專(zhuān)利名稱：制冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)裝置及制冷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及空調(diào)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種制冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)裝置及制冷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在集裝箱空調(diào)的開(kāi)發(fā)中，為了保證箱內(nèi)運(yùn)輸貨物的質(zhì)量，通常要求實(shí)現(xiàn)機(jī)組出風(fēng)溫度的精確控制，精度要求可以達(dá)到士0.2°C，而制冷系統(tǒng)采用的是定頻渦旋壓縮機(jī)，用傳統(tǒng)的開(kāi)停機(jī)控制方式無(wú)法滿足精度要求。針對(duì)相關(guān)技術(shù)中制冷系統(tǒng)的溫度控制精確度比較低的問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)相關(guān)技術(shù)中制冷系統(tǒng)的溫度控制精確度比較低的問(wèn)題而提出本實(shí)用新型，為此，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種制冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)裝置及制冷系統(tǒng)，以解決上述問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種制冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)裝置。該制冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)裝置包括吸氣調(diào)節(jié)裝置，該吸氣調(diào)節(jié)裝置設(shè)置于制冷機(jī)組的吸氣側(cè)，用于控制制冷機(jī)組的吸氣。進(jìn)一步地，吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度范圍為0^,100% ]。進(jìn)一步地，該制冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)裝置還包括控制器，用于控制吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度。進(jìn)一步地，控制器還用于獲取制冷機(jī)組的負(fù)荷值，以及通過(guò)控制吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度來(lái)控制制冷機(jī)組的能力輸出以使制冷機(jī)組的能力輸出與負(fù)荷值一致，其中，制冷機(jī)組的能力輸出與吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度值相對(duì)應(yīng)。進(jìn)一步地，制冷機(jī)組的能力輸出范圍為(20^,100% ]。進(jìn)一步地，控制器還用于通過(guò)PID算法將負(fù)荷值轉(zhuǎn)化為吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度值。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供了一種制冷系統(tǒng)。該制冷系統(tǒng)包括上述的任意一種制冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)裝置。通過(guò)本實(shí)用新型，采用上述的任意一種制冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)裝置及制冷系統(tǒng)，解決了相關(guān)技術(shù)中制冷系統(tǒng)的溫度控制精確度比較低的問(wèn)題，進(jìn)而達(dá)到了對(duì)制冷系統(tǒng)的溫度實(shí)現(xiàn)精確控制的效果。

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分， 本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中[0014]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的制冷系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的確定吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度的計(jì)算系數(shù)的第一實(shí)施例的示意圖；圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的確定吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度的計(jì)算系數(shù)的第二實(shí)施例的示意圖；圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的確定吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度的計(jì)算系數(shù)的第三實(shí)施例的示意圖；圖5是根據(jù)本實(shí)用新型的確定吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度的計(jì)算系數(shù)的第四實(shí)施例的示意圖；圖6是根據(jù)本實(shí)用新型的確定吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度的計(jì)算系數(shù)的第五實(shí)施例的示意圖；圖7是根據(jù)本實(shí)用新型的確定吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度的計(jì)算系數(shù)的第六實(shí)施例的示意圖；圖8是根據(jù)本實(shí)用新型的確定吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度的計(jì)算系數(shù)的第七實(shí)施例的示意圖；以及圖9是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的溫度控制的效果的示意圖。
具體實(shí)施方式
需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的制冷系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，該制冷系統(tǒng)包括一個(gè)吸氣調(diào)節(jié)裝置10，該吸氣調(diào)節(jié)裝置10用于控制制冷機(jī)組的吸氣量。如圖1所示，該制冷系統(tǒng)還可以包括蒸發(fā)器12、節(jié)流裝置14、冷凝器16和壓縮機(jī) 18。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，還提供了一種制冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)裝置，該制冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)裝置包括吸氣調(diào)節(jié)裝置，該吸氣調(diào)節(jié)裝置設(shè)置于制冷機(jī)組的吸氣側(cè)，用于控制制冷機(jī)組的吸氣。其中，該吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度是可調(diào)的，并且調(diào)節(jié)精度可以為0. 1%。該吸氣調(diào)節(jié)裝置有一個(gè)最小調(diào)節(jié)開(kāi)度Kmin，在此開(kāi)度值以上，需要保證機(jī)組正常運(yùn)行。吸氣調(diào)節(jié)裝置開(kāi)度全開(kāi)時(shí)，該裝置不應(yīng)對(duì)機(jī)組吸氣側(cè)的氣體流動(dòng)產(chǎn)生較大的阻力。 例如，[Kmin，100% ]為吸氣調(diào)節(jié)裝置的工作開(kāi)度范圍，優(yōu)選地，Kmin的取值范圍為0%， 100% ]。吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度值與制冷機(jī)組的能力輸出一一對(duì)應(yīng)，最小開(kāi)度K對(duì)應(yīng)機(jī)組最小能力輸出Q0，機(jī)組可控制的能力輸出范圍為[Q0，100% ]，優(yōu)選地，QO的取值范圍為 (20%, 100% ]。在本實(shí)用新型實(shí)施例中，提供利用吸氣調(diào)節(jié)裝置對(duì)制冷機(jī)組的吸氣量進(jìn)行精確控制，從而精確控制機(jī)組的能力輸出，使之與負(fù)荷較好的匹配，起到精確控制溫度的目的。優(yōu)選地，該制冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)裝置還包括控制器，用于控制吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度。[0032]優(yōu)選地，控制器還用于獲取制冷機(jī)組的負(fù)荷值，以及通過(guò)控制吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度來(lái)控制制冷機(jī)組的能力輸出以使制冷機(jī)組的能力輸出與負(fù)荷值一致，其中，制冷機(jī)組的能力輸出與吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度值相對(duì)應(yīng)。其中，制冷機(jī)組的能力輸出范圍可以為(20%， 100% ]。優(yōu)選地，控制器還用于通過(guò)PID算法將負(fù)荷值轉(zhuǎn)化為吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度值。例如，通過(guò)以下方式來(lái)根據(jù)負(fù)荷值得到吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度值Kn = Mp* (Δ Tn-Δ Tn-1)+Mi* Δ Tn+Md( Δ Tn-2 Δ Tn-I+Δ Τη-2) +Kn-I，其中，Mp、Mi、Md 為常數(shù)，Δ Tn 為第 η 次計(jì)算的溫度偏差。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，還提供了一種制冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)方法，在該冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)方法中，通過(guò)控制制冷機(jī)組的吸氣量來(lái)控制制冷機(jī)組的能力輸出。優(yōu)選地，通過(guò)控制制冷機(jī)組的吸氣量來(lái)控制制冷機(jī)組的能力輸出包括以下步驟步驟Si，獲取制冷機(jī)組的負(fù)荷值。例如，根據(jù)制冷機(jī)組的控制溫度和目標(biāo)溫度獲取制冷機(jī)組的負(fù)荷值，其中，目標(biāo)溫度的取值范圍為(-10°C，+25°C )。優(yōu)選地，可以通過(guò)設(shè)置于制冷機(jī)組的吸氣側(cè)的吸氣調(diào)節(jié)裝置控制制冷機(jī)組的吸氣，其中，在獲取制冷機(jī)組的負(fù)荷值之后，制冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)方法還包括根據(jù)負(fù)荷值得到吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度值。通過(guò)以下方式來(lái)根據(jù)負(fù)荷值得到吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度值Kn = Mp* (Δ Tn-Δ Tn-I )+Mi* Δ Tn+Md (Δ Τη-2 Δ Tn-I+Δ Tn-2)+Kn-I，其中，Μρ、Mi、Md 為常數(shù)，Δ Tn 為第 η 次計(jì)算
的溫度偏差。獲取制冷機(jī)組的負(fù)荷值可以包括制冷機(jī)組的控制溫度為Τ，目標(biāo)溫度為Τ0，Δ T = T-TO反映了機(jī)組的負(fù)荷大小。T表示集裝箱內(nèi)的貨物溫度，通過(guò)機(jī)組的回風(fēng)溫度探頭測(cè)量，冷藏工況，T的取值范圍為(-IO0C,+250C ) OTO表示集裝箱內(nèi)期望達(dá)到的目標(biāo)溫度，箱內(nèi)溫度平衡后的溫度，TO的取值范圍為 (-IO0C, +250C )。Δ T = T-TO反映了機(jī)組的負(fù)荷大小，Δ T越大，表示目前箱內(nèi)的溫度偏離目標(biāo)溫度較遠(yuǎn)，需要較大的制冷量，ΔΤ較小時(shí)，表示箱內(nèi)溫度已經(jīng)接近目標(biāo)溫度，只需較小的負(fù)荷就能滿足制冷效果。步驟S2，通過(guò)控制制冷機(jī)組的吸氣量來(lái)控制制冷機(jī)組的能力輸出以使制冷機(jī)組的能力輸出與負(fù)荷值一致。下面對(duì)通過(guò)PID算法將負(fù)荷大小轉(zhuǎn)化為吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度值Kn進(jìn)行具體說(shuō)明該P(yáng)ID算法為Kn = Mp* ( Δ Tn- Δ Tn-1) +Mi* Δ Tn+Md ( Δ Τη-2 Δ Tn-I+Δ Τη-2) +Kn-1其中，Mp、Mi、Md為系數(shù)，取值范圍無(wú)特殊要求，可以根據(jù)需要進(jìn)行確定。Δ Tn為第η次計(jì)算的溫度偏差，Δ Tn-I為第η_1次計(jì)算的溫度偏差，Δ Τη-2為第 η-2次計(jì)算的溫度偏差。當(dāng)η = 1時(shí)，不存在Δ Tn-I和Δ Τη_2 ；當(dāng)η = 2時(shí)，不存在ΔΤη_2，上述公式無(wú)法計(jì)算，需對(duì)吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度Kl和K2賦初始值，開(kāi)度值Kl對(duì)應(yīng)機(jī)組輸出能力為75%，開(kāi)度值K2對(duì)應(yīng)機(jī)組輸出能力為50 %。Mp, Mi和Md三個(gè)參數(shù)需通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定，一般可遵循以下步驟(a)、假定Mi = 0，Md = 0，并假定一個(gè)Mp初始值，根據(jù)機(jī)組實(shí)際調(diào)節(jié)情況，Mp初始值< 5，此時(shí)算法簡(jiǎn)化為一個(gè)簡(jiǎn)單的P調(diào)節(jié)。測(cè)試控制溫度T隨時(shí)間t變化的數(shù)據(jù)，時(shí)間t 的選取應(yīng)至少為采樣時(shí)間的2倍以上。根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)繪制出T-t曲線，根據(jù)T-t曲線中控制溫度T與目標(biāo)溫度TO的關(guān)系來(lái)判斷選取合適的Mp值。圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的確定吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度的計(jì)算系數(shù)的第一實(shí)施例的示意圖。當(dāng)Mp較小時(shí)，控制溫度隨時(shí)間變化的T-t曲線與目標(biāo)溫度TO之間存在較大的靜態(tài)偏差，當(dāng)靜態(tài)偏差數(shù)值超過(guò)1. 5時(shí)，認(rèn)為Mp值偏小。圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的確定吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度的計(jì)算系數(shù)的第二實(shí)施例的示意圖。當(dāng)Mp較大時(shí)，控制溫度隨時(shí)間變化的T-t曲線會(huì)與目標(biāo)溫度TO直線迅速相交，并逐漸遠(yuǎn)離目標(biāo)溫度TO直線。圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的確定吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度的計(jì)算系數(shù)的第三實(shí)施例的示意圖。當(dāng)Mp合適時(shí)，控制溫度隨時(shí)間變化的T-t曲線會(huì)趨近目標(biāo)溫度TO直線，并保持一定的靜態(tài)偏差，對(duì)于P調(diào)節(jié)來(lái)說(shuō)，靜態(tài)偏差是不可消除的。靜態(tài)偏差數(shù)值在0. 3——0. 7之間，可認(rèn)為Mp合適。圖5是根據(jù)本實(shí)用新型的確定吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度的計(jì)算系數(shù)的第四實(shí)施例的示意圖。(b)、根據(jù)(a)中確定的合適Mp值，并假定Md = 0，假定一個(gè)初始Mi值，根據(jù)機(jī)組實(shí)際調(diào)節(jié)情況，Mi初始值可在Mp值的20% -50%之間選取，此時(shí)算法簡(jiǎn)化為PI調(diào)節(jié)。測(cè)試控制溫度T隨時(shí)間t變化的數(shù)據(jù)，時(shí)間t的選取應(yīng)至少為采樣時(shí)間的2倍以上。根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)繪制出T-t曲線，根據(jù)T-t曲線中控制溫度T與目標(biāo)溫度TO的關(guān)系來(lái)判斷選取合適的Mi值。此時(shí)，溫度在目標(biāo)值附近震蕩。圖6是根據(jù)本實(shí)用新型的確定吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度的計(jì)算系數(shù)的第五實(shí)施例的示意圖。此時(shí)，當(dāng)Mi偏小時(shí)，積分效果不明顯，仍會(huì)存在較大的靜態(tài)偏差，當(dāng)靜態(tài)偏差數(shù)值大于0.3，認(rèn)為Mi值偏小。圖7是根據(jù)本實(shí)用新型的確定吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度的計(jì)算系數(shù)的第六實(shí)施例的示意圖。此時(shí)，當(dāng)Mi偏大時(shí)，積分效果會(huì)使調(diào)節(jié)穩(wěn)定性變差，調(diào)節(jié)時(shí)間變長(zhǎng)，當(dāng)T-t曲線在目標(biāo)溫度TO附近振蕩時(shí)，認(rèn)為Mi值偏大。圖8是根據(jù)本實(shí)用新型的確定吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度的計(jì)算系數(shù)的第七實(shí)施例的示意圖。此時(shí)，當(dāng)Mi合適時(shí)，T-t曲線會(huì)逐漸趨近目標(biāo)溫度TO。(c)、根據(jù)(a)和(b)中確定Mp和Mi值，假定初始Md值，Md初始值可在Mp值的 50% -70%之間選取，此時(shí)算法為PID調(diào)節(jié)。測(cè)試控制溫度T隨時(shí)間t變化的數(shù)據(jù)，時(shí)間t 的選取應(yīng)至少為采樣時(shí)間的2倍以上。根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)繪制出T-t曲線，根據(jù)T-t曲線中控制溫度T與目標(biāo)溫度TO的關(guān)系來(lái)判斷選取合適的Md值。當(dāng)Md偏小時(shí)，微分效果不明顯，調(diào)節(jié)進(jìn)程不會(huì)明顯加快。若T-t曲線調(diào)節(jié)穩(wěn)定的時(shí)間與PI算法相比無(wú)明顯改善，則認(rèn)為Md偏小。當(dāng)Md偏大時(shí)，微分效果會(huì)導(dǎo)致控制溫度波動(dòng)頻繁。若T-t曲線調(diào)節(jié)頻繁振蕩，則認(rèn)為Md偏大。[0064]當(dāng)Md合適時(shí)，應(yīng)能快速的調(diào)節(jié)穩(wěn)定，并有效的減小靜差，使調(diào)節(jié)精度滿足士0. 25°C的要求。如果需要實(shí)現(xiàn)較寬范圍內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)，可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)Mp、Mi和Md進(jìn)行分段處理，即在不同的區(qū)間采用不同的調(diào)節(jié)系數(shù)值，以確保調(diào)節(jié)效果的快速準(zhǔn)確性。通過(guò)吸氣調(diào)節(jié)裝置對(duì)制冷機(jī)組的吸氣量進(jìn)行精確控制，從而控制機(jī)組能力的精確輸出，最終實(shí)現(xiàn)溫度控制精度為士0.2°C。以下為一組測(cè)試數(shù)據(jù)
權(quán)利要求1.一種制冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，包括吸氣調(diào)節(jié)裝置，該吸氣調(diào)節(jié)裝置設(shè)置于所述制冷機(jī)組的吸氣側(cè)，用于控制所述制冷機(jī)組的吸氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度范圍為0^,100% ]。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，還包括 控制器，用于控制所述吸氣調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述制冷機(jī)組的能力輸出范圍為(20%，100% ]。
5.一種制冷系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的制冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)裝置。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種制冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)裝置及制冷系統(tǒng)。其中，該制冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)裝置包括吸氣調(diào)節(jié)裝置，該吸氣調(diào)節(jié)裝置設(shè)置于制冷機(jī)組的吸氣側(cè)，用于控制制冷機(jī)組的吸氣。通過(guò)本實(shí)用新型，解決了相關(guān)技術(shù)中制冷系統(tǒng)的溫度控制精確度比較低的問(wèn)題。
文檔編號(hào)F25B49/00GK201964703SQ20102062477
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者何海波 申請(qǐng)人:珠海格力電器股份有限公司