負荷自適應變頻多聯(lián)式熱泵系統(tǒng)及控制壓縮機頻率的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種負荷自適應變頻多聯(lián)式熱泵系統(tǒng)及控制壓縮機頻率的方法。本發(fā)明中，系統(tǒng)包括：配置有用于室內(nèi)換熱的室內(nèi)側換熱器的室內(nèi)機，配置有壓縮機的室外機，用于對壓縮機頻率進行控制的頻率控制裝置，連接室內(nèi)機和室外機的配管，所述頻率控制裝置還用于監(jiān)測到運行的室內(nèi)機數(shù)量未變化而表示室內(nèi)負荷的室內(nèi)機吸入溫度變化時，獲取運行的室內(nèi)機的實測回風溫度；根據(jù)所述室內(nèi)設定溫度和實測回風溫度之差確定熱交換目標參數(shù)；獲取與熱交換目標參數(shù)對應的實測熱交換參數(shù)，并將所述熱交換目標參數(shù)與實測熱交換參數(shù)之差應用于預設的頻率控制函數(shù)來控制壓縮機的頻率。應用本發(fā)明，可以提升制冷工況下壓縮機頻率控制精度。
【專利說明】負荷自適應變頻多聯(lián)式熱泵系統(tǒng)及控制壓縮機頻率的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及變頻多聯(lián)式熱泵系統(tǒng)控制技術，尤其涉及一種負荷自適應變頻多聯(lián)式熱泵系統(tǒng)及控制壓縮機頻率的方法。
【背景技術】
[0002]變頻多聯(lián)式熱泵系統(tǒng)是一種結構復雜、系統(tǒng)龐大、內(nèi)部參數(shù)高度耦合、邊界條件多樣的復雜制冷系統(tǒng)，具有覆蓋負荷需求變化大、連接室內(nèi)機數(shù)量多、運行條件復雜多變等特點。
[0003] 圖1為現(xiàn)有變頻多聯(lián)式熱泵系統(tǒng)結構示意圖。如圖1所示，變頻多聯(lián)式熱泵系統(tǒng)一般由一臺或多臺室外機01、一臺或多臺室內(nèi)機02、中央控制網(wǎng)絡(CS-NET)器03、制冷劑管路04、一個或多個分歧管05以及通信線06組成。多臺室外機01組成室外機組，中央控制網(wǎng)絡器03通過通信線06對室外機組進行控制，室外機01通過制冷劑管路04及分歧管05與室內(nèi)機02相連。
[0004]室外機01 —般由室外側換熱器、壓縮機和其它制冷附件組成，室外側換熱器一般采用風冷或水冷換熱形式；室內(nèi)機02由風機和室內(nèi)側換熱器等組成，室內(nèi)側換熱器采用直接蒸發(fā)換熱的形式。與多臺家用空調(diào)相比，變頻多聯(lián)式熱泵系統(tǒng)的室外機01可以共用，從而可有效降低設備成本，并可實現(xiàn)各室內(nèi)機02的集中管理，可單獨啟動一臺室內(nèi)機運行，也可多臺室內(nèi)機同時啟動運行，使得控制更加靈活。
[0005]在高端空調(diào)領域，變頻多聯(lián)式熱泵系統(tǒng)以其具有適用多變的負荷需求、多末端的室內(nèi)機連接、多容量室外機自由組合等諸多領先技術而成為業(yè)界研究的熱點。由于變頻多聯(lián)式熱泵系統(tǒng)的多末端室內(nèi)機02的形式、運行條件復雜多變，各室內(nèi)機的負荷將直接影響變頻多聯(lián)式熱泵系統(tǒng)在實際建筑中的部分負荷運行性能。因此，為了有效節(jié)能及保障系統(tǒng)運行的可靠性，變頻多聯(lián)式熱泵系統(tǒng)的部分負荷特性已成為目前研究的重要優(yōu)化方向。
[0006]為實時地滿足變頻多聯(lián)式熱泵系統(tǒng)部分負荷的變化，需通過調(diào)節(jié)室外機中的壓縮機頻率及通過多臺壓縮機的啟閉組合來實現(xiàn)壓縮機容量控制，再配合室內(nèi)機、室外機中的電子膨脹閥開度調(diào)節(jié)及風扇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)變頻多聯(lián)式熱泵系統(tǒng)制冷量或制熱量的控制，使之適應部分負荷的變化。
[0007]現(xiàn)有的變頻多聯(lián)式熱泵系統(tǒng)，在制冷工況下，控制壓縮機頻率的方法，一般根據(jù)制冷運轉(zhuǎn)的室內(nèi)機容量，即馬力數(shù)(HP_Con(i))對壓縮機制冷頻率(Fe)進行控制，控制壓縮
【權利要求】
1.一種負荷自適應變頻多聯(lián)式熱泵系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:配置有用于室內(nèi)換熱的室內(nèi)側換熱器的室內(nèi)機，配置有壓縮機的室外機，用于對壓縮機頻率進行控制的頻率控制裝置，連接室內(nèi)機和室外機的配管，其特征在于， 所述頻率控制裝置還用于監(jiān)測到運行的室內(nèi)機數(shù)量未變化而表示室內(nèi)負荷的室內(nèi)機吸入溫度變化時，獲取運行的室內(nèi)機的實測回風溫度；根據(jù)室內(nèi)設定溫度和實測回風溫度之差確定熱交換目標參數(shù)；獲取與熱交換目標參數(shù)對應的實測熱交換參數(shù)，并將所述熱交換目標參數(shù)與實測熱交換參數(shù)之差應用于預設的頻率控制函數(shù)來控制壓縮機的頻率。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，如果處于制冷工況下，所述室內(nèi)負荷為室內(nèi)熱負荷，所述熱交換目標參數(shù)為室內(nèi)熱交目標溫度，所述實測熱交換參數(shù)為制冷運行室內(nèi)側換熱器液管端溫度，所述獲取與熱交換目標參數(shù)對應的實測熱交換參數(shù)，并將所述熱交換目標參數(shù)與實測熱交換參數(shù)之差應用于預設的頻率控制函數(shù)來控制壓縮機的頻率包括: 根據(jù)確定的熱交換目標參數(shù)，查詢預先存儲的室內(nèi)熱負荷修正值與熱交換目標參數(shù)的對應關系，獲取確定的熱交換目標參數(shù)對應的室內(nèi)熱負荷修正值； 將預先設置的控制常數(shù)與獲取的室內(nèi)熱負荷修正值相加，得到室內(nèi)熱交目標溫度； 計算液管端溫度與得到的室內(nèi)熱交目標溫度之差，得到第一差值；計算上一個采集周期內(nèi)的液管端溫度與室內(nèi)熱交目標溫度之差，得到第二差值；計算兩倍的第一差值之積與第二差值的差值，再與上一個采集周期內(nèi)的壓縮機制冷頻率相加，得到壓縮機制冷頻率。
3.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述頻率控制裝置包括:監(jiān)測模塊、第一采集模塊以及制冷頻率控制模塊，其中， 監(jiān)測模塊，用于在制冷工況下監(jiān)測變頻多聯(lián)式熱泵系統(tǒng)內(nèi)運行的室內(nèi)機數(shù)量是否發(fā)生變化，如果是，通知制冷頻率控制模塊按照室內(nèi)機容量對壓縮機頻率進行控制；如果室內(nèi)機數(shù)量未發(fā)生變化，生成第二制冷觸`發(fā)信息； 第一采集模塊，用于根據(jù)來自監(jiān)測模塊的第二制冷觸發(fā)信息，監(jiān)測表示室內(nèi)負荷的室內(nèi)機吸入溫度是否發(fā)生變化，在監(jiān)測到室內(nèi)熱負荷發(fā)生變化后，獲取運行的室內(nèi)機的實測回風溫度；根據(jù)所述實測回風溫度和室內(nèi)設定溫度之差確定熱交換目標參數(shù)；獲取與熱交換目標參數(shù)對應的實測熱交換參數(shù)； 制冷頻率控制模塊，用于根據(jù)所述熱交換目標參數(shù)與實測熱交換參數(shù)之差以及預設的頻率控制函數(shù)，控制壓縮機制冷頻率。
4.根據(jù)權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷頻率控制模塊包括:回風溫度差獲取單元、室內(nèi)熱負荷修正單元、室內(nèi)熱交目標溫度計算單元、歷史參數(shù)存儲單元以及壓縮機制冷頻率計算單元，其中， 回風溫度差獲取單元，用于根據(jù)第η個采集周期內(nèi)采集得到的室內(nèi)側換熱器的吸入溫度與預先設置的第η個采集周期內(nèi)的室內(nèi)設定溫度，計算兩者差值，獲取第η個采集周期內(nèi)兩者差值的最大值，輸出至室內(nèi)熱負荷修正單元； 室內(nèi)熱負荷修正單元，用于根據(jù)接收的差值的最大值，查詢預先存儲的室內(nèi)熱負荷修正值與差值的最大值的對應關系，獲取接收的差值的最大值對應的室內(nèi)熱負荷修正值； 室內(nèi)熱交目標溫度計算單元，用于將預先設置的控制常數(shù)與來自室內(nèi)熱負荷修正單元的室內(nèi)熱負荷修正值相加，得到第η個采集周期內(nèi)的室內(nèi)熱交目標溫度；壓縮機制冷頻率計算單元，用于計算來自第一采集模塊的第n個采集周期內(nèi)的液管端溫度與來自室內(nèi)熱交目標溫度計算單元的室內(nèi)熱交目標溫度之差，得到第一差值；讀取歷史參數(shù)存儲單元，獲取第η-1個采集周期內(nèi)的壓縮機制冷頻率、液管端溫度與室內(nèi)熱交目標溫度，計算讀取的液管端溫度與室內(nèi)熱交目標溫度之差，得到第二差值；計算兩倍的第一差值之積與第二差值的差值，再與第η-1個采集周期內(nèi)的壓縮機制冷頻率相加，得到第η個采集周期內(nèi)的壓縮機制冷頻率； 在得到第η個采集周期內(nèi)的壓縮機制冷頻率后，根據(jù)接收的第η個采集周期內(nèi)的液管端溫度、室內(nèi)熱交目標溫度以及計算得到的壓縮機制冷頻率，更新歷史參數(shù)存儲單元中存儲的相應信息。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，如果處于制熱工況下，所述室內(nèi)負荷為室內(nèi)冷負荷，所述熱交換目標參數(shù)為目標排氣壓力，所述實測熱交換參數(shù)為油分離器輸出的冷媒壓力最大值，所述獲取與熱交換目標參數(shù)對應的實測熱交換參數(shù)；并將所述熱交換目標參數(shù)與實測熱交換參數(shù)之差應用于預設的頻率控制函數(shù)，控制壓縮機的頻率包括: 根據(jù)確定的熱交換目標參數(shù)，查詢預先存儲的目標排氣壓力最大值與熱交換目標參數(shù)的對應關系，獲取確定的熱交換目標參數(shù)對應的目標排氣壓力最大值； 獲取流入室外機中氣液分離器的冷媒壓力最小值，根據(jù)獲取的冷媒壓力最小值以及獲取的目標排氣壓力最大值，計算目標排氣壓力； 獲取油分離器輸出的冷媒壓力最大值，讀取歷史參數(shù)，獲取上一個采集周期內(nèi)的冷媒壓力最大值、目標排氣壓力以及壓縮機制熱頻率，根據(jù)從油分離器獲取的冷媒壓力最大值、計算的目標排氣壓力以及從歷史參數(shù)中讀取的信息，得到壓縮機制熱頻率。
6.根據(jù)權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述頻率控制裝置包括:監(jiān)測模塊、第一采集模塊、第二采集模塊、第一制熱頻率控制模塊以及第二制熱頻率控制模塊，其中， 監(jiān)測模塊，用于監(jiān)測制熱運行的變頻多聯(lián)式熱泵系統(tǒng)內(nèi)室內(nèi)機數(shù)量是否發(fā)生變化，如果是，向第一制熱頻率控制模塊輸出第一制熱觸發(fā)信息；如果室內(nèi)機數(shù)量未發(fā)生變化，向第二采集模塊輸出第二制熱觸發(fā)信息； 第二采集模塊，用于根據(jù)來自監(jiān)測模塊的第二制熱觸發(fā)信息，監(jiān)測室內(nèi)冷負荷是否發(fā)生變化，在監(jiān)測到室內(nèi)冷負荷發(fā)生變化后，獲取油分離器輸出的冷媒壓力，輸出至第二制熱頻率控制模塊； 第一制熱頻率控制模塊，用于根據(jù)來自監(jiān)測模塊的第一制熱觸發(fā)信息，獲取制熱運轉(zhuǎn)的室內(nèi)機容量，根據(jù)獲取的制熱運轉(zhuǎn)的室內(nèi)機容量控制壓縮機制熱頻率； 第二制熱頻率控制模塊，用于根據(jù)預先設置的目標排氣壓力以及接收的冷媒壓力，控制壓縮機制熱頻率。
7.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二制熱頻率控制模塊包括:回風溫度差獲取單元、目標排氣壓力修正單元、目標排氣壓力計算單元、歷史參數(shù)存儲單元以及壓縮機制熱頻率計算單元，其中， 回風溫度差獲取單元，用于根據(jù)預先設置的第η個采集周期內(nèi)的室內(nèi)設定溫度與第η個采集周期內(nèi)采集得到的回風溫度，計算兩者差值，獲取第η個采集周期內(nèi)兩者差值的最大值，輸出至目標排氣壓力修正單元； 目標排氣壓力修正單元，用于根據(jù)接收的差值的最大值，查詢目標排氣壓力最大值與差值的最大值的對應關系，獲取接收的差值的最大值對應的目標排氣壓力最大值，輸出至目標排氣壓力計算單元； 目標排氣壓力計算單元，用于獲取制熱工況下流入室外機中氣液分離器的冷媒壓力最小值，根據(jù)獲取的冷媒壓力最小值以及接收的目標排氣壓力最大值，計算制熱工況下第η個采集周期內(nèi)的目標排氣壓力，輸出至壓縮機制熱頻率計算單元； 壓縮機制熱頻率計算單元，用于獲取第η個采集周期內(nèi)油分離器輸出的冷媒壓力最大值；讀取歷史參數(shù)存儲單元，獲取第η-1個采集周期內(nèi)的冷媒壓力最大值、第η-1個采集周期內(nèi)的目標排氣壓力以及第η-1個采集周期內(nèi)的壓縮機制熱頻率，根據(jù)獲取的冷媒壓力最大值、接收的目標排氣壓力以及從歷史參數(shù)存儲單元中讀取的信息，得到第η個采集周期內(nèi)的壓縮機制熱頻率； 在得到第η個采集周期內(nèi)的壓縮機制熱頻率后，根據(jù)接收的第η個采集周期內(nèi)的目標排氣壓力、獲取的第η個采集周期內(nèi)的冷媒壓力最大值以及計算得到的壓縮機制熱頻率，更新歷史參數(shù)存儲單元中存儲的相應信息。
8.根據(jù)權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述室外機進一步包括:單向閥、油分離器、四通換向閥、室外側換熱器、室外側風扇、室外側電子膨脹閥、氣液分離器、氣側截止閥和液側截止閥，其中， 壓縮機的排氣口與單向閥的輸入端相連； 單向閥的輸出端與油分離器的輸入端相連； 油分離器的第一輸出端與四通換向閥的第一端相連； 四通換向閥的第二端與室外側換熱器的一端相連，第三端與氣液分離器的輸入端相連，第四端與氣側截止閥的一 端相連，氣側截止閥的另一端與室內(nèi)機的一端相連； 室外側換熱器的另一端與室外側電子膨脹閥的一端相連； 室外側風扇設置在室外側換熱器一側，用于通過風冷方式與室外側換熱器進行換熱；室外側電子膨脹閥的另一端與液側截止閥的一端相連，液側截止閥的另一端與室內(nèi)機的另一端相連； 氣液分離器的輸出端與壓縮機的吸氣口相連。
9.一種控制壓縮機頻率的方法，該方法包括: 監(jiān)測到運行的室內(nèi)機數(shù)量未變化而表示室內(nèi)負荷的室內(nèi)機吸入溫度變化時，獲取運行的室內(nèi)機的實測回風溫度； 根據(jù)所述室內(nèi)設定溫度和實測回風溫度之差確定熱交換目標參數(shù)； 獲取與熱交換目標參數(shù)對應的實測熱交換參數(shù)； 將所述熱交換目標參數(shù)與實測熱交換參數(shù)之差應用于預設的頻率控制函數(shù)，控制壓縮機的頻率。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中，如果處于制冷工況下，所述室內(nèi)負荷為室內(nèi)熱負荷，所述預設的頻率控制函數(shù)為:
Fe (n)=Fc (η-1)+2{TrLave(n)-Teo(η)}-{TrLave(η-1)-Teo(η-1)}, 其中， Fe (η)為制冷工況下第η個采集周期的壓縮機制冷頻率，η為自然數(shù)； Fc(n-l)為制冷工況下第(n-1)個采集周期的壓縮機制冷頻率；TrLave (n)為制冷工況下第n個采集周期,制冷運行室內(nèi)側換熱器液管端溫度；TrLave (n-1)為制冷工況下第(n_l)個采集周期，制冷運行室內(nèi)側換熱器液管端溫度；Teo (n)為制冷工況下第η個采集周期的室內(nèi)熱交目標溫度；Teo (n-1)為制冷工況下第(n-1)個采集周期的室內(nèi)熱交目標溫度。
【文檔編號】F24F11/00GK103486692SQ201310426388
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權日:2013年9月17日
【發(fā)明者】劉敏, 宋敏, 杜永 申請人:青島海信日立空調(diào)系統(tǒng)有限公司