CN107655245B - 一种磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制方法及系统，获取每台运行压缩机的当前实际负荷、实际出水温度、目标出水温度、压缩机总数量、运行压缩机的数量；获取所有运行的压缩机的实时功率值，找出实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机；计算实时功率值最大的压缩机的目标负荷；计算实时功率值最小的压缩机的目标负荷；计算其余运行压缩机的目标负荷；根据计算出的目标负荷控制对应压缩机的运行。本发明实现了多个运行压缩机间的负荷均衡，提高了运行压缩机之间的负荷均衡性；避免压缩机之间负荷偏差较大导致其偏离效率最佳运转区域过大，提高了压缩机的安全性以及机组的负荷均衡性。

Description

一种磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制方法及系统

技术领域

本发明属于空调技术领域，具体地说，是涉及一种磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制方法及系统。

背景技术

磁悬浮离心式压缩机因其节能性得到越来越多的市场认可，空调主机厂家纷纷引入使用。

对于较大冷媒冷水机组，通常装配多台压缩机，每台运行压缩机的实际负荷不完全相同，可能存在个别压缩机的实时功率较大，个别压缩机的实时功率较小，而压缩机的负荷控制通常采用整机总负荷平均值的方法进行统一赋值，这种控制方法可能导致压缩机偏离自身最佳能效运行区，甚至当各自压缩机对应的氟侧存在系统保护时，继续对其进行统一赋值会导致故障停机。因此，目前的压缩机负荷控制方法，多台压缩机之间的负荷不均衡，压缩机运行可靠性差。

发明内容

本发明提供了一种磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制方法，提高了运行压缩机之间的负荷均衡性。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制方法，所述空调机组包括蒸发器、冷凝器、多台压缩机，多台压缩机并联；所述控制方法包括：

每隔设定周期，执行下述步骤：

（1）获取每台运行压缩机的当前实际负荷、实际出水温度Tout、目标出水温度Ta、压缩机总数量N、运行压缩机的数量N1；

（2）计算每台运行压缩机的目标负荷：

（21）获取所有运行的压缩机的实时功率值，找出实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机；

（22）初步判断实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机的加减载；

（23）计算实时功率值最大的压缩机的目标负荷Hj：

当初步判断实时功率值最大的压缩机加载时，

Hj=loadj+△T *K1*N/ N1* Pmin/Pmax +K2*R；

当初步判断实时功率值最大的压缩机减载时，

Hj=loadj+△T *K1*N/ N1* Pmax/Pmin+K2*R；

（24）计算实时功率值最小的压缩机的目标负荷Hk：

当初步判断实时功率值最小的压缩机加载时，

Hk=loadk+△T *K1*N/ N1* Pmax / Pmin +K2*R；

当初步判断实时功率值最小的压缩机减载时，

Hk=loadk+△T *K1*N/ N1* Pmin/Pmax+K2*R；

（25）计算其余运行压缩机的目标负荷Hi：

Hi=loadi+△T *K1*N/ N1+K2*R；

其中，

K1、K2为修正系数；R为出水温度变化率；

△T为水温差，制冷工况下，△T= Tout-Ta；制热工况下，△T= Ta –Tout；

loadj为实时功率值最大的压缩机的当前实际负荷；

loadk为实时功率值最小的压缩机的当前实际负荷；

loadi 为第i台运行压缩机的当前实际负荷；

j、 k均为正整数，且j∈[1，N1]，k∈[1，N1]；

i=1,2,3,……,N1；且i≠j、i≠k；

Pmax为实时功率值中的最大值；Pmin为实时功率值中的最小值；

（3）根据计算出的目标负荷控制压缩机运行。

进一步的，在所述步骤（2）之前，所述控制方法还包括：

判断压缩机入口导流片是否完全开启；

若否，则执行步骤（2）；

若是，则计算每台运行压缩机的目标负荷Hi= Min{loadi，Lmaxi-K3（loadi-Lmaxi）}；然后执行步骤（3）；

其中，K3为负荷修正系数，

loadi 为第i台运行压缩机的当前实际负荷；

Lmaxi为第i台运行压缩机的负荷限定值，i=1,2,3,……,N1。

更进一步的，根据水温差△T初步判断实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机的加减载。

再进一步的，所述根据水温差△T初步判断实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机的加减载，具体包括：若△T＞0，则初步判断实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机加载；若△T＜0，则初步判断实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机减载。

优选的，修正系数K1的取值范围均为1～99。

优选的，修正系数K2的取值范围均为1～99。

优选的，修正系数K3=0.618。

一种磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制系统，所述空调机组包括蒸发器、冷凝器、多台压缩机，多台压缩机并联；所述控制系统包括：

获取模块，用于获取每台运行压缩机的当前实际负荷、实际出水温度Tout、目标出水温度Ta、压缩机总数量N、运行压缩机的数量N1；

第一计算模块，用于计算每台运行压缩机的目标负荷；

控制模块，用于根据计算出的目标负荷控制压缩机运行；

所述第一计算模块包括：

获取单元，用于获取所有运行的压缩机的实时功率值，找出实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机；

加减载判断单元，用于初步判断实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机的加减载；

第一计算单元，用于计算实时功率值最大的压缩机的目标负荷Hj；当初步判断实时功率值最大的压缩机加载时，Hj=loadj+△T *K1*N/ N1* Pmin/Pmax +K2*R；当初步判断实时功率值最大的压缩机减载时，Hj=loadj+△T *K1*N/ N1* Pmax/Pmin+K2*R；

第二计算单元，用于计算实时功率值最小的压缩机的目标负荷Hk；当初步判断实时功率值最小的压缩机加载时，Hk=loadk+△T *K1*N/ N1* Pmax / Pmin +K2*R；当初步判断实时功率值最小的压缩机减载时，Hk=loadk+△T *K1*N/ N1* Pmin/Pmax+K2*R；

第三计算单元，用于计算其余运行压缩机的目标负荷Hi；Hi=loadi+△T *K1*N/N1+K2*R；

其中，K1、K2为修正系数；R为出水温度变化率；△T为水温差，制冷工况下，△T=Tout-Ta；制热工况下，△T= Ta –Tout；loadj为实时功率值最大的压缩机的当前实际负荷；loadk为实时功率值最小的压缩机的当前实际负荷；loadi 为第i台运行压缩机的当前实际负荷；j、 k均为正整数，且j∈[1，N1]，k∈[1，N1]；i=1,2,3,……,N1；且i≠j、i≠k；Pmax为实时功率值中的最大值；Pmin为实时功率值中的最小值。

进一步的，所述控制系统还包括：

第一判断模块，用于判断压缩机入口导流片是否完全开启；

第二计算模块，用于计算每台运行压缩机的目标负荷Hi= Min{loadi，Lmaxi-K3（loadi- Lmaxi）}；

其中，K3为负荷修正系数，loadi 为第i台运行压缩机的当前实际负荷；Lmaxi为第i台运行压缩机的负荷限定值，i=1,2,3,……,N1。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制方法及系统，获取每台运行压缩机的当前实际负荷、实际出水温度Tout、目标出水温度Ta、压缩机总数量N、运行压缩机的数量N1；获取所有运行的压缩机的实时功率值，找出实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机；计算实时功率值最大的压缩机的目标负荷；计算实时功率值最小的压缩机的目标负荷；计算其余运行压缩机的目标负荷；根据计算出的目标负荷控制对应压缩机的运行。本发明的磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制方法及系统，考虑了每台运行压缩机的当前实际负荷、实际出水温度、目标出水温度、压缩机总数量、运行压缩机的数量、实时功率值中的最大值、实时功率值中的最小值，并计算出实时功率值最大的压缩机的目标负荷、实时功率值最小的压缩机的目标负荷以及其他运行压缩机的目标负荷，然后根据目标负荷控制对应压缩机的加载、减载或负荷保持；实现对每台运行压缩机负荷的单独控制，控制精准、灵活，使每台运行压缩机的负荷稳定快速调节，避免了机组总负荷直接平均分配导致的压缩机运行故障，提高了压缩机运行的稳定性和可靠性，提高了机组运行的稳定性，实现了多个运行压缩机间的负荷均衡，提高了运行压缩机之间的负荷均衡性；尤其是对实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机的负荷控制，避免压缩机之间负荷偏差较大导致其偏离效率最佳运转区域过大，提高了压缩机的安全性以及机组的负荷均衡性；而且，控制方法简单、易于实现，且适用性强，适用于任意机头数量压缩机的机组，任一压缩机负荷单独计算控制，控制灵活方便。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是空调机组的结构框图；

图2是本发明所提出的磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制方法的一个实施例的流程图；

图3是本发明所提出的磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制方法的又一个实施例的流程图；

图4是本发明所提出的磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制方法的另一个实施例的流程图;

图5是本发明所提出的磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制方法的再一个实施例的流程图。

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，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

空调机组包括蒸发器、冷凝器、多台压缩机1等，多台压缩机1并联，分别与蒸发器、冷凝器形成冷媒的循环管路，参见图1所示。压缩机可为磁悬浮离心式压缩机或者其他类型的压缩机。

实施例一、本实施例的磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制方法，具体包括下述步骤，参见图2所示。

每隔设定周期（如0.5S），执行下述步骤：

步骤S11：获取每台运行压缩机的当前实际负荷、实际出水温度Tout、目标出水温度Ta、压缩机总数量N、运行压缩机的数量N1。

运行压缩机的当前实际负荷为压缩机当前运行实际负荷百分比。压缩机当前实际负荷可通过现有技术获取，此处不再赘述。当压缩机为磁悬浮离心式压缩机时，当前实际负荷为压缩机自身输出值，空调主控板从压缩机通讯端口直接读取即可。

具体来说，获得第1台运行压缩机的当前实际负荷load1，获得第2台运行压缩机的当前实际负荷load2，获得第3台运行压缩机的当前实际负荷load3，……，获得第N1台运行压缩机的当前实际负荷loadN1。即获取每一台运行压缩机的当前实际负荷。

在制冷工况下，实际出水温度Tout为蒸发器出水口的实际水温，通过水温传感器获得；目标出水温度Ta为蒸发器出水口的目标水温，可通过触摸屏或遥控器等设备设定。

在制热工况下，实际出水温度Tout为冷凝器出水口的实际水温，通过水温传感器获得；目标出水温度Ta为冷凝器出水口的目标水温，可通过触摸屏或遥控器等设备设定。

压缩机总数量N为被选定的压缩机数量。例如，空调机组包括4台压缩机，用户只设定选择了3台压缩机，此时压缩机总数量N为3。用户通过机组触摸屏或遥控器等设备操作选择压缩机，触摸屏或遥控器等将用户设定的信息发送给空调主控板。

运行压缩机指已经开启的压缩机，运行压缩机的数量N1就是当前机组开启的压缩机数量。

步骤S12：计算每台运行压缩机的目标负荷。

计算公式为：Hi=loadi+△T *K1*N/ N1+K2*R。

其中，Hi 为第i台运行压缩机的目标负荷；

loadi 为第i台运行压缩机的当前实际负荷；i=1,2,3,……,N1。

△T为水温差，制冷工况下，△T= Tout-Ta；制热工况下，△T= Ta –Tout。

R为出水温度变化率，R=（本周期采集的实际出水温度-上一周期采集的实际出水温度）/设定周期。

K1、K2为修正系数；其中， K1为水温差△T所占权重，K2为出水温度变化率所占权重。修正系数K1、K2的取值范围均为1～99，K1的取值是根据测试选取的压缩机负荷与水温差跟随性最佳的数据，K2的取值是根据测试选取的压缩机负荷与出水温度变化率跟随性最佳的数据。在本实施例中，K1优选为8，K2优选为10，使得压缩机负荷与水温差、出水温度变化率的跟随性好。

当水温差△T越大时，压缩机负荷增幅越大，可以越快速达到目标出水温度。

当出水温度变化率R较大，出水温度变化较快，即较快接近目标水温或较快远离目标水温时，出水温度变化率R可快速修正压缩机负荷，使压缩机负荷输出值较快降低或增大，适应当前工况机组负荷变化。

当N1越小，N/ N1数值越大，△T *K1*N/ N1数值越大，压缩机负荷变化越明显。即，当运行压缩机数量较少时，为了满足整机负荷变化，让该数量较少的运行压缩机负荷较快速变化以快速跟随机组负荷变化，满足用户需求。

在目标负荷的计算公式中，压缩机当前实际负荷为基础，根据水温差进行负荷调整来控制压缩机负荷增减，并根据水温变化率修正负荷变化，以尽快满足用户需求。

具体来说：

第1台运行压缩机的目标负荷H1=load1+△T *K1*N/ N1+K2*R，

第2台运行压缩机的目标负荷H2=load2+△T *K1*N/ N1+K2*R，

第3台运行压缩机的目标负荷H3=load3+△T *K1*N/ N1+K2*R，

，……，

第N1台运行压缩机的目标负荷HN1=loadN1+△T *K1*N/ N1+K2*R。

步骤S13：根据计算出的目标负荷控制压缩机运行。

若Hi＞loadi，则控制第i台运行压缩机加载；

若Hi＜loadi，则控制第i台运行压缩机减载；

若Hi=loadi，则控制第i台运行压缩机负荷保持。

根据每台压缩机的目标负荷控制该台压缩机加载、减载或负荷保持。

本实施例的磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制方法，获取每台运行压缩机的当前实际负荷、实际出水温度Tout、目标出水温度Ta、压缩机总数量N、运行压缩机的数量N1；计算每台运行压缩机的目标负荷，根据计算出的目标负荷控制对应压缩机的运行。本实施例的磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制方法，考虑了每台运行压缩机的当前实际负荷、实际出水温度、目标出水温度、压缩机总数量、运行压缩机的数量，计算出目标负荷，然后根据目标负荷控制对应压缩机的加载、减载或负荷保持；实现对每台运行压缩机负荷的单独控制，控制精准、灵活，使每台运行压缩机的负荷稳定快速调节，避免了机组总负荷直接平均分配导致的压缩机运行故障，提高了压缩机运行的稳定性和可靠性，提高了机组运行的稳定性，实现运行压缩机间的负荷均衡；而且，控制方法简单、易于实现，且适用性强，适用于任意机头数量压缩机的机组，任一压缩机负荷单独计算控制，控制灵活方便。

作为本实施例的一种优选设计方案，当用户实际需求负荷较低时，为了避免压缩机频繁启停以及防止压缩机产生喘振等故障，用户可通过触摸屏、遥控器等设备重置每台压缩机的负荷限定值（负荷限定值即为压缩机运行时的最大负荷）。在本实施例中，为了便于用户设置以及后续计算，每台运行压缩机的负荷限定值相等，由用户统一设置。当然，每台压缩机的负荷限定值也可以不相等，需要用户分别进行重置。

压缩机负荷限定值的默认值为100%，用户可根据实际需求进行重置，例如，用户可通过触摸屏将压缩机负荷限定值重置为50%，即每台压缩机的负荷限定值均为50%，空调主控板上的存储器保存压缩机负荷限定值。当然，重置负荷限定值时，不得超过极限阈值。在本实施例中，极限阈值为100%，当然，也可以为其他值，如95%、90%等，可根据实际进行选定。

因此，在步骤S12之前，所述控制方法还包括下述步骤，参见图3所示。

步骤S01：判断压缩机入口导流片是否完全开启。

若是，则执行步骤S02。

若否，则执行步骤S12。

磁悬浮压缩机入口导流片在吸气口，用来调节压缩机吸气量。

步骤S02：计算每台运行压缩机的目标负荷。

计算公式为：

Hi= Min{loadi，Lmaxi-K3（loadi- Lmaxi）}；

其中，

Hi 为第i台运行压缩机的目标负荷；

loadi为第i台运行压缩机的当前实际负荷，

Lmaxi为第i台运行压缩机的负荷限定值，i=1,2,3,……,N1。在本实施例中，每台运行压缩机的负荷限定值相等。

Min{loadi，Lmaxi-K3（loadi- Lmaxi）}表示取loadi与（Lmaxi-K3（loadi-Lmaxi））二者之间的最小值。

K3为负荷修正系数。在本实施例中，K3=0.618，既使得负荷快速降低，又避免负荷降低过快影响压缩机运行稳定性。

例如：

若loadi=80%，Lmaxi=60%，则Hi=Min{80%，60%-0.618（80%- 60%）}=48%；

若loadi=70%，Lmaxi=60%，则Hi=Min{70%，60%-0.618（70%- 60%）}=54%；

若loadi=60%，Lmaxi=60%，则Hi=Min{60%，60%-0.618（60%- 60%）}=60%。

可以看出，当当前实际负荷loadi偏移负荷限定值Lmaxi越多，计算出的目标负荷Hi越低，压缩机负荷降低越快，使压缩机的负荷更快地达到负荷限定值Lmaxi。

只有当压缩机入口导流片完全开启后，才可以使用S02的公式计算目标负荷，使得压缩机更快速地降到负荷限定值。在压缩机入口导流片未完全开启时，此时如果对压缩机负荷进行限制，可能会导致压缩机实际转速无法超过喘振转速，导致压缩机喘振而无法正常运行，影响机组正常运行。

执行完步骤S02后，执行步骤S13，根据计算出的目标负荷控制压缩机运行。

因此，本实施例的控制方法，当压缩机入口导流片未完全开启时，按照步骤S12中的公式计算压缩机目标负荷；当压缩机入口导流片完全开启时，按照步骤S02中的公式计算压缩机目标负荷；然后根据计算出的目标负荷控制压缩机运行。通过设计步骤S01-S02，在用户实际需求负荷较低时，当压缩机入口导流片完全开启时，使得压缩机快速地下降到负荷限定值，避免压缩机出现频繁启停以及喘振等问题，提高了压缩机运行的稳定性和可靠性。

本实施例的磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制方法，获取每台运行压缩机的当前实际负荷、实际出水温度Tout、目标出水温度Ta、压缩机总数量N、运行压缩机的数量N1、压缩机负荷限定值；当压缩机入口导流片未完全开启时，根据S12中的公式计算压缩机目标负荷；当压缩机入口导流片完全开启时，根据S02中公式计算压缩机目标负荷；然后根据计算出的目标负荷控制对应压缩机的运行；既实现对每台运行压缩机负荷的单独控制，控制精准、灵活，使每台运行压缩机的负荷稳定快速调节，又在用户实际需求负荷较低时，当压缩机入口导流片完全开启时，使得压缩机快速地下降到负荷限定值，避免压缩机频繁启停，提高了压缩机运行的稳定性和可靠性。

作为本实施例的另一种优选设计方案，为了避免压缩机发生喘振，在根据目标负荷控制压缩机运行的过程中，还需要采集每台压缩机的喘振转速、实际转速、堵转转速，具体包括下述步骤，参见图2、图3所示。

S41：采集每台运行压缩机的喘振转速、实际转速、堵转转速。

空调主控板读取压缩机通讯端口直接读取喘振转速、实际转速、堵转转速。

S42：判断（Rsi-Rci）/（Rdi-Rci）是否≤设定值。

若是，则执行步骤S43。

若否，则继续根据步骤S12计算出的目标负荷控制压缩机运行，即继续执行步骤S13。

Rci为第i台运行压缩机的喘振转速；

Rsi为第i台运行压缩机的实际转速；

Rdi为第i台运行压缩机的堵转转速。

在本实施例中，设定值的取值范围为0.1%~10%，既避免由于设定值过小导致无法有效防止压缩机喘振，又避免由于设定值过大导致误判为压缩机喘振；因此，在该取值范围内，既能有效地防止压缩机喘振，又避免误判。在本实施例中，设定值优选为2%，既能有效地防止压缩机喘振，又避免误判。

步骤S43：计算运行压缩机的新目标负荷：

计算公式为：Hi’= loadi+（Rci-Rsi）*K4 + K5。

其中，Hi’ 为第i台运行压缩机的新目标负荷；

loadi为第i台运行压缩机的当前实际负荷，

K4 、K5均为负荷修正系数，K4取值范围为0.01~1，K5取值范围为0~100，均通过试验获得。K4 、K5在上述取值范围内，既能修正负荷，使得负荷提高，避免压缩机发生喘振，又避免负荷提高过多影响机组正常运行。

当压缩机负荷较低时，为避免发生喘振，强制提高负荷，计算出新目标负荷Hi’。

步骤S44：根据计算出的新目标负荷控制压缩机运行。

因此，本实施例的控制方法，在根据目标负荷控制压缩机运行的过程中，采集每台压缩机的喘振转速、实际转速、堵转转速；当（Rsi-Rci）/（Rdi-Rci）≤设定值时，若压缩机继续按照S12计算出的目标负荷继续运转，极易发生喘振，因此，为避免发生喘振，采用S43的公式计算新目标负荷，并根据新目标负荷控制压缩机运行；当（Rsi-Rci）/（Rdi-Rci）大于设定值时，则继续按照步骤S12中计算出的目标负荷控制压缩机运行。

本实施例的磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制方法，获取每台运行压缩机的当前实际负荷、实际出水温度Tout、目标出水温度Ta、压缩机总数量N、运行压缩机的数量N1；计算每台运行压缩机的目标负荷；根据计算出的目标负荷控制压缩机运行；在压缩机运行过程中，采集每台运行压缩机的喘振转速、实际转速、堵转转速；当（Rsi-Rci）/（Rdi-Rci）≤设定值时，采用S43的公式计算新目标负荷，并根据新目标负荷控制压缩机运行；既实现对每台运行压缩机负荷的单独控制，控制精准、灵活，使每台运行压缩机的负荷稳定快速调节，又避免了压缩机发生喘振，提高了压缩机运行的稳定性和可靠性。

实施例二、由于每台运行压缩机的实际负荷不相同，可能存在个别压缩机的实时功率较大，个别压缩机的实时功率较小，导致机组负荷不均衡。为了解决这个问题，本实施例在实施例一的基础上提出了一种磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制方法。

本实施例的磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制方法，具体包括下述步骤，参见图4所示。

每隔设定周期（如0.5s），执行下述步骤：

步骤S21：获取每台运行压缩机的当前实际负荷、实际出水温度Tout、目标出水温度Ta、压缩机总数量N、运行压缩机的数量N1。

该步骤与实施例一中的步骤S11相同，具体可参见S11的描述。

下面计算每台运行压缩机的目标负荷。

步骤S22：获取所有运行的压缩机的实时功率值，找出实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机。

压缩机的实时功率值由空调主控板获取。例如，空调主控板从压缩机通讯端口直接读取，或者空调主控板采集压缩机的电压、电流进行计算。压缩机的实时功率值的计算为现有技术，此处不再赘述。

获取所有运行的压缩机的实时功率值，即获得N1台运行压缩机的实时功率值，假设第j台运行压缩机的实时功率值最大、第k台运行压缩机的实时功率值最小，其中，j∈[1，N1]，k∈[1，N1]。

步骤S23：初步判断实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机的加减载。

在本实施例中，根据水温差△T初步判断实时功率值最大的压缩机是加载还是减载、实时功率值最小的压缩机是加载还是减载。水温差△T的具体含义可参照实施例一的描述。

若△T＞0，则初步判断实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机加载；若△T＜0，则初步判断实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机减载。若△T=0，则判断压缩机负荷保持。

也就是说，

在制冷工况下：若△T＞0，即Tout＞Ta，说明实际出水温度高于目标出水温度，则初步判断压缩机加载；若△T＜0，即Tout＜Ta，说明实际出水温度已经低于目标出水温度，则初步判断压缩机减载。

在制热工况下：若△T＞0，即Ta＞Tout，说明实际出水温度低于目标出水温度，则初步判断压缩机加载；若△T＜0，则Ta＜Tout，说明实际出水温度已经高于目标出水温度，则初步判断压缩机减载。

通过水温差初步判断压缩机的加减载，简单方便，易于控制。

步骤S24：计算实时功率值最大的压缩机的目标负荷Hj。

（1）当初步判断实时功率值最大的压缩机加载时，

Hj=loadj+△T *K1*N/ N1* Pmin/Pmax +K2*R；由于△T＞0、Pmin/Pmax小于1，是为了让这台压缩机的负荷增量小一些，加载的慢一些，避免超出压缩机运行的负荷最大值（即压缩机负荷限定值），避免由此导致的该压缩机损坏，提高该压缩机的安全性。

（2）当初步判断实时功率值最大的压缩机减载时，

Hj=loadj+△T *K1*N/ N1* Pmax/Pmin+K2*R，由于△T＜0、Pmax/Pmin大于1，是为了让这台压缩机的负荷减量大一些，减载的快一些，以提高整个机组的负荷均衡性。

步骤S25：计算实时功率值最小的压缩机的目标负荷Hk：

（1）当初步判断实时功率值最小的压缩机加载时，

Hk=loadk+△T *K1*N/ N1* Pmax / Pmin +K2*R；由于△T＞0、Pmax/Pmin大于1，是为了让这台压缩机的负荷增量大一些，加载的快一些，以提高整个机组的负荷均衡性。

（2）当初步判断实时功率值最小的压缩机减载时，

Hk=loadk+△T *K1*N/ N1* Pmin/Pmax+K2*R；由于△T＜0、Pmin/Pmax小于1，是为了让这台压缩机的负荷减量小一些，减载的慢一些，避免低于压缩机的负荷极限低值，避免由此导致的该压缩机停机，避免该压缩机停机影响整个机组的负荷均衡性。

其中，loadj为实时功率值最大的压缩机的当前实际负荷；loadk为实时功率值最小的压缩机的当前实际负荷；j、 k均为正整数，且j∈[1，N1]，k∈[1，N1]。

Pmax为实时功率值中的最大值，即第j台运行压缩机的实时功率值；

Pmin为实时功率值中的最小值，即第k台运行压缩机的实时功率值。

水温差△T、出水温度变化率R、运行压缩机的数量N1、压缩机总数量N、N/ N1、修正系数K1、K2的含义可参照实施例一中的描述，此处不再赘述。

步骤S26：计算其余运行压缩机的目标负荷Hi。

即计算除了实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机以外的其他运行压缩机的目标负荷。

第i台运行压缩机的目标负荷Hi：

Hi=loadi+△T *K1*N/ N1+K2*R；

loadi为第i台运行压缩机的当前实际负荷；i =1,2,3,……,N1；且i≠j、i≠k。

该公式中的△T、N、 N1、R、K1、K2等参数的含义与实施例一中的描述相同，可参照实施例一，此处不再赘述。

步骤S27：根据计算出的目标负荷控制压缩机运行。

根据每台压缩机的目标负荷控制该台压缩机加载、减载或负荷保持。即根据S24、S25、S26计算出的目标负荷，控制对应压缩机运行。

本实施例的磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制方法，获取每台运行压缩机的当前实际负荷、实际出水温度Tout、目标出水温度Ta、压缩机总数量N、运行压缩机的数量N1；获取所有运行的压缩机的实时功率值，找出实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机；计算实时功率值最大的压缩机的目标负荷；计算实时功率值最小的压缩机的目标负荷；计算其余运行压缩机的目标负荷；根据计算出的目标负荷控制对应压缩机的运行。本实施例的磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制方法，考虑了每台运行压缩机的当前实际负荷、实际出水温度、目标出水温度、压缩机总数量、运行压缩机的数量、实时功率值中的最大值、实时功率值中的最小值，并计算出实时功率值最大的压缩机的目标负荷、实时功率值最小的压缩机的目标负荷以及其他运行压缩机的目标负荷，然后根据目标负荷控制对应压缩机的加载、减载或负荷保持；实现对每台运行压缩机负荷的单独控制，控制精准、灵活，使每台运行压缩机的负荷稳定快速调节，避免了机组总负荷直接平均分配导致的压缩机运行故障，提高了压缩机运行的稳定性和可靠性，提高了机组运行的稳定性，实现了多个运行压缩机间的负荷均衡，提高了运行压缩机之间的负荷均衡性；尤其是对实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机的负荷控制，避免压缩机之间负荷偏差较大导致其偏离效率最佳运转区域过大，提高了压缩机的安全性以及机组的负荷均衡性；而且，控制方法简单、易于实现，且适用性强，适用于任意机头数量压缩机的机组，任一压缩机负荷单独计算控制，控制灵活方便。

作为本实施例的一种优选设计方案，当用户实际需求负荷较低时，为了避免压缩机频繁启停以及防止压缩机产生喘振等故障，用户可通过触摸屏、遥控器等设备重置每台压缩机的负荷限定值（负荷限定值即为压缩机运行时的最大负荷）。在本实施例中，为了便于用户设置以及后续计算，每台运行压缩机的负荷限定值相等，由用户统一设置。当然，每台压缩机的负荷限定值也可以不相等，需要用户分别进行重置。

压缩机负荷限定值的默认值为100%，用户可根据实际需求进行重置，例如，用户可通过触摸屏将压缩机负荷限定值重置为50%，即每台压缩机的负荷限定值均为50%，空调主控板上的存储器保存压缩机负荷限定值。当然，重置负荷限定值时，不得超过极限阈值。在本实施例中，极限阈值为100%，当然，也可以为其他值，如95%、90%等，可根据实际进行选定。

因此，在步骤S22之前，所述控制方法还包括下述步骤，参见图5所示。

步骤S01：判断压缩机入口导流片是否完全开启。

在本实施例中，每台运行压缩机的负荷限定值相等。

若是，则执行步骤S02。

若否，则执行步骤S22。

磁悬浮压缩机入口导流片在吸气口，用来调节压缩机吸气量。

步骤S02：计算每台运行压缩机的目标负荷。

计算公式为：

Hi= Min{loadi，Lmaxi-K3（loadi- Lmaxi）}；

其中，

Hi 为第i台运行压缩机的目标负荷；

loadi为第i台运行压缩机的当前实际负荷，

Lmaxi为第i台运行压缩机的负荷限定值，i=1,2,3,……,N1。在本实施例中，每台运行压缩机的负荷限定值相等。

Min{loadi，Lmaxi-K3（loadi- Lmaxi）}表示取loadi与（Lmaxi-K3（loadi-Lmaxi））二者之间的最小值。

K3为负荷修正系数。在本实施例中，K3=0.618，既使得负荷快速降低，又避免负荷降低过快影响压缩机运行稳定性。

例如：

若loadi=80%，Lmaxi=60%，则Hi=Min{80%，60%-0.618（80%- 60%）}=48%；

若loadi=70%，Lmaxi=60%，则Hi=Min{70%，60%-0.618（70%- 60%）}=54%；

若loadi=60%，Lmaxi=60%，则Hi=Min{60%，60%-0.618（60%- 60%）}=60%。

可以看出，当当前实际负荷loadi偏移负荷限定值Lmaxi越多，计算出的目标负荷Hi越低，压缩机负荷降低越快，使压缩机的负荷更快地达到负荷限定值Lmaxi。

只有当压缩机入口导流片完全开启后，才可以使用S02的公式计算目标负荷，使得压缩机更快速地降到负荷限定值。在压缩机入口导流片未完全开启时，此时如果对压缩机负荷进行限制，可能会导致压缩机实际转速无法超过喘振转速，导致压缩机喘振而无法正常运行，影响机组正常运行。

执行完步骤S02后，执行步骤S27，根据计算出的目标负荷控制压缩机运行。

因此，本实施例的控制方法，当压缩机入口导流片未完全开启时，按照步骤S24-S26中的公式计算压缩机目标负荷；当压缩机入口导流片完全开启时，按照步骤S02中的公式计算压缩机目标负荷；然后根据计算出的目标负荷控制压缩机运行，避免压缩机频繁启停，保证压缩机正常运行。通过设计步骤S01-S02，在用户实际需求负荷较低时，当压缩机入口导流片完全开启时，使得压缩机快速地下降到负荷限定值，避免压缩机出现频繁启停以及喘振等问题，提高了压缩机运行的稳定性和可靠性。

作为本实施例的另一种优选设计方案，为了避免压缩机发生喘振，在根据目标负荷控制压缩机运行的过程中，还需要采集每台压缩机的喘振转速、实际转速、堵转转速，具体包括下述步骤，参见图4、图5所示。

S41：采集每台运行压缩机的喘振转速、实际转速、堵转转速。

空调主控板读取压缩机通讯端口直接读取喘振转速、实际转速、堵转转速。

S42：判断（Rsi-Rci）/（Rdi-Rci）是否≤设定值。

若是，则执行步骤S43。

若否，则继续执行步骤S27。

Rci为第i台运行压缩机的喘振转速；

Rsi为第i台运行压缩机的实际转速；

Rdi为第i台运行压缩机的堵转转速。

在本实施例中，设定值的取值范围为0.1%~10%，既避免由于设定值过小导致无法有效防止压缩机喘振，又避免由于设定值过大导致误判为压缩机喘振；因此，在该取值范围内，既能有效地防止压缩机喘振，又避免误判。在本实施例中，设定值优选为2%，既能有效地防止压缩机喘振，又避免误判。

步骤S43：计算运行压缩机的新目标负荷：

计算公式为：Hi’= loadi+（Rci-Rsi）*K4 + K5。

其中，Hi’ 为第i台运行压缩机的新目标负荷；

loadi为第i台运行压缩机的当前实际负荷，

K4 、K5均为负荷修正系数，K4取值范围为0.01~1，K5取值范围为0~100，均通过试验获得。K4 、K5在上述取值范围内，既能修正负荷，使得负荷提高，避免压缩机发生喘振，又避免负荷提高过多影响机组正常运行。

当压缩机负荷较低时，为避免发生喘振，强制提高负荷，计算出新目标负荷Hi’。

步骤S44：根据计算出的新目标负荷控制压缩机运行。

因此，本实施例的控制方法，在根据目标负荷控制压缩机运行的过程中，采集每台压缩机的喘振转速、实际转速、堵转转速；当（Rsi-Rci）/（Rdi-Rci）≤设定值时，若压缩机继续按照S02或S24-S26计算出的目标负荷继续运转，极易发生喘振，因此，为避免发生喘振，采用S43的公式计算新目标负荷，并根据新目标负荷控制压缩机运行；当（Rsi-Rci）/（Rdi-Rci）大于设定值时，则继续按照S02或S24-S26中计算出的目标负荷控制压缩机运行。

基于上述控制方法，本实施例还提出了一种磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制系统，所述空调机组包括蒸发器、冷凝器、多台压缩机，多台压缩机并联；所述控制系统包括：

获取模块，用于获取每台运行压缩机的当前实际负荷、实际出水温度Tout、目标出水温度Ta、压缩机总数量N、运行压缩机的数量N1。

第一计算模块，用于计算每台运行压缩机的目标负荷。

控制模块，用于根据计算出的目标负荷控制压缩机运行。

所述第一计算模块具体包括获取单元、加减载判断单元、第一计算单元、第二计算单元、第三计算单元。

获取单元，用于获取所有运行的压缩机的实时功率值，找出实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机。

加减载判断单元，用于初步判断实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机的加减载。

第一计算单元，用于计算实时功率值最大的压缩机的目标负荷Hj；当初步判断实时功率值最大的压缩机加载时，Hj=loadj+△T *K1*N/ N1* Pmin/Pmax +K2*R；当初步判断实时功率值最大的压缩机减载时，Hj=loadj+△T *K1*N/ N1* Pmax/Pmin+K2*R。

第二计算单元，用于计算实时功率值最小的压缩机的目标负荷Hk；当初步判断实时功率值最小的压缩机加载时，Hk=loadk+△T *K1*N/ N1* Pmax / Pmin +K2*R；当初步判断实时功率值最小的压缩机减载时，Hk=loadk+△T *K1*N/ N1* Pmin/Pmax+K2*R。

第三计算单元，用于计算其余运行压缩机的目标负荷Hi；Hi=loadi+△T *K1*N/N1+K2*R。

其中，K1、K2为修正系数；R为出水温度变化率；△T为水温差，制冷工况下，△T=Tout-Ta；制热工况下，△T= Ta –Tout；loadj为实时功率值最大的压缩机的当前实际负荷；loadk为实时功率值最小的压缩机的当前实际负荷；loadi 为第i台运行压缩机的当前实际负荷；j、 k均为正整数，且j∈[1，N1]，k∈[1，N1]；i=1,2,3,……,N1；且i≠j、i≠k；Pmax为实时功率值中的最大值；Pmin为实时功率值中的最小值。

所述控制系统还包括第一判断模块、第二计算模块。

第一判断模块，用于判断压缩机入口导流片是否完全开启。

第二计算模块，用于计算每台运行压缩机的目标负荷Hi= Min{loadi，Lmaxi-K3（loadi- Lmaxi）}；其中，K3为负荷修正系数，loadi 为第i台运行压缩机的当前实际负荷；Lmaxi为第i台运行压缩机的负荷限定值，i=1,2,3,……,N1。

所述控制系统还包括转速采集模块、第二判断模块、第三计算模块。

转速采集模块，用于采集每台运行压缩机的喘振转速、实际转速、堵转转速。

第二判断模块，用于判断（Rsi-Rci）/（Rdi-Rci）是否≤设定值。

第三计算模块，用于根据公式Hi’=loadi+（Rci-Rsi）*K4 + K5计算运行压缩机的新目标负荷。

其中，loadi为第i台运行压缩机的当前实际负荷，Rci为第i台运行压缩机的喘振转速；Rsi为第i台运行压缩机的实际转速；Rdi为第i台运行压缩机的堵转转速；K4 、K5为修正系数。

具体的磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制系统的工作过程，已经在上述控制方法中详述，此处不予赘述。

本实施例的磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制系统，获取每台运行压缩机的当前实际负荷、实际出水温度Tout、目标出水温度Ta、压缩机总数量N、运行压缩机的数量N1；获取所有运行的压缩机的实时功率值，找出实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机；计算实时功率值最大的压缩机的目标负荷；计算实时功率值最小的压缩机的目标负荷；计算其余运行压缩机的目标负荷；根据计算出的目标负荷控制对应压缩机的运行。本实施例的磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制系统，考虑了每台运行压缩机的当前实际负荷、实际出水温度、目标出水温度、压缩机总数量、运行压缩机的数量、实时功率值中的最大值、实时功率值中的最小值，并计算出实时功率值最大的压缩机的目标负荷、实时功率值最小的压缩机的目标负荷以及其他运行压缩机的目标负荷，然后根据目标负荷控制对应压缩机的加载、减载或负荷保持；实现对每台运行压缩机负荷的单独控制，控制精准、灵活，使每台运行压缩机的负荷稳定快速调节，避免了机组总负荷直接平均分配导致的压缩机运行故障，提高了压缩机运行的稳定性和可靠性，提高了机组运行的稳定性，实现了多个运行压缩机间的负荷均衡，提高了运行压缩机之间的负荷均衡性；尤其是对实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机的负荷控制，避免压缩机之间负荷偏差较大导致其偏离效率最佳运转区域过大，提高了压缩机的安全性以及机组的负荷均衡性；而且，控制简单、易于实现，且适用性强，适用于任意机头数量压缩机的机组，任一压缩机负荷单独计算控制，控制灵活方便。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制方法，所述空调机组包括蒸发器、冷凝器、多台压缩机，多台压缩机并联；其特征在于：所述控制方法包括：

每隔设定周期，执行下述步骤：

（1）获取每台运行压缩机的当前实际负荷、实际出水温度Tout、目标出水温度Ta、压缩机总数量N、运行压缩机的数量N1；

（2）计算每台运行压缩机的目标负荷：

（21）获取所有运行的压缩机的实时功率值，找出实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机；

（22）初步判断实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机的加减载；

（23）计算实时功率值最大的压缩机的目标负荷Hj：

当初步判断实时功率值最大的压缩机加载时，

Hj=loadj+△T *K1*N/ N1* Pmin/Pmax +K2*R；

当初步判断实时功率值最大的压缩机减载时，

Hj=loadj+△T *K1*N/ N1* Pmax/Pmin+K2*R；

（24）计算实时功率值最小的压缩机的目标负荷Hk：

当初步判断实时功率值最小的压缩机加载时，

Hk=loadk+△T *K1*N/ N1* Pmax / Pmin +K2*R；

当初步判断实时功率值最小的压缩机减载时，

Hk=loadk+△T *K1*N/ N1* Pmin/Pmax+K2*R；

（25）计算其余运行压缩机的目标负荷Hi：

Hi=loadi+△T *K1*N/ N1+K2*R；

其中，

K1、K2为修正系数；R为出水温度变化率；

△T为水温差，制冷工况下，△T= Tout-Ta；制热工况下，△T= Ta –Tout；

loadj为实时功率值最大的压缩机的当前实际负荷；

loadk为实时功率值最小的压缩机的当前实际负荷；

loadi 为第i台运行压缩机的当前实际负荷；

j、 k均为正整数，且j∈[1，N1]，k∈[1，N1]；

i=1,2,3,……,N1；且i≠j、i≠k；

Pmax为实时功率值中的最大值；Pmin为实时功率值中的最小值；

（3）根据计算出的目标负荷控制压缩机运行。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：在所述步骤（2）之前，所述控制方法还包括：

判断压缩机入口导流片是否完全开启；

若否，则执行步骤（2）；

若是，则计算每台运行压缩机的目标负荷Hi= Min{loadi，Lmaxi-K3（loadi- Lmaxi）}；然后执行步骤（3）；

其中，K3为负荷修正系数，

loadi 为第i台运行压缩机的当前实际负荷；

Lmaxi为第i台运行压缩机的负荷限定值，i=1,2,3,……,N1。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：根据水温差△T初步判断实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机的加减载。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：所述根据水温差△T初步判断实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机的加减载，具体包括：

若△T＞0，则初步判断实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机加载；

若△T＜0，则初步判断实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机减载。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：修正系数K1的取值范围均为1～99。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：修正系数K2的取值范围均为1～99。

7.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：修正系数K3=0.618。

8.一种磁悬浮离心式空调机组负荷均衡控制系统，所述空调机组包括蒸发器、冷凝器、多台压缩机，多台压缩机并联；其特征在于：所述控制系统包括：

获取模块，用于获取每台运行压缩机的当前实际负荷、实际出水温度Tout、目标出水温度Ta、压缩机总数量N、运行压缩机的数量N1；

第一计算模块，用于计算每台运行压缩机的目标负荷；

控制模块，用于根据计算出的目标负荷控制压缩机运行；

所述第一计算模块包括：

获取单元，用于获取所有运行的压缩机的实时功率值，找出实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机；

加减载判断单元，用于初步判断实时功率值最大的压缩机、实时功率值最小的压缩机的加减载；

第一计算单元，用于计算实时功率值最大的压缩机的目标负荷Hj；当初步判断实时功率值最大的压缩机加载时，Hj=loadj+△T *K1*N/ N1* Pmin/Pmax +K2*R；当初步判断实时功率值最大的压缩机减载时，Hj=loadj+△T *K1*N/ N1* Pmax/Pmin+K2*R；

第二计算单元，用于计算实时功率值最小的压缩机的目标负荷Hk；当初步判断实时功率值最小的压缩机加载时，Hk=loadk+△T *K1*N/ N1* Pmax / Pmin +K2*R；当初步判断实时功率值最小的压缩机减载时，Hk=loadk+△T *K1*N/ N1* Pmin/Pmax+K2*R；

第三计算单元，用于计算其余运行压缩机的目标负荷Hi；Hi=loadi+△T *K1*N/ N1+K2*R；

其中，K1、K2为修正系数；R为出水温度变化率；

△T为水温差，制冷工况下，△T= Tout-Ta；制热工况下，△T= Ta –Tout；

loadj为实时功率值最大的压缩机的当前实际负荷；

loadk为实时功率值最小的压缩机的当前实际负荷；

loadi 为第i台运行压缩机的当前实际负荷；

j、 k均为正整数，且j∈[1，N1]，k∈[1，N1]；

i=1,2,3,……,N1；且i≠j、i≠k；

Pmax为实时功率值中的最大值；Pmin为实时功率值中的最小值。

9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括：

第一判断模块，用于判断压缩机入口导流片是否完全开启；

第二计算模块，用于计算每台运行压缩机的目标负荷Hi= Min{loadi，Lmaxi-K3（loadi- Lmaxi）}；

其中，K3为负荷修正系数，

loadi 为第i台运行压缩机的当前实际负荷；

Lmaxi为第i台运行压缩机的负荷限定值，i=1,2,3,……,N1。

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