CN102478334A - 制冷机组的能量调节方法及装置、制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制冷机组的能量调节方法及装置、制冷系统。其中，该制冷机组的能量调节装置包括吸气调节装置，该吸气调节装置设置于制冷机组的吸气侧，用于控制制冷机组的吸气。通过本发明，解决了相关技术中制冷系统的温度控制精确度比较低的问题。

Description

制冷机组的能量调节方法及装置、制冷系统

技术领域

本发明涉及空调领域，具体而言，涉及一种制冷机组的能量调节方法及装置、制冷系统。

背景技术

在集装箱空调的开发中，为了保证箱内运输货物的质量，通常要求实现机组出风温度的精确控制，精度要求可以达到±0.2℃，而制冷系统采用的是定频涡旋压缩机，用传统的开停机控制方式无法满足精度要求。

针对相关技术中制冷系统的温度控制精确度比较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中制冷系统的温度控制精确度比较低的问题而提出本发明，为此，本发明的主要目的在于提供一种制冷机组的能量调节方法及装置、制冷系统，以解决上述问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种制冷机组的能量调节装置。该制冷机组的能量调节装置包括吸气调节装置，该吸气调节装置设置于制冷机组的吸气侧，用于控制制冷机组的吸气量。

进一步地，吸气调节装置的开度范围为(2％，100％]。

进一步地，该制冷机组的能量调节装置还包括控制器，与吸气调节装置，用于控制吸气调节装置的开度。

进一步地，控制器还用于获取制冷机组的负荷值，以及通过控制吸气调节装置的开度来控制制冷机组的能力输出以使制冷机组的能力输出与负荷值一致，其中，制冷机组的能力输出与吸气调节装置的开度值相对应。

进一步地，制冷机组的能力输出范围为(20％，100％]。

进一步地，控制器还用于通过PID算法将负荷值转化为吸气调节装置的开度值。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种制冷系统。该制冷系统包括上述的任意一种制冷机组的能量调节装置。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种制冷机组的能量调节方法。在该冷机组的能量调节方法中，通过控制制冷机组的吸气量来控制制冷机组的能力输出。

进一步地，通过控制制冷机组的吸气量来控制制冷机组的能力输出包括：获取制冷机组的负荷值；以及，通过控制制冷机组的吸气量来控制制冷机组的能力输出以使制冷机组的能力输出与负荷值一致。

进一步地，获取制冷机组的负荷值包括：根据制冷机组的控制温度和目标温度获取制冷机组的负荷值，其中，目标温度的取值范围为：(-10℃，+25℃)。

进一步地，通过设置于制冷机组的吸气侧的吸气调节装置控制制冷机组的吸气，其中，在获取制冷机组的负荷值之后，制冷机组的能量调节方法还包括：根据负荷值得到吸气调节装置的开度值。

进一步地，通过以下方式来根据负荷值得到吸气调节装置的开度值：Kn＝Mp*(ΔTn-ΔTn-1)+Mi*ΔTn+Md(ΔTn-2ΔTn-1+ΔTn-2)+Kn-1，其中，Mp、Mi、Md为常数，ΔTn为第n次计算的温度偏差。

通过本发明，采用上述的任意一种制冷机组的能量调节方法及装置，或者制冷系统，解决了相关技术中制冷系统的温度控制精确度比较低的问题，进而达到了对制冷系统的温度实现精确控制的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的制冷系统的示意图；

图2是根据本发明的确定吸气调节装置的开度的计算系数的第一实施例的示意图；

图3是根据本发明的确定吸气调节装置的开度的计算系数的第二实施例的示意图；

图4是根据本发明的确定吸气调节装置的开度的计算系数的第三实施例的示意图；

图5是根据本发明的确定吸气调节装置的开度的计算系数的第四实施例的示意图；

图6是根据本发明的确定吸气调节装置的开度的计算系数的第五实施例的示意图；

图7是根据本发明的确定吸气调节装置的开度的计算系数的第六实施例的示意图；

图8是根据本发明的确定吸气调节装置的开度的计算系数的第七实施例的示意图；以及

图9是根据本发明实施例的温度控制的效果的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是根据本发明实施例的制冷系统的示意图。如图1所示，该制冷系统包括一个吸气调节装置10，该吸气调节装置10用于控制制冷机组的吸气量。

如图1所示，该制冷系统还可以包括蒸发器12、节流装置14、冷凝器16和压缩机18。

根据本发明实施例，还提供了一种制冷机组的能量调节装置，该制冷机组的能量调节装置包括吸气调节装置，该吸气调节装置设置于制冷机组的吸气侧，用于控制制冷机组的吸气。

其中，该吸气调节装置的开度是可调的，并且调节精度可以为0.1％。

该吸气调节装置有一个最小调节开度Kmin，在此开度值以上，需要保证机组正常运行。吸气调节装置开度全开时，该装置不应对机组吸气侧的气体流动产生较大的阻力。例如，[Kmin，100％]为吸气调节装置的工作开度范围，优选地，Kmin的取值范围为(2％，100％]。

吸气调节装置的开度值与制冷机组的能力输出一一对应，最小开度K对应机组最小能力输出Q0，机组可控制的能力输出范围为：[Q0，100％]，优选地，Q0的取值范围为(20％，100％]。

在本发明实施例中，提供利用吸气调节装置对制冷机组的吸气量进行精确控制，从而精确控制机组的能力输出，使之与负荷较好的匹配，起到精确控制温度的目的。

优选地，该制冷机组的能量调节装置还包括控制器，与吸气调节装置，用于控制吸气调节装置的开度。

优选地，控制器还用于获取制冷机组的负荷值，以及通过控制吸气调节装置的开度来控制制冷机组的能力输出以使制冷机组的能力输出与负荷值一致，其中，制冷机组的能力输出与吸气调节装置的开度值相对应。其中，制冷机组的能力输出范围可以为(20％，100％]。

优选地，控制器还用于通过PID算法将负荷值转化为吸气调节装置的开度值。例如，通过以下方式来根据负荷值得到吸气调节装置的开度值：Kn＝Mp*(ΔTn-ΔTn-1)+Mi*ΔTn+Md(ΔTn-2ΔTn-1+ΔTn-2)+Kn-1，其中，Mp、Mi、Md为常数，ΔTn为第n次计算的温度偏差。

根据本发明实施例，还提供了一种制冷机组的能量调节方法，在该冷机组的能量调节方法中，通过控制制冷机组的吸气量来控制制冷机组的能力输出。

优选地，通过控制制冷机组的吸气量来控制制冷机组的能力输出包括以下步骤：

步骤S1，获取制冷机组的负荷值。

例如，根据制冷机组的控制温度和目标温度获取制冷机组的负荷值，其中，目标温度的取值范围为：(-10℃，+25℃)。

优选地，可以通过设置于制冷机组的吸气侧的吸气调节装置控制制冷机组的吸气，其中，在获取制冷机组的负荷值之后，制冷机组的能量调节方法还包括：根据负荷值得到吸气调节装置的开度值。

通过以下方式来根据负荷值得到吸气调节装置的开度值：Kn＝Mp*(ΔTn-ΔTn-1)+Mi*ΔTn+Md(ΔTn-2ΔTn-1+ΔTn-2)+Kn-1，其中，Mp、Mi、Md为常数，ΔTn为第n次计算的温度偏差。

获取制冷机组的负荷值可以包括：

制冷机组的控制温度为T，目标温度为T0，ΔT＝T-T0反映了机组的负荷大小。

T表示集装箱内的货物温度，通过机组的回风温度探头测量，冷藏工况，T的取值范围为(-10℃，+25℃)。

T0表示集装箱内期望达到的目标温度，箱内温度平衡后的温度，T0的取值范围为(-10℃，+25℃)。

ΔT＝T-T0反映了机组的负荷大小，ΔT越大，表示目前箱内的温度偏离目标温度较远，需要较大的制冷量，ΔT较小时，表示箱内温度已经接近目标温度，只需较小的负荷就能满足制冷效果。

步骤S2，通过控制制冷机组的吸气量来控制制冷机组的能力输出以使制冷机组的能力输出与负荷值一致。

下面对通过PID算法将负荷大小转化为吸气调节装置的开度值Kn进行具体说明：

该PID算法为：

Kn＝Mp*(ΔTn-ΔTn-1)+Mi*ΔTn+Md(ΔTn-2ΔTn-1+ΔTn-2)+Kn-1

其中，Mp、Mi、Md为系数，取值范围无特殊要求，可以根据需要进行确定。

ΔTn为第n次计算的温度偏差，ΔTn-1为第n-1次计算的温度偏差，ΔTn-2为第n-2次计算的温度偏差。

当n＝1时，不存在ΔTn-1和ΔTn-2；当n＝2时，不存在ΔTn-2，上述公式无法计算，需对吸气调节装置的开度K1和K2赋初始值，开度值K1对应机组输出能力为75％，开度值K2对应机组输出能力为50％。

Mp、Mi和Md三个参数需通过实验确定，一般可遵循以下步骤：

(a)、假定Mi＝0，Md＝0，并假定一个Mp初始值，根据机组实际调节情况，Mp初始值＜5，此时算法简化为一个简单的P调节。测试控制温度T随时间t变化的数据，时间t的选取应至少为采样时间的2倍以上。根据测试数据绘制出T-t曲线，根据T-t曲线中控制温度T与目标温度T0的关系来判断选取合适的Mp值。

图2是根据本发明的确定吸气调节装置的开度的计算系数的第一实施例的示意图。当Mp较小时，控制温度随时间变化的T-t曲线与目标温度T0之间存在较大的静态偏差，当静态偏差数值超过1.5时，认为Mp值偏小。

图3是根据本发明的确定吸气调节装置的开度的计算系数的第二实施例的示意图。当Mp较大时，控制温度随时间变化的T-t曲线会与目标温度T0直线迅速相交，并逐渐远离目标温度T0直线。

图4是根据本发明的确定吸气调节装置的开度的计算系数的第三实施例的示意图。当Mp合适时，控制温度随时间变化的T-t曲线会趋近目标温度T0直线，并保持一定的静态偏差，对于P调节来说，静态偏差是不可消除的。静态偏差数值在0.3——0.7之间，可认为Mp合适。

图5是根据本发明的确定吸气调节装置的开度的计算系数的第四实施例的示意图。(b)、根据(a)中确定的合适Mp值，并假定Md＝0，假定一个初始Mi值，根据机组实际调节情况，Mi初始值可在Mp值的20％-50％之间选取，此时算法简化为PI调节。测试控制温度T随时间t变化的数据，时间t的选取应至少为采样时间的2倍以上。根据测试数据绘制出T-t曲线，根据T-t曲线中控制温度T与目标温度T0的关系来判断选取合适的Mi值。此时，温度在目标值附近震荡。

图6是根据本发明的确定吸气调节装置的开度的计算系数的第五实施例的示意图。此时，当Mi偏小时，积分效果不明显，仍会存在较大的静态偏差，当静态偏差数值大于0.3，认为Mi值偏小。

图7是根据本发明的确定吸气调节装置的开度的计算系数的第六实施例的示意图。此时，当Mi偏大时，积分效果会使调节稳定性变差，调节时间变长，当T-t曲线在目标温度T0附近振荡时，认为Mi值偏大。

图8是根据本发明的确定吸气调节装置的开度的计算系数的第七实施例的示意图。此时，当Mi合适时，T-t曲线会逐渐趋近目标温度T0。

(c)、根据(a)和(b)中确定Mp和Mi值，假定初始Md值，Md初始值可在Mp值的50％-70％之间选取，此时算法为PID调节。测试控制温度T随时间t变化的数据，时间t的选取应至少为采样时间的2倍以上。根据测试数据绘制出T-t曲线，根据T-t曲线中控制温度T与目标温度T0的关系来判断选取合适的Md值。

当Md偏小时，微分效果不明显，调节进程不会明显加快。若T-t曲线调节稳定的时间与PI算法相比无明显改善，则认为Md偏小。

当Md偏大时，微分效果会导致控制温度波动频繁。若T-t曲线调节频繁振荡，则认为Md偏大。

当Md合适时，应能快速的调节稳定，并有效的减小静差，使调节精度满足±0.25℃的要求。

如果需要实现较宽范围内的温度调节，可以根据实际情况对Mp、Mi和Md进行分段处理，即在不同的区间采用不同的调节系数值，以确保调节效果的快速准确性。

通过吸气调节装置对制冷机组的吸气量进行精确控制，从而控制机组能力的精确输出，最终实现温度控制精度为±0.2℃。

以下为一组测试数据：

图9是根据本发明实施例的温度控制的效果的示意图。由图可以看出，通过采用本发明实施例的制冷机组的能量调节方法及装置，或者制冷系统，可以达到精确控制机组出风温度的目的。

通过在机组的吸气端增加一个开度可调节的装置，对机组的吸气量进行精确控制，使机组的输出能力与负荷相匹配，达到精确控制机组出风温度的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种制冷机组的能量调节装置，其特征在于，包括吸气调节装置，该吸气调节装置设置于所述制冷机组的吸气侧，用于控制所述制冷机组的吸气量。

2.根据权利要求1所述的冷机组的能量调节装置，其特征在于，所述吸气调节装置的开度范围为(2％，100％]。

3.根据权利要求1所述的制冷机组的能量调节装置，其特征在于，还包括：

控制器，与所述吸气调节装置，用于控制所述吸气调节装置的开度。

4.根据权利要求3所述的制冷机组的能量调节装置，其特征在于，所述控制器还用于获取所述制冷机组的负荷值，以及通过控制所述吸气调节装置的开度来控制所述制冷机组的能力输出以使所述制冷机组的能力输出与所述负荷值一致，其中，所述制冷机组的能力输出与所述吸气调节装置的开度值相对应。

5.根据权利要求4所述的制冷机组的能量调节装置，其特征在于，所述制冷机组的能力输出范围为(20％，100％]。

6.根据权利要求4所述的制冷机组的能量调节装置，其特征在于，所述控制器还用于通过PID算法将所述负荷值转化为所述吸气调节装置的开度值。

7.一种制冷系统，其特征在于，包括权利要求1至6中任一项所述的制冷机组的能量调节装置。

8.一种制冷机组的能量调节方法，其特征在于，通过控制所述制冷机组的吸气量来控制所述制冷机组的能力输出。

9.根据权利要求8所述的制冷机组的能量调节方法，其特征在于，通过控制所述制冷机组的吸气量来控制所述制冷机组的能力输出包括：

获取所述制冷机组的负荷值；以及

通过控制所述制冷机组的吸气量来控制所述制冷机组的能力输出以使所述制冷机组的能力输出与所述负荷值一致。

10.根据权利要求9所述的制冷机组的能量调节方法，其特征在于，获取所述制冷机组的负荷值包括：

根据所述制冷机组的控制温度和目标温度获取所述制冷机组的负荷值，其中，所述目标温度的取值范围为：(-10C，+25℃)。

11.根据权利要求9所述的制冷机组的能量调节方法，其特征在于，通过设置于所述制冷机组的吸气侧的吸气调节装置控制所述制冷机组的吸气，其中，在获取所述制冷机组的负荷值之后，所述制冷机组的能量调节方法还包括：

根据所述负荷值得到所述吸气调节装置的开度值。

12.根据权利要求11所述的制冷机组的能量调节方法，其特征在于，通过以下方式来根据所述负荷值得到所述吸气调节装置的开度值：

Kn＝Mp*(ΔTn-ΔTn-1)+Mi*ΔTn+Md(ΔTn-2ΔTn-1+ΔTn-2)+Kn-1，

其中，Mp、Mi、Md为常数，ΔTn为第n次计算的温度偏差。

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