CN101968249A

CN101968249A - 直流变频压缩机正常运行频率调节方法

Info

Publication number: CN101968249A
Application number: CN 201010280627
Authority: CN
Inventors: 郑坚江; 程德威
Original assignee: Ningbo Aux Electric Co Ltd
Current assignee: Ningbo Aux Electric Co Ltd
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2030-09-09
Also published as: CN101968249B

Abstract

本发明公开了一种直流变频压缩机正常运行频率调节方法，在直流变频压缩机在运行过程中不断检测各房间内环境温度的变化，并按照室内机的实际需求百分数计算直流变频压缩机的基本运行频率，并根据房间内环境温度的变化对基本运行频率进行修正。本发明根据房间内环境温度的变化对直流变频压缩机的运行频率进行降频调整，因而更加节能，在能力需求较低的时候直流变频压缩机的运行频率降低，输出能力也较小，因而室内环境温度达到设定温度后温度波动较小，人体舒适感较好，从而直流变频压缩机的启停次数将会得到减少。

Description

直流变频压缩机正常运行频率调节方法

技术领域

本发明涉及空调控制领域，具体讲是一种直流变频压缩机正常运行频率调节方法。

背景技术

直流变频自由拖空调是一类制冷剂流量可变的空调产品，一台室外机可以根据用户的要求拖一台或多台室内机，不同系列的室内机以及同系列室内机不同规格都可以任意组合。直流变频自由拖空调的优势就在于：直流变频压缩机可以根据开启室内机的数量和能力需求来调节直流变频压缩机的运行频率。目前对于开启室内机的能力需求的计算一般只是粗略地用室内机的名义值来表示室内机的能力需求，即以各开启室内机的额定标称值相加所得的数值(名义值)作为该房间室内机的能力需求，室内环境温度随着空调的开启产生的制冷效果或制热效果，室内环境温度与室内环境设定温度的差值越来越小，室内机实际能力需求也越来越小，而传统的控制方法对这种实际能力需求的变化未做考虑，直流变频压缩机在运行时的能力需求始终采用室内机的名义值，因此，常规的直流变频压缩机运行频率的调节往往导致直流变频压缩机处于较高频率运行，从而降低了空调的节能性。而且直流变频压缩机在较高频率运行时，输出能力过大，未达到设定温度时始终以一种满负荷运转的频率在运转，在达到设定温度时直流变频压缩机停机，在温度变化与设定温度达到一定差值时再次启动直流变频压缩机，从而导致了直流变频压缩机的频繁启停，影响了室内环境温度调节的精度且室内环境温度波动很大，影响了人体的舒适感。

上述的能力需求是指制冷量或制热量的需求，为了表述的统一，故而将制冷量或制热量的总需求称为能力需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种高效节能、降低直流变频压缩机启停次数的直流变频压缩机正常运行频率调节方法。

本发明的技术解决方案是提供如下一种直流变频压缩机正常运行频率调节方法。

一种直流变频压缩机正常运行频率调节方法，在直流变频压缩机在运行过程中不断检测各房间内环境温度的变化，并按照室内机的实际需求百分数计算直流变频压缩机的基本运行频率，并根据房间内环境温度的变化对基本运行频率进行修正。

所述室内机的实际能力需求百分数是指根据所有室内机的能力需求占室外机额定输出能力的百分数。

采用以上方案后，本发明根据房间内环境温度的变化对直流变频压缩机的运行频率进行降频调整，因而更加节能，在能力需求较低的时候直流变频压缩机的运行频率降低，输出能力也较小，因而室内环境温度达到设定温度后温度波动较小，人体舒适感较好，从而直流变频压缩机的启停次数将会得到减少。

作为优选，所述直流变频压缩机的基本运行频率f_b计算步骤如下：

a.每隔2～10秒读取一次室内温度偏差ΔE；

其中，制冷模式时，室内环境温度偏差ΔE＝室内环境温度Ta-室内温度设定值Ts；

制热模式时，室内环境温度偏差ΔE＝(室内温度设定值Ts+修正参数Tdif)-室内环境温度Ta。修正参数Tdif为一设定常量，数值为1～5℃；

b.室外机控制器利用PI算法来计算室内机能力需求百分数，能力需求每隔20～60秒计算一次：

OUTPUT (t) = OUTPUT (t - 1) + Σ_{i = 1}^{n} (K_{p} \times Δ E_{i} - K_{i} \times Δ E_{i - 1});

其中，OUTPUT(t)为目标室内机能力需求百分数，OUTPUT(t-1)为当前室内机能力需求百分数；Kp和Ki为一常量系数，n为整数，n的大小等于计算能力需求时间间隔内读取室内温度偏差的次数。

c.计算室内机总能力需求百分数N：

其中，HP_out为室外机额定能力输出，CRP(i)为开机室内机的能力需求百分数，HP(i)为开机室内机的能力输出标称值，CRP(j)为未开机室内机的能力需求百分数，HP(j)为未开机室内机的能力输出标称值；

开机室内机的能力需求百分数CRP(i)按照下述方式进行取值：

若OUTPUT(t)＜0，则CRP(i)＝0；

若OUTPUT(t)＜K₀×A，则CRP(i)＝K₀×OUTPUT(t)；

若OUTPUT(t)≥K₀×A，则CRP(i)＝K₀×A；

其中，K₀为优先级修正系数是一设定常量，所述的优先级是指根据室内房间重要程度将室内机按优先保证能力进行分级；A为通过试验确定的室内机最大能力需求百分数；

制热模式时，如果12％＜OUTPUT(t)≤K₀×A，则CRP(i)＝K₀×OUTPUT(t)；

制热模式时，如果CRP(j)＜12％，内机发给外机的能力需求为12％；

未开机室内机的能力需求百分数CRP(j)按照下述方式进行取值：

制冷模式/除湿模式时，未开机室内机能力需求CRP(j)＝0；

制热模式时，未开机室内机能力需求CRP(j)＝12％；

说明：所有内机达到设定温度或关机，室内机总能力需求百分数＝0；

d.计算直流变频压缩机基本频率f_b：

f_{b} = \frac{f_{\max} - f_{\min}}{100 - N_{\min}} \times N + \frac{100 \times f_{\min} - N_{\min} \times f_{\max}}{100 - N_{\min}}

其中，定义直流变频压缩机额定最大输出能力100％时的频率为f_max，最小输出能力N_min时的频率为f_min，f_max、N_min、f_min均为可设定参数。

作为优选，所述的根据房间内环境温度的变化运行频率进行修正是指：

直流变频压缩机启动5分钟后，开始进行频率修正，每间隔1～5分钟修正一次；

修正方式如下：

当为制冷模式/除湿模式时，根据室内机实际盘管温度TE与目标盘管温度TES进行比较，对室内机能力需求进行修正，每间隔1～5分钟修正一次，目标盘管温度TES根据外环境负荷自动选择；

如果实际盘管温度TE比目标盘管温度TES大，则升频。每次通过TE-TES的差值进行修正，修正频率数Δf＝(TE-TES)×0.025×f_n-1，Δf为代数值(有正负之分)，当计算出的修正频率为负时，则实际修正频率Δf＝0；

如果此次修正完成后因为限频而频率上不去，则等到下一次修正时，频率不累加，还是按照当前修正值在当前目标频率上进行加减；

当为制热模式时，根据室内机实际盘管温度T_m与目标盘管温度T_ms进行比较，对频率进行修正，冷凝温度T_c由开机内机盘管中部温度T_m平均值T_mAVE模拟，所述T_m平均值T_mAVE是指开机运行的室内机的各盘管温度的平均值，目标T_m为40～50℃，回差为2～5℃；

若T_m＜T_ms，则升频，修正频率数Δf＝(T_m-T_mAVE)×0.025×f_n-1；

若T_m＞T_ms+3，则降频，修正频率数Δf＝(T_m+3-T_mAVE)×0.025×f_n-1；

如果此次修正完成后因为限频而频率上不去，则等到下一次修正时，频率不要累加，还是按照当前修正值在当前目标频率上进行加减。作为改进，在上述频率修正时如果频率受限则进行二次修正，二次修正方式如下：

定义室外机根据室内机能力需求百分数进行计算直流变频压缩机的目标运转频率为f_n，室外机根据室内机盘管作的二次修正频率为f₂＝2×(TE-TES)，模块实际运行频率为f₀，输出到模块的目标频率为f₃＝f_n+f₂，修正值范围限制为-50Hz～+50Hz，压缩机运行前5分钟f₂＝0Hz；

若f₂＞0，则处理如下：

如果f_n≥(f₀+f₂)，f₂＝0

如果f_n＜(f₀+f₂)，f₂＝(f₀+2×(TE-TES))-f_n

当频率调整时，因排气、电流等原因导致频率受限时，输出到模块的目标频率f₃计算方法不变，但实际运转频率需按限制的要求执行；作为优选，直流变频压缩机运行频率范围限值如下：

当能力需求百分数0≤N＜N_min时，取N＝N_min，运行频率f_run＝f_min；

当能力需求百分数N_min＜N时，运行频率范围f_min≤f_run≤f_lim；

其中，定义压缩机能正常运行的极限频率为f_lim，f_lim为可设定参数；

当室内机能力需求要求压缩机在f_max＜f_run≤f_lim运行时，压缩机在f_max以上频率连续运行60min，且室外环境温度大于10℃，则降频至90Hz运行5分钟，5分钟后频率升至目标频率；

压缩机升频运转过程中，如果目标频率大于70Hz，则压缩机在70Hz必须停留30s才允许升频；如果目标频率大于140Hz，则压缩机在70Hz必须停留30s才允许升频，频率上升到140Hz时也必须停留30s才允许升频；启动控制除外。

作为优选，压缩机升频速率为0.5～2Hz/s，压缩机降频速率为0.1～1Hz/s。

附图说明

图1是本发明所涉及的直流变频自由拖空调系统图。

图2为本发明直流变频压缩机正常运行频率调节方法流程图。

图中所示：

1、直流变频压缩机；2、排气温度、3、高压开关、4、油气分离器、5、回油毛细管、6、四通阀；7、室外风机电机；8、冷凝器；9、室外盘管中点温度；10、除霜温度；11、制热电子膨胀阀；12、单向阀；13、高压储液器；14、室内电子膨胀阀；15、室内蒸发器；16、蒸发器；17、蒸发器进口温度；18、蒸发器中点温度；19、室内环境温度；20、蒸发器出口温度；21、液旁通电磁阀；22、卸载通电磁阀；23、回气温度；24、外置气液分离器；25、低压开关；26、压缩机自带气液分离器；27、室外环境温度。

具体实施方式

为更好的说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。

如图1所示，本发明所述的直流变频自由拖空调，包括直流变频压缩机1、排气温度2、高压开关3、油气分离器4、回油毛细管5、四通阀6、室外风机电机7、冷凝器8、室外盘管中点温度9、除霜温度10、制热电子膨胀阀11、单向阀12、高压储液器13、室内电子膨胀阀14、室内蒸发器15、蒸发器16、蒸发器进口温度17、蒸发器中点温度18、室内环境温度19、蒸发器出口温度20、液旁通电磁阀21、卸载通电磁阀22、回气温度23、外置气液分离器24、低压开关25、压缩机自带气液分离器26、室外环境温度27。

下面结合附图2以具体实施例对本发明直流变频压缩机正常运行频率调节方法的进行描述：

(1).计算直流变频压缩机的基本运行频率

a.当室内机接收到开机命令后，每隔5秒读取一次温度偏差ΔE；

制热模式时，室内环境温度偏差ΔE＝(室内温度设定值Ts+修正参数Tdif)-室内环境温度Ta，修正参数Tdif＝2℃。

b.室外机控制器利用PI算法来计算室内机能力需求百分数，能力需求每40秒计算一次；

OUTPUT (t) = OUTPUT (t - 1) + Σ_{i = 1}^{n} (K_{p} \times Δ E_{i} - K_{i} \times Δ E_{i - 1});

其中，OUTPUT(t)为目标室内机能力需求，OUTPUT(t-1)为当前室内机能力需求；Kp和Ki为一常量系数，Kp＝14，Ki＝13，n为整数，n的大小等于计算能力需求时间间隔内读取室内温度偏差的次数，n＝40/5＝8。

如果E＞0，则初始OUTPUT(t)＝100％；如果E＜0，则初始OUTPUT(t)＝0；

如果E＞0，开机5分钟内，如果因为室内环境温度变化，导致OUTPUT(t)＜30％，则OUTPUT(t)＝30％；因为手动改变内机开关机，工作模式，设定温度则初始OUTPUT(T)重新计算。

c.计算室内机总能力需求百分数N：

开机室内机的能力需求百分数CRP(i)按照下述方式进行取值：

若OUTPUT(t)＜0，则CRP(i)＝0；

若OUTPUT(t)＜K₀×A，则CRP(i)＝K₀×OUTPUT(t)；

若OUTPUT(t)≥K₀×A，则CRP(i)＝K₀×A；

其中，K₀为优先级修正系数是一设定常量，所述的优先级是指根据室内房间重要程度将室内机按优先保证能力进行分级，K₀参照表格1进行取值；

表格1

优先等级	优先级-0	优先级-1	优先级-2	优先级-3
					K₀	1	1.25	1.2	1.1

A为压缩机能正常运行极限频率时的能力输出与标称额定最大输出能力百分比，A的参照表格2-1、表格2-2、表格2-3进行取值：

表格2-1：制冷模式时A的取值

表格2-2：除湿模式时A的取值：

表格2-3：制热模式时A的取值：

制热模式时，

如果0＜OUTPUT(t)≤12％，则CRP(i)＝K₀×OUTPUT(t)。

制热模式时，如果CRP(j)＜12％，内机发给外机的能力需求为12％。

制冷模式/除湿模式时，未开机室内机能力需求CRP(j)＝0；

制热模式时，未开机室内机能力需求CRP(j)＝12％；

其中，室内机名义能力需求见下表：

室内机能力(HP)	0.8	1	1.5	2	2.5	3	3.5	4	4.5	5
											室内机能力(kW)	2.2	2.8	3.6	5.6	6.3	7.1	8.0	10.0	11.2	12.0

d.当直流变频压缩机完成启动运转过程后，即转入运行频率自由调节过程，计算直流变频压缩机运行的基本频率f_b：

f_{b} = \frac{f_{\max} - f_{\min}}{100 - N_{\min}} \times N + \frac{100 \times f_{\min} - N_{\min} \times f_{\max}}{100 - N_{\min}}

其中，定义直流变频压缩机额定最大输出能力100％时的频率为f_max，最小输出能力N_min(可设定参数)时的频率为f_min，如表格3中所示为一直流变频压缩机的各运行频率的设定值；

表格3

压缩机型号

运行模式

100％能力输

最低能力

N_min时频

最大限制运行

(2)运行基本频率修正：

直流变频压缩机启动5分钟后，开始对运行频率进行修正，每间隔2分钟修正一次；

修正方式如下：

当为制冷模式/除湿模式时，根据室内机实际盘管温度TE与目标盘管温度TES进行比较，对室内机能力需求进行修正，目标盘管温度TES根据外环境符合自动选择，参照表格4：

表格4：

外环境温度Tamb	制冷目标蒸发温度TES
		Tamb＜10℃	TES＝7℃(E)
10℃≤Tamb＜20℃	TES＝9℃(E)
		20℃≤Tamb＜30℃	TES＝11℃(E)
30℃≤Tamb＜40℃	TES＝12℃(E)
		40℃≤Tamb＜45℃	TES＝14℃(E)
Tamb≥45℃	TES＝15℃(E)

如果实际盘管温度TE比目标盘管温度TES大，则升频。每次通过TE-TES的差值进行修正，修正频率数Δf＝(TE-TES)×0.025×f_n-1，Δf为代数值(有正负之分)，当计算出的修正频率为负时，则实际修正频率Δf＝0。

如果此次修正完成后因为限频而频率上不去，则等到下一次修正时，频率不累加，还是按照当前修正值在当前目标频率上进行加减。

当为制热模式时，根据室内机实际盘管温度T_m与目标盘管温度T_ms进行比较，对频率进行修正，冷凝温度T_c由开机内机盘管中部温度T_m平均值T_mAVE模拟，所述T_m平均值T_mAVE是指开机运行的室内机的各盘管温度的平均值，目标T_m为45℃，回差为3℃；

若T_m＜T_ms，则升频，修正频率数Δf＝(T_m-T_mAVE)×0.025×f_n-1；

如果此次修正完成后因为限频而频率上不去，则等到下一次修正时，频率不要累加，还是按照当前修正值在当前目标频率上进行加减。

(3)在上述频率修正时如果频率受限(由于排气、电流等原因)对运行频率进行二次修正，二次修正方式如下：

若f₂＞0，则处理如下：

如果f_n≥(f₀+f₂)，f₂＝0

如果f_n＜(f₀+f₂)，f₂＝(f₀+2×(TE-TES))-f_n

当频率调整时，因排气、电流等原因受限时，输出到模块的目标频率f₃计算方法不变，但实际运转频率需按限制的要求执行。

另外，在本实施例中，在直流变频压缩机运行时，运行频率范围具有如下限值：

当能力需求百分数N_min＜N时，运行频率范围f_min≤f_run≤f_lim，其中，定义压缩机能正常运行的极限频率为f_lim(可设定参数)；

当室内机能力需求要求压缩机在f_max＜f_run≤f_lim运行时，压缩机在f_max以上频率连续运行60min，且室外环境温度大于10℃，则降频至90Hz运行5分钟，5分钟后频率升至目标频率(提高制热效果)；

在直流变频压缩机升频时升频速率为0.5～2Hz/s，压缩机降频速率为0.1～1Hz/s

在上述实施例中，对本发明的最佳实施方式做了描述，很显然，在本发明的发明构思下，仍可做出很多变化，如在控制中还有其他如保护降频的过程，保护降频的因素包括保护降频因素有：排气温度过高降频、室外盘管温度超温保护、室内盘管温度超温保护、吸气温度过低保护、电源过电流保护、压缩机过电流保护、散热片温度过高保护等。在此，应该说明，在本发明的发明构思下所做出的任何改变都将落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种直流变频压缩机正常运行频率调节方法，其特征在于：在直流变频压缩机运行过程中不断检测各房间内环境温度的变化，按照室内机的实际需求百分数计算直流变频压缩机的基本运行频率，并根据房间内环境温度的变化对基本运行频率进行修正。

2.根据权利要求1所述的直流变频压缩机正常运行频率调节方法，其特征在于：所述直流变频压缩机的基本运行频率f_b计算步骤如下：

a.每隔2～10秒读取一次室内环境温度Ta并计算室内温度偏差ΔE；

OUTPUT (t) = OUTPUT (t - 1) + Σ_{i = 1}^{n} (K_{p} \times Δ E_{i} - K_{i} \times Δ E_{i - 1});

其中，OUTPUT(t)为目标室内机能力需求百分数，OUTPUT(t-1)为当前室内机能力需求百分数；Kp和Ki为一常量系数，n为整数，n的大小等于计算能力需求时间间隔内读取室内温度偏差的次数；

c.计算室内机总能力需求百分数N：

开机室内机的能力需求百分数CRP(i)按照下述方式进行取值：

若OUTPUT(t)＜0，则CRP(i)＝0；

若OUTPUT(t)＜K₀×A，则CRP(i)＝K₀×OUTPUT(t)；

若OUTPUT(t)≥K₀×A，则CRP(i)＝K₀×A；

制热模式时，

如果0＜OUTPUT(t)≤12％，则CRP(i)＝K₀×OUTPUT(t)，

如果CRP(j)＜12％，内机发给外机的能力需求为12％；

制冷模式/除湿模式时，未开机室内机能力需求CRP(j)＝0；

制热模式时，未开机室内机能力需求CRP(j)＝12％；

d.计算直流变频压缩机基本频率f_b：

f_{b} = \frac{f_{\max} - f_{\min}}{100 - N_{\min}} \times N + \frac{100 \times f_{\min} - N_{\min} \times f_{\max}}{100 - N_{\min}}

3.根据权利要求2所述的直流变频压缩机正常运行频率调节方法，其特征在于：所述的根据房间内环境温度的变化运行频率进行修正是指：

修正方式如下：

若T_m＜T_ms，则升频，修正频率数Δf＝(T_m-T_mAVE)×0.025×f_n-1；

4.根据权利要求3所述的直流变频压缩机正常运行频率调节方法，其特征在于：在频率修正时如果频率受限则进行二次修正，二次修正方式如下：

若f₂＞0，则处理如下：

如果f_n≥(f₀+f₂)，f₂＝0；

如果f_n＜(f₀+f₂)，f₂＝(f₀+2×(TE-TES))-f_n；

当频率调整时，因排气、电流等原因致使频率受限时，输出到模块的目标频率f₃计算方法不变，但实际运转频率需按限制的要求执行。

5.根据权利要求2至4任一权利要求所述的直流变频压缩机正常运行频率调节方法，其特征在于：直流变频压缩机运行频率范围限值如下：

6.根据权利要求1至4任一权利要求所述的直流变频压缩机正常运行频率调节方法，其特征在于：压缩机升频速率为0.5～2Hz/s，压缩机降频速率为0.1～1Hz/s。