CN106839546B - 变容量调节热力学逆循环系统过热度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热力学逆循环系统过热度控制技术的领域，提供变容量调节热力学逆循环系统过热度控制方法，包括以下步骤：每个采集周期采集过热度实际值T，并与过热度设定值T0作差，得过热度差值e；将本采集周期e1与上一采集周期e0作差，并除以采集周期t得变化率de/dt；采集压缩机转速n，将本采集周期e1的压缩机转速n1与上一采集周期e0的压缩机转速n0作差，得压缩机转速的变化值△n；根据过热度差值e及变化率de/dt，选择比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd；将所选择的系数输入PID控制器以算出开度值；根据压缩机转速的变化值△n，获得开度修正值；将开度值与开度修正值相加，得出实际开度值，其解决现有系统对过热度的调节具有时滞性的问题。

Description

变容量调节热力学逆循环系统过热度控制方法

技术领域

本发明属于热力学逆循环系统过热度控制技术的领域，尤其涉及变容量调节热力学逆循环系统过热度控制方法。

背景技术

当今社会，热力学逆循环系统已广泛应用于生活、生产中的各个方面，其高效稳定运行至关重要。热力学逆循环系统的蒸发器的过热度是需要控制的一个重要参数：如果过热度过高，蒸发器内过热蒸汽较多，占据大量有效热面积，降低蒸发器换热效率，而且增大压缩机的吸气压力，造成排气压力过高，影响其使用寿命；如果过热度过低，液态制冷剂可能被吸入压缩机，造成液击现象发生。

现有热力学逆循环系统中，其对过热度控制的策略主要是采用PI或PID控制方法，其中，PID控制方法主要运用变容量调节技术，即通过改变压缩机转速来改变系统制冷剂流入蒸发器的流量。

然而，其仍然存在这样的问题：制冷剂流量会实时变化，其会引起过热度的较大波动，不利于系统的节能与稳定，而且，PID控制方法采用的是反馈控制，其在过热度发生偏离后，才对压缩机的转速进行调节作用，其调节作用具有时滞性。

发明内容

本发明的目的在于提供变容量调节热力学逆循环系统过热度控制方法，旨在解决现有热力学逆循环系统对蒸发器过热度的调节具有时滞性的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了变容量调节热力学逆循环系统过热度控制方法，以下步骤：

于每个采集周期中，采集蒸发器的过热度实际值T，并与所述蒸发器的过热度设定值T0作差，得到过热度差值e，e＝T-T0；将本采集周期e1与上一采集周期e0作差，得到周期差值△e，将所述周期差值△e除以采集周期t得到变化率de/dt；

于每个所述采集周期中，采集压缩机转速n；将所述本采集周期e1中的压缩机转速n1与所述上一采集周期e0中的压缩机转速n0作差，得到压缩机转速的变化值△n，△n＝n1-n0；

根据所述过热度差值e及所述变化率de/dt，选择PID控制器的比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd；

将所选择的所述比例系数Kp、所述积分系数Ki和所述微分系数Kd输入所述PID控制器以计算出电子膨胀阀的开度值；

根据所述压缩机转速的变化值△n，获得所述电子膨胀阀的开度修正值；

将所述开度值与开度修正值相加，得出所述电子膨胀阀的实际开度值，以对过热度进行实时调节。

进一步地，所述根据所述过热度差值e及所述变化率de/dt，选择PID控制器的比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd的步骤具体为：

设置两个过热度设定值分别为T01和T02的设定值直线，以将所述压缩机转速n与所述过热度差值e的过热度相应曲线图中的曲线与坐标轴的围合区域分割成第一区域、第二区域、第三区域、第四区域、第五区域和第六区域，其中，T01小于T02；判断所述过热度差值e是否小于T01，若是，则判断步骤A，若否，则执行步骤B；

步骤A：判断所述变化率de/dt是否为正，若是，则输出所述过热度差值e位于所述第一区域，若否，则输出所述过热度差值e位于所述第六区域；

步骤B：判断所述过热度差值e是否大于T01且小于T02，若是，则执行步骤C，若否则执行步骤D；

步骤C：判断所述变化率de/dt是否为正，若是，则输出所述过热度差值e位于所述第二区域，若否，则输出所述过热度差值e位于所述第五区域；

步骤D：判断所述变化率de/dt是否为正，若是，则输出所述过热度差值e位于所述第三区域，若否，则输出所述过热度差值e位于所述第四区域。

进一步地，所述将所选择的所述比例系数Kp、所述积分系数Ki和所述微分系数Kd输入所述PID控制器以计算出电子膨胀阀的开度值的步骤中，根据以下公式获得所述电子膨胀阀的开度输出值u(n)，

其中，n——采样次数，n＝0，1，2，3…；

u(n)——第n次采样电子膨胀阀的开度输出值；

e(n)——第n次采样过热度差值；

e(n-1)——第(n-1)次采样过热度差值。

进一步地，所述根据所述压缩机转速的变化值△n，获得所述电子膨胀阀的开度修正值的步骤具体为：

判断所述压缩机转速的变化值△n是否为负，若是，则对所述电子膨胀阀输出一个瞬时开度负修正值，若否，则对所述电子膨胀阀输出一个瞬时开度正修正值。

本发明提供的变容量调节热力学逆循环系统过热度控制方法的有益效果：

上述变容量调节热力学逆循环系统过热度控制方法，其可以有效地根据蒸发器的过热度变化情况和压缩机变频工况，进行精确及时的控制，具体地，根据不同过热度的偏离范围及趋势，采用不同比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd，来获得电子膨胀阀的开度值和开度修正值，并作为过热度调节的前馈信息，这样，实现对过热度进行有效实时控制，减小了压缩机转速突变对过热度的瞬时影响，解决了过热度波动较大、恢复较慢的问题，并促进变容量调节技术的广泛应用，降低热力学逆循环系统应用过程中的整体能耗，并且，上述方法简单易行，适用面较广，容易根据实际情况调节PID控制器的参数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的变容量调节热力学逆循环系统过热度控制方法的压缩机转速n与过热度差值e的过热度相应曲线图；

图2是本发明实施例提供的变容量调节热力学逆循环系统过热度控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1～图2所示，为本发明提供的较佳实施例。

如图1和图2所示，本实施例提供的变容量调节热力学逆循环系统过热度控制方法，以下步骤：

步骤S101：于每个采集周期中，采集蒸发器的过热度实际值T，并与所述蒸发器的过热度设定值T0作差，得到过热度差值e，e＝T-T0；将本采集周期e1与上一采集周期e0作差，得到周期差值△e，将所述周期差值△e除以采集周期t得到变化率de/dt；

步骤S102：于每个所述采集周期中，采集压缩机转速n；将所述本采集周期e1中的压缩机转速n1与所述上一采集周期e0中的压缩机转速n0作差，得到压缩机转速的变化值△n，△n＝n1-n0；

步骤S103：根据所述过热度差值e及所述变化率de/dt，选择PID控制器的比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd；

具体地，所述根据所述过热度差值e及所述变化率de/dt，选择PID控制器的比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd的步骤具体为：

设置两个过热度设定值分别为T01和T02的设定值直线，以将所述压缩机转速n与所述过热度差值e的过热度相应曲线图中的曲线与坐标轴的围合区域分割成第一区域1、第二区域2、第三区域3、第四区域4、第五区域5和第六区域6，其中，T01小于T02；判断所述过热度差值e是否小于T01，若是，则判断步骤A，若否，则执行步骤B；

步骤A：判断所述变化率de/dt是否为正，若是，则输出所述过热度差值e位于所述第一区域，若否，则输出所述过热度差值e位于所述第六区域；

步骤B：判断所述过热度差值e是否大于T01且小于T02，若是，则执行步骤C，若否则执行步骤D；

步骤C：判断所述变化率de/dt是否为正，若是，则输出所述过热度差值e位于所述第二区域，若否，则输出所述过热度差值e位于所述第五区域；

步骤D：判断所述变化率de/dt是否为正，若是，则输出所述过热度差值e位于所述第三区域，若否，则输出所述过热度差值e位于所述第四区域。

步骤S104：将所选择的所述比例系数Kp、所述积分系数Ki和所述微分系数Kd输入所述PID控制器以计算出电子膨胀阀的开度值；

具体地，所述将所选择的所述比例系数Kp、所述积分系数Ki和所述微分系数Kd输入所述PID控制器以计算出电子膨胀阀的开度值的步骤中，根据以下公式获得所述电子膨胀阀的开度输出值u(n)，

其中，n——采样次数，n＝0，1，2，3…；

u(n)——第n次采样电子膨胀阀的开度输出值；

e(n)——第n次采样过热度差值；

e(n-1)——第(n-1)次采样过热度差值。

步骤S105：根据所述压缩机转速的变化值△n，获得所述电子膨胀阀的开度修正值；

具体地，所述根据所述压缩机转速的变化值△n，获得所述电子膨胀阀的开度修正值的步骤具体为：

判断所述压缩机转速的变化值△n是否为负，若是，则对所述电子膨胀阀输出一个瞬时开度负修正值，若否，则对所述电子膨胀阀输出一个瞬时开度正修正值。

步骤S106：将所述开度值与开度修正值相加，得出所述电子膨胀阀的实际开度值，以对过热度进行实时调节。

上述变容量调节热力学逆循环系统过热度控制方法，其可以有效地根据蒸发器的过热度变化情况和压缩机变频工况，进行精确及时的控制，具体地，根据不同过热度的偏离范围及趋势，采用不同比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd，来获得电子膨胀阀的开度值和开度修正值，并作为过热度调节的前馈信息，这样，实现对过热度进行有效实时控制，减小了压缩机转速突变对过热度的瞬时影响，解决了过热度波动较大、恢复较慢的问题，并促进变容量调节技术的广泛应用，降低热力学逆循环系统应用过程中的整体能耗，并且，上述方法简单易行，适用面较广，容易根据实际情况调节PID控制器的参数。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.变容量调节热力学逆循环系统过热度控制方法，其特征在于，以下步骤：

于每个采集周期中，采集蒸发器的过热度实际值T，并与所述蒸发器的过热度设定值T0作差，得到过热度差值e，e＝T-T0；将本采集周期e1与上一采集周期e0作差，得到周期差值△e，将所述周期差值△e除以采集周期t得到变化率de/dt；

于每个所述采集周期中，采集压缩机转速n；将所述本采集周期e1中的压缩机转速n1与所述上一采集周期e0中的压缩机转速n0作差，得到压缩机转速的变化值△n，△n＝n1-n0；

根据所述过热度差值e及所述变化率de/dt，选择PID控制器的比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd，具体为：设置两个过热度设定值分别为T01和T02的设定值直线，以将所述压缩机转速n与所述过热度差值e的过热度相应曲线图中的曲线与坐标轴的围合区域分割成第一区域、第二区域、第三区域、第四区域、第五区域和第六区域，其中，T01小于T02；判断所述过热度差值e是否小于T01，若是，则执行步骤A，若否，则执行步骤B；步骤A：判断所述变化率de/dt是否为正，若是，则输出所述过热度差值e位于所述第一区域，若否，则输出所述过热度差值e位于所述第六区域；步骤B：判断所述过热度差值e是否大于T01且小于T02，若是，则执行步骤C，若否则执行步骤D；步骤C：判断所述变化率de/dt是否为正，若是，则输出所述过热度差值e位于所述第二区域，若否，则输出所述过热度差值e位于所述第五区域；步骤D：判断所述变化率de/dt是否为正，若是，则输出所述过热度差值e位于所述第三区域，若否，则输出所述过热度差值e位于所述第四区域；其中，所述曲线图中以所述转速n为横坐标轴，以所述过热度差值e为纵坐标轴，在所述纵坐标轴的左侧，位于所述转速n与T01之间的区域为所述第一区域，位于T01和T02之间的区域为所述第二区域，位于T02与所述曲线顶点之间的区域为所述第三区域，在所述纵坐标轴的右侧，位于T02与所述曲线顶点之间的区域为所述第四区域，位于T01和T02之间的区域为所述第五区域，位于所述转速n与T01之间的区域为所述第六区域；

将所选择的所述比例系数Kp、所述积分系数Ki和所述微分系数Kd输入所述PID控制器以计算出电子膨胀阀的开度值；

根据所述压缩机转速的变化值△n，获得所述电子膨胀阀的开度修正值，具体为：判断所述压缩机转速的变化值△n是否为负，若是，则对所述电子膨胀阀输出一个瞬时开度负修正值，若否，则对所述电子膨胀阀输出一个瞬时开度正修正值；

将所述开度值与开度修正值相加，得出所述电子膨胀阀的实际开度值，以对过热度进行实时调节。

2.如权利要求1所述的变容量调节热力学逆循环系统过热度控制方法，其特征在于，所述将所选择的所述比例系数Kp、所述积分系数Ki和所述微分系数Kd输入所述PID控制器以计算出电子膨胀阀的开度值的步骤中，根据以下公式获得所述电子膨胀阀的开度输出值u(n)，

其中，n——采样次数，n＝0，1，2，3…；

u(n)——第n次采样电子膨胀阀的开度输出值；

e(n)——第n次采样过热度差值；

e(n-1)——第(n-1)次采样过热度差值。

3.如权利要求1所述的变容量调节热力学逆循环系统过热度控制方法，其特征在于，所述根据所述压缩机转速的变化值△n，获得所述电子膨胀阀的开度修正值的步骤具体为：

判断所述压缩机转速的变化值△n是否为负，若是，则对所述电子膨胀阀输出一个瞬时开度负修正值，若否，则对所述电子膨胀阀输出一个瞬时开度正修正值。