CN102645026A - 用于热泵热水器的电子膨胀阀控制方法 - Google Patents

Abstract

用于热泵热水器的电子膨胀阀控制方法，实时检测水箱中进水水温T水，室外环境温度T环、室外盘管温度T盘、压缩机回气温度T回；根据进水温度T水和室外环境温度T环确定电子膨胀阀运行范围的阀步区域值；每隔一段时间调节一次电子膨胀阀；电子膨胀阀的每次动作阀步数＝当前阀步×调节系数，该调节系数根据回气过热度SH确定，SH＝T回—T盘。采用该控制方法的热泵热水器，其系统更加稳定，控制也更安全。

Description

用于热泵热水器的电子膨胀阀控制方法

技术领域

本发明涉及一种热泵热水器的自动控制，尤其是涉及用于热泵热水器的电子膨胀阀的控制方法。

背景技术

现有热泵热水器常年运行工况范围变化大，如何有效、安全控制控制电子膨胀阀，PID调节（ Proportional Integral Derivative control）方式作为常规控制手段，根据目标过热度和实际过热的差值来确定电子膨胀阀每次动作阀步。然而，由于热泵热水器的系统压力较大，水温变化也不均匀性，计算回气过热度会有震荡产生，水换热导致过热度对电子膨胀阀的动态响应特性非线性非常强烈，过热度震荡、滞后延迟等特点，造成PID控制调节震荡，容易引起系统失稳，从而影响系统能力的发挥，影响热泵热水器的制热效果，且在高压下系统的可靠性难以保证。

发明内容

本发明在于解决上述问题，提供一种优化的控制方案。

为此，本发明提供了一种用于热泵热水器的电子膨胀阀控制方法，所述电子膨胀阀设置在位于水箱和室外换热器之间的冷媒循环回路中，所述冷媒循环回路中设置有压缩机、室外换热器、室内换热器，其特征在于，上述室内换热器缠绕在水箱内壁上，水箱内还设置有进水温度传感器，压缩机还设置有回气温度传感器，室外换热器还设置有室外盘管温度传感器，所述的电子膨胀阀控制方法通过控制器进行控制，包括：

实时检测水箱中进水水温T水，室外环境温度T环、室外盘管温度T盘、压缩机回气温度T回；

根据进水温度T水和室外环境温度T环确定电子膨胀阀运行范围的阀步区域值；

每隔一段时间调节一次电子膨胀阀；电子膨胀阀的每次动作阀步数＝当前阀步×调节系数，该调节系数根据回气过热度SH确定，SH＝T回—T盘。 

本发明中，根据实时进水水温T水和室外环境温度T环确定电子膨胀阀运行范围的阀步区域值，不会造成电子膨胀阀调节阀步过度，从而卡死。根据回气过热度确定每次动作阀步数，每隔一段时间按照计算后的动作阀步数，调节一次电子膨胀阀，不会造成系统失稳，控制方法也更安全。另外，室内换热器缠绕在水箱内壁，不但利于与水的换热，也节省水箱空间、增加水箱的强度。

作为进一步优化，电子膨胀阀在阀步区域值的±20%范围内调节，即电子膨胀阀按以下情况运行：阀步运行的上限＝阀步区域值+阀步区域值×20%；阀步运行的下限：阀步区域值—阀步区域值×20%；阀步运行的下限 ≤目标动作阀步≤ 阀步运行的上限，该目标动作阀步＝当前阀步 + 每次动作阀步数。当然可根据需要扩大或缩小电子膨胀阀调节范围。

为进一步提高控制系统稳定性，热泵热水器初次上电后检测T水和T环，并应设置电子膨胀阀的初始阀步。另外，压缩机启动后，电子膨胀阀在初始阀步保持一端时间不进行调节。同时，两次电子膨胀阀调节应具有一定的时间间隔。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为采用本发明电子膨胀阀的控制方法的热泵热水器的系统图；

图2为本发明电子膨胀阀的控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1所示，该热泵热水器主要由压缩机1、水箱2、室外换热器3、室外风机4、电子膨胀阀5、室内换热器7等组成，电子膨胀阀5设置在位于水箱2和室外换热器3之间的冷媒循环回路中，室内换热器7缠绕在水箱2内壁上，水箱2内还设置有进水温度传感器63用来检测进水水温T水，压缩机1还设置有回气温度传感器61用来检测压缩机回气温度T回，室外换热器3还设置有室外盘管温度传感器62用来检测室外盘管温度T盘，电子膨胀阀5由控制器（未示出）进行控制。

该热泵热水器中冷媒在循环回路中流向如图中箭头所示：气体冷媒经压缩机1压缩成为高温高压气体；冷媒流向水箱，通过缠绕在水箱2内壁上的室内换热器7和水箱中水进行换热，把水加热，同时冷媒由高温高压气体变成低温高压的液体；冷媒经电子膨胀阀5，节流，冷媒由低温高压的液体变成低温低压的液体；冷媒再到室外换热器3，室外风机4开启，冷媒通过室外换热器3和室外空气换热、吸收室外的热量，冷媒由液态蒸发成气态后回压缩机。

该实施例中，实时检测T水、T环、T盘、T回；根据进水温度T水和室外环境温度T环确定电子膨胀阀运行范围的阀步区域值；每隔一段时间调节一次电子膨胀阀；电子膨胀阀的每次动作阀步数＝当前阀步×调节系数，该调节系数根据回气过热度SH确定，SH＝T回－T盘。 

该实施例中，电子膨胀阀阀步范围为0～500，按以下表1确定电子膨胀阀的阀步区域值：

表1

该实施例中，电子膨胀阀的按以下情况运行：

阀步运行的上限＝阀步区域值+阀步区域值×20%；

阀步运行的下限：阀步区域值—阀步区域值×20%；

阀步运行的下限 ≤目标动作阀步≤ 阀步运行的上限，该目标动作阀步＝当前阀步+ 每次动作阀步数。

该实施例中，定义前阀步为上一次运行后的目标动作阀步，定义目标动作阀步为当前阀步加每次动作阀步数。如图2所示，该实施例的操作步骤如下：

步骤1：初始化，运行动作阀步调节为0步；进入步骤2；

步骤2：初次上电后系统检测T环和T水，初次上电后检测T水和T环，按上表1确定电子膨胀阀的初始阀步；进入步骤3；

步骤3：压缩机启动后，电子膨胀阀在初始阀步，保持三分钟，三分钟内不进行调节；是否已达三分钟，若不是，则转入步骤3，继续等待；若是，则进入步骤4；

步骤4：扫描上表1，确定电子膨胀阀的阀步区域值，计算阀步运行的上限和阀步运行的下限，进入步骤5；

步骤5：计算回气过热度，确定调节比例；得出每次动作阀步数，进入步骤6；

步骤6：阀步调节时间间隔是否已达1min，若不是，则转入步骤4，若是，则进入步骤7；

步骤7：目标动作阀步是否大于阀步运行的上限， 若是，则进入步骤8，若不是，则进入步骤9；

步骤8：电子膨胀阀按阀步运行的上限运行，进入步骤4；

步骤9：目标动作阀步是否小于阀步运行的下限，若是，则进入步骤10，若不是，则进入步骤11；

步骤10：电子膨胀阀按阀步运行的下限运行，进入步骤4；

步骤11：电子膨胀阀按目标动作阀步运行，进入步骤4；

该实施例中，若前一状态为关机，热泵热水器未运行不知电子膨胀阀阀步，此表1亦用于开机前3min时电子膨胀阀按初始运行动作阀步运行。同时，根据T水和T环按此表1确定电子膨胀阀的阀步区域值。显然，也可根据热泵热水器需要调整表格中的步数。

该实施例中，根据下表2按回气过热度确定调节系数：

表2

回气过热度SH	调节系数
		SH>8℃	10％
6<SH≤8℃	6％
		2<SH≤6℃	2％
-1<SH≤2℃	0
		-5<SH≤-1℃	-2％
-7<SH≤-5℃	-6％
		SH≤-7℃	-10％

以上是本发明的实施方式之一，对于本领域内的一般技术人员，不花费创造性的劳动，在上述实施例的基础上可以做多种变化，同样能够实现本发明的目的。但是，这种变化显然应该在本发明的权利要求书的保护范围内。 

Claims (7)

1.用于热泵热水器的电子膨胀阀控制方法，所述电子膨胀阀设置在位于水箱和室外换热器之间的冷媒循环回路中，所述冷媒循环回路中设置有压缩机、室外换热器、室内换热器，其特征在于，上述室内换热器缠绕在水箱内壁上，水箱内还设置有进水温度传感器，压缩机还设置有回气温度传感器，室外换热器还设置有室外盘管温度传感器，所述的电子膨胀阀控制方法通过控制器进行控制，包括：

实时检测水箱中进水水温T水，室外环境温度T环、室外盘管温度T盘、压缩机回气温度T回；

根据进水温度T水和室外环境温度T环确定电子膨胀阀运行范围的阀步区域值；

每隔一段时间调节一次电子膨胀阀；电子膨胀阀的每次动作阀步数＝当前阀步×调节系数，该调节系数根据回气过热度SH确定，SH＝T回－T盘。

2. 根据权利要求1所述的电子膨胀阀控制方法，其特征在于电子膨胀阀阀步范围为0～500，按下表确定电子膨胀阀的阀步区域值。

3.根据权利要求2所述的电子膨胀阀控制方法，其特征在于电子膨胀阀的按以下情况运行：

阀步运行的上限＝阀步区域值+阀步区域值×20%；

阀步运行的下限：阀步区域值—阀步区域值×20%；

阀步运行的下限 ≤目标动作阀步≤ 阀步运行的上限，该目标动作阀步＝当前阀步+ 每次动作阀步数。

4.根据权利要求3所述的电子膨胀阀控制方法，其特征在于初次上电后检测T水和T环，按该表确定电子膨胀阀的初始阀步。

5.根据权利要求4所述的电子膨胀阀控制方法，其特征在于压缩机启动后，电子膨胀阀在初始阀步保持三分钟，三分钟内不进行调节。

6.根据权利要求1所述的电子膨胀阀控制方法，其特征在于两次电子膨胀阀调节的时间间隔为1分钟。

7.根据权利要求1所述的电子膨胀阀控制方法，其特征在于根据下表按回气过热度确定调节系数：

回气过热度SH 调节系数 SH>8℃ 10％ 6<SH≤8℃ 6％ 2<SH≤6℃ 2％ -1<SH≤2℃ 0 -5<SH≤-1℃ -2％ -7<SH≤-5℃ -6％ SH≤-7℃ -10％

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