?xún)?nèi)，空開(kāi)沒(méi)有發(fā)生跳閘的情況。如圖5所示，是家庭總電流在兩種實(shí)驗(yàn)下的電流變化情況。

5 結(jié)論和展望

本文提出的智能空調(diào)控制方法可以起到預(yù)防空開(kāi)跳閘的情況，智能調(diào)節(jié)空調(diào)的運(yùn)行功率，空調(diào)的運(yùn)行功率可以隨著家庭電路中其他的負(fù)載變化而變化，當(dāng)其他負(fù)載增加時(shí)，空調(diào)的運(yùn)行功率下降，當(dāng)其他負(fù)載下降時(shí)，空調(diào)的運(yùn)行功率升高，從而起到防空開(kāi)斷開(kāi)的功能。本智能功率模塊不僅可以用來(lái)控制空調(diào)，也可以用于控制其他家用電器或者家電的插座等可執(zhí)行電路操作的器件。

圖4控制算法邏輯結(jié)構(gòu)流程圖

圖5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)比圖

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