CN103277876A - 空调系统中的电子膨胀阀的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种空调系统中的电子膨胀阀的控制方法，包括（1）当空调系统在制冷模式下，检测蒸发器的中间温度T1、蒸发器的出口温度T2；当空调系统在制暖模式下，检测冷凝器的中间温度T4、冷凝器的出口温度T5；（2）计算过热度ΔT，当空调系统在制冷模式下，过热度ΔT=T2-a*T1＋b；当空调系统在制暖模式下，过热度ΔT=T5-c*T4＋d；（3）检测空调系统所处的实际环境的外气温T3并根据其设定目标过热度ΔTr；（4）比较过热度ΔT和目标过热度ΔTr，控制系统根据比较结果输出控制信号对电子膨胀阀实施PID控制。本发明对过热度的计算便捷且精度高，成本较低；不仅满足一拖一的定速和变频空调系统的需要，也适用于定速和变频多联机空调系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种对空调系统中设置的电子膨胀阀的开度进行控制的方法。
背景技术
现有技术中，对空调系统中的电子膨胀阀的开度通常采用PID控制，一般具有如下两种主要控制方法：
1、通过检测压缩机的排气温度而进行的PID闭环反馈控制方法，如附图1所示。该方法需要蒸发器中间温度传感器、室内吸入温度传感器、外气温度传感器、冷凝器中间温度传感器、排气温度传感器来分别检测蒸发器的中间温度、室内温度、室外温度、冷凝器的中间温度以及压缩机的排气温度。首先检测压缩机的排气温度T，再通过所检测的室内温度、室外温度、蒸发器的中间温度、冷凝器的中间温度来计算目标排气温度Tr。将排气温度T与目标排气温度Tr进行比较，根据该比较的结果，经过PID控制转化为电子膨胀阀的开度，来实现对电子膨胀阀的控制。
2、通过检测压缩机的吸气压力和吸气温度进而得到过热度而进行的PID闭环反馈控制方法，如附图2所示。该方法需要吸气压力传感器检测出压缩机的吸气压力，在通过AD表将该吸气压力转化成饱和压力温度Tsam，然后再通过吸气温度传感器检测出压缩机的吸气温度Ts，通过过热度ΔT=Ts-Tsam计算出过热度ΔT，将该过热度ΔT与目标过热度ΔTr（目标过热度ΔTr通常是已经设定的值，该设定值通常是标准工况下实际检测得到的最佳过热度值）进行比较，再根据比较的结果，经过PID控制转化为电子膨胀阀的开度，来实现对电子膨胀阀的控制。
对于上述方法1，其具有如下缺陷：（1）目标排气温度Tr的计算比较复杂；（2）若空调系统为多联机，且电子膨胀阀在室内机侧时，该控制方法无法满足控制要求；（3）该控制方法是模糊控制方法，需要较多的试验来模拟出目标排气温度Tr，其精度较低。而对于上述方法2，其具有如下缺陷：（1）其需要一个压力传感器来检测压缩机的吸气压力，成本较高；（2）若空调系统为变频多联机，且电子膨胀阀在室内机侧时，该控制方法无法满足控制要求。
针对上述现有控制方法的缺陷，需要一种既计算便捷、精度较高又成本较低且适用范围广的电子膨胀阀的控制方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种计算处理便捷、精度较高又成本较低且适用范围广的电子膨胀阀的控制方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种空调系统中的电子膨胀阀的控制方法，用于控制空调系统中的电子膨胀阀的开度，所述的空调系统包括压缩机、蒸发器、冷凝器、控制系统，所述的控制系统与所述的电子膨胀阀相连接并向其输出控制信号，所述的电子膨胀阀在所述的控制信号的控制下调整其开度，所述的空调系统中的电子膨胀阀的控制方法包括
（1）当所述的空调系统在制冷模式下，检测所述的蒸发器的中间温度T1、所述的蒸发器的出口温度T2；当所述的空调系统在制暖模式下，检测所述的冷凝器的中间温度T4、所述的冷凝器的出口温度T5；
（2）计算过热度ΔT，当所述的空调系统在制冷模式下，所述的过热度ΔT=T2-a*T1＋b，其中，a、b均为校正参数；当所述的空调系统在制暖模式下，所述的过热度ΔT=T5-c*T4＋d，其中，c、d均为校正参数；
（3）检测所述的空调系统所处的实际环境的外气温T3并根据其设定目标过热度ΔTr，当所述的空调系统在制冷模式下，所述的目标过热度ΔTr=ΔTr0＋M，当所述的空调系统在制暖模式下，所述的目标过热度ΔTr=ΔTr1＋M，其中，ΔTr0为标准制冷工况设定值，ΔTr1为标准制暖工况设定值，M为根据所述的外气温T3设定的压损补正值；
（4）比较所述的过热度ΔT和所述的目标过热度ΔTr，所述的控制系统根据比较结果输出所述的控制信号对所述的电子膨胀阀实施PID控制。
上述方案中，所述的校正参数a、b通过实验测定多组标准工况下的所述的蒸发器的中间温度T1和所述的蒸发器的出口温度T2以及实际的过热度ΔT再进行拟合得到；所述的校正参数c、d通过实验测定多组标准工况下的所述的冷凝器的中间温度T4和所述的冷凝器的出口温度T5以及实际的过热度ΔT再进行拟合得到。
所述的压损补正值M通过实验测定多组不同的外气温T3时对应的最佳的目标过热度ΔTr再进行拟合得到
所述的蒸发器的出口温度T2采用所述的压缩机的吸气温度Ts替代。
当所述的空调系统启动所述的制冷模式或所述的制暖模式时，所述的控制系统先控制所述的电子膨胀阀的开度调节至初始开度，再采用所述的空调系统中的电子膨胀阀的控制方法控制调整所述的电子膨胀阀的开度；若所述的空调系统进入除霜时，则所述的控制系统对所述的电子膨胀阀进行除霜开度控制，待除霜结束后，再判断所述的空调系统的模式。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明只需温度传感器检测多个温度即可实现对过热度的高精度计算，不仅计算便捷，且实施成本较低；同时其不仅满足一拖一的定速和变频空调系统的需要，也适用于定速和变频多联机空调系统。
附图说明
附图1为现有的空调系统中的电子膨胀阀的开度控制方法1的流程示意图。
附图2为现有的空调系统中的电子膨胀阀的开度控制方法2的流程示意图。
附图3为本发明的空调系统中的电子膨胀阀的控制方法的流程图。
附图4为本发明的空调系统中的电子膨胀阀的控制方法中对校正参数进行拟合的曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：参见附图3所示。
一种空调系统中的电子膨胀阀的控制方法，用于控制空调系统中的电子膨胀阀的开度。通常空调系统包括压缩机、蒸发器、冷凝器、控制系统等，而控制系统与电子膨胀阀相连接并向其输出控制信号，电子膨胀阀在控制信号的控制下调整其开度。该空调系统既可以是一拖一的空调系统，也可以是多联机空调系统，其具有制冷模式和制暖模式两种工作状态。该空调系统中设置有多个温度传感器，包括检测蒸发器的中间温度T1的蒸发器中间温度传感器、检测蒸发器的出口温度T2的蒸发器出口温度传感器、检测空调系统所处的实际环境的外气温T3的外气温传感器、检测冷凝器的中间温度T4的冷凝器中间温度传感器、检测冷凝器的出口温度T5的冷凝器出口温度传感器，还可以设置检测压缩机的吸气温度TS的吸气温度传感器。
空调系统具有制冷模式和制暖模式。在制冷模式下，在室内侧设置的为蒸发器，在室外侧设置的为冷凝器，而在制暖模式下，在室内侧设置的为冷凝器，而在室外侧设置的为蒸发器。也就是说，室内侧设置的换热器在制冷时成为蒸发器，而在制暖时成为冷凝器，实际上是同一换热器；而室外侧设置的换热器在制冷时为冷凝器，在制暖时为蒸发器，也为同一换热器。而本文中，所指的“冷凝器”和“蒸发器”均是以制冷模式下的名称为准的。
当空调系统启动制冷模式或制暖模式时，控制系统先控制电子膨胀阀的开度调节至初始开度。该初始开度根据不同的空调系统以及运行模式而不同，一般采用实验方法来决定该初始开度。
当电子膨胀阀调节至初始开度后，再采用如下的空调系统中的电子膨胀阀的控制方法控制调整电子膨胀阀的开度。
下面以制冷模式下为例对该空调系统中的电子膨胀阀的控制方法进行详述。
（1）当空调系统在制冷模式下，读取制冷所对应的标准制冷工况设定值ΔTr0，即标准工况下测得的最佳过热度ΔTr0。
（2）检测空调系统所处的实际环境的外气温T3并根据其设定目标过热度ΔTr，当空调系统在制冷模式下，目标过热度ΔTr=ΔTr0＋M，其中M为根据外气温T3设定的压损补正值。
随着外界环境温度的不同，会导致从蒸发器（室内侧）出口到压缩机吸入口的压损不同，故根据标准工况下测得的最佳过热度ΔTr0来进行补正，就可以保证不同环境温度下都达到最佳目标过热度ΔTr。
另外，压损补正值M预先通过实验测定多组不同的外气温T3时对应的最佳的目标过热度ΔTr再进行拟合得到，可以通过该压损补正值M对实际工况进行补正以获得最佳的目标过热度ΔTr。
一般的，通过实验检测外气温T3分别为16℃、18℃、20℃、22℃、24℃、26℃、28℃、30℃、32℃、34℃、36℃、38℃、40℃、43℃的情况下的最佳的目标过热度ΔTr即可得到M的规律，或者参考如下的经验值：25℃以下时，M=-2℃；25℃至30℃时，M=0℃；30℃以上时，M=2。
（3）检测蒸发器（室内侧）的中间温度T1、蒸发器（室内侧）的出口温度T2，并计算过热度ΔT。当空调系统在制冷模式下，过热度ΔT=T2-a*T1＋b，其中，a、b均为校正参数。
校正参数a、b通过预先实验测定多组标准工况下的蒸发器的中间温度T1和蒸发器的出口温度T2以及实际的过热度ΔT再进行拟合得到。例如在标准工况下，上述的蒸发器的中间温度T1、蒸发器的出口温度T2以及实际的过热度ΔT如下表所示：
| 实际的过热度ΔT（℃） | T1（℃） | T2（℃） |
| 1.2 | 8 | 9.6 |
| 1.0 | 10 | 11.9 |
| 0.8 | 12 | 14.2 |
| 1.3 | 14 | 15.8 |
| 1.2 | 16 | 18.1 |
| 1.1 | 18 | 20.1 |
| 1.4 | 20 | 22.3 |
通过上述数据拟合的曲线如附图4所示。由此可以得到：a=1.0214，b=0.5571。
上述预先得到的参数，包括a、b、ΔTr0以及M可以存储在控制系统中待计算时调出。
（4）比较过热度ΔT和目标过热度ΔTr，控制系统根据比较结果输出控制信号对电子膨胀阀实施PID控制。
上述过程并不局限于先计算目标过热度ΔTr、再计算过热度ΔT，而后进行比较，也可以先计算过热度ΔT、再计算目标过热度ΔTr，而后进行比较。若蒸发器的出口温度T2没有设置检测，还可以采用压缩机的吸气温度Ts替代蒸发器的出口温度T2来进行过热度ΔT的计算。
由于上述过程中只需通过多个温度值即可计算出过热度ΔT并与目标过热度ΔTr进行比较，从而得出对电子膨胀阀进行PID控制的依据，不仅简化了过热度ΔT的计算过程，而且空调系统中不需要再设置压力传感器，也降低了空调系统的成本。另外，上述控制方法不仅能够满足一拖一的空调系统的需要，还能够满足变频多联机空调系统的需要。
与上述制冷模式采用的空调系统中的电子膨胀阀的控制方法相类似的，在制暖模式下，该控制方法简要流程如下：
（1）判断空调系统是否处于除霜状态下，若是，则控制系统对电子膨胀阀进行除霜开度控制，此时的开度通常通过实验得到（一般采用480pls开度）。待除霜结束后，再判断空调系统的模式，若不在除霜状态下，则进入步骤（2）。
（2）读取制暖所对应的标准制冷工况设定值ΔTr1，即标准工况下测得的最佳过热度ΔTr1。
（3）检测空调系统所处的实际环境的外气温T3并根据其设定目标过热度ΔTr。当空调系统在制暖模式下，目标过热度ΔTr=ΔTr1＋M，其中M为根据外气温T3设定的压损补正值，其既可以通过实验检测得到，也可以参考如下经验值：2℃以下时，M=1℃；2℃至10℃时，M=0℃；10℃以上时，M=-1。
（4）检测冷凝器（实际中应指制暖模式下处于室外侧的蒸发器）的中间温度T4、冷凝器（室外侧）的出口温度T5，并计算过热度ΔT。过热度ΔT=T5-c*T4＋d，其中，c、d均为校正参数。
校正参数c、d通过预先实验测定多组标准工况下的冷凝器的中间温度T4、冷凝器的出口温度T5以及实际的过热度ΔT再进行拟合得到。
上述预先得到的参数，包括c、d、ΔTr1以及M可以存储在控制系统中待计算时调出。
（5）比较过热度ΔT和目标过热度ΔTr，控制系统根据比较结果输出控制信号对电子膨胀阀实施PID控制。
同样的，上述过程也并不局限于先计算目标过热度ΔTr、再计算过热度ΔT，而后进行比较，也可以先计算过热度ΔT、再计算目标过热度ΔTr，而后进行比较。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种空调系统中的电子膨胀阀的控制方法，用于控制空调系统中的电子膨胀阀的开度，所述的空调系统包括压缩机、蒸发器、冷凝器、控制系统，所述的控制系统与所述的电子膨胀阀相连接并向其输出控制信号，所述的电子膨胀阀在所述的控制信号的控制下调整其开度，其特征在于：所述的空调系统中的电子膨胀阀的控制方法包括
（1）当所述的空调系统在制冷模式下，检测所述的蒸发器的中间温度T1、所述的蒸发器的出口温度T2；当所述的空调系统在制暖模式下，检测所述的冷凝器的中间温度T4、所述的冷凝器的出口温度T5；
（2）计算过热度ΔT，当所述的空调系统在制冷模式下，所述的过热度ΔT=T2-a*T1＋b，其中，a、b均为校正参数；当所述的空调系统在制暖模式下，所述的过热度ΔT=T5-c*T4＋d，其中，c、d均为校正参数；
（3）检测所述的空调系统所处的实际环境的外气温T3并根据其设定目标过热度ΔTr，当所述的空调系统在制冷模式下，所述的目标过热度ΔTr=ΔTr0＋M，当所述的空调系统在制暖模式下，所述的目标过热度ΔTr=ΔTr1＋M，其中，ΔTr0为标准制冷工况设定值，ΔTr1为标准制暖工况设定值，M为根据所述的外气温T3设定的压损补正值；
（4）比较所述的过热度ΔT和所述的目标过热度ΔTr，所述的控制系统根据比较结果输出所述的控制信号对所述的电子膨胀阀实施PID控制。
2.根据权利要求1所述的空调系统中的电子膨胀阀的控制方法，其特征在于：所述的校正参数a、b通过实验测定多组标准工况下的所述的蒸发器的中间温度T1和所述的蒸发器的出口温度T2以及实际的过热度ΔT再进行拟合得到；所述的校正参数c、d通过实验测定多组标准工况下的所述的冷凝器的中间温度T4和所述的冷凝器的出口温度T5以及实际的过热度ΔT再进行拟合得到。
3.根据权利要求1所述的空调系统中的电子膨胀阀的控制方法，其特征在于：所述的压损补正值M通过实验测定多组不同的外气温T3时对应的最佳的目标过热度ΔTr再进行拟合得到。
4.根据权利要求1所述的空调系统中的电子膨胀阀的控制方法，其特征在于：所述的蒸发器的出口温度T2采用所述的压缩机的吸气温度Ts替代。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的空调系统中的电子膨胀阀的控制方法，其特征在于：当所述的空调系统启动所述的制冷模式或所述的制暖模式时，所述的控制系统先控制所述的电子膨胀阀的开度调节至初始开度，再采用所述的空调系统中的电子膨胀阀的控制方法控制调整所述的电子膨胀阀的开度；若所述的空调系统进入除霜时，则所述的控制系统对所述的电子膨胀阀进行除霜开度控制，待除霜结束后，再判断所述的空调系统的模式。
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