CN110230900B - 热泵系统的控制方法、控制系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热泵系统的控制方法，包括：获取压缩机低压侧压力值和高压侧压力值以及所述压缩机的排气实测温度和所述压缩机的回气实测温度；根据制冷剂特性表，获得所述低压侧压力值和所述高压侧压力值所分别对应的低压侧温度和高压侧温度；计算所述排气实测温度与所述高压侧温度的第一差值，以及所述回气实测温度与所述低压侧温度的第二差值；将所述第一差值与预设多个温度范围比较，并将所述第二差值与第一预设值进行比较，根据比较结果控制电子膨胀阀的开度以维持所述系统的平衡，提高了系统的能效和制热能力。

Description

热泵系统的控制方法、控制系统及存储介质

技术领域

本发明涉及热泵技术领域，特别是涉及一种热泵系统的控制方法、控制系统及存储介质。

背景技术

对于智能控制器行业，应客户需求定制产品，快速响应客户成为企业的核心竞争力。传统热泵控制系统产品单纯采用温度传感器作为过热度计算的依据,系统响应速度慢。

热泵系统包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器，热泵系统运行时，当液态制冷剂被吸入压缩机时，将使热泵系统性能由于压缩机性能恶化和噪音的产生而下降。由于热泵系统中的电子膨胀阀具有流量可调性，能满足系统全工况不同负荷下的流量调节需求，保证系统的可靠性和用户使用舒适度，所以广泛应用于热泵系统，现有技术中，膨胀阀通过机械调节方式进行冷媒调节，阀的开度情况不易进行数据采集与监控，因此如何通过控制器更加智能的控制电子膨胀阀是业内主要关注的问题。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种热泵系统的控制方法、控制系统及存储介质，能够控制热泵系统，使其具有更高能效和制热能力。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种热泵系统的控制方法，包括：

获取压缩机低压侧压力值和高压侧压力值，以及所述压缩机的排气实测温度和所述压缩机的回气实测温度；

根据制冷剂特性表，获得所述低压侧压力值和所述高压侧压力值所分别对应的低压侧温度和高压侧温度；

计算所述排气实测温度与所述高压侧温度的第一差值，以及所述回气实测温度与所述低压侧温度的第二差值；

将所述第一差值与预设的多个温度范围进行比较，并将所述第二差值与第一预设值进行比较，根据比较结果控制所述系统的电子膨胀阀的开度。

根据本发明实施例第一方面所述的，所述获取压缩机低压侧压力值和高压侧压力值，以及所述压缩机的排气实测温度和所述压缩机的回气实测温度，包括：在每个动作周期内通过压缩机低压侧传感器和高压侧传感器的采样数据获取压缩机低压侧压力值和高压侧压力值，以及在所述动作周期内获取所述压缩机的排气实测温度和所述压缩机的回气实测温度。

根据本发明实施例第一方面所述的，在所述动作周期内，当所述第一差值在第一温度范围内时，保持所述电子膨胀阀的开度。

当所述第一差值在第二温度范围内时，内加大所述电子膨胀阀的开度。

根据本发明实施例第一方面所述的，当所述第一差值在第三温度范围内时，对所述第二差值和第一预设值进行比较以控制所述电子膨胀阀的开度。

根据本发明实施例第一方面所述的，当所述第二差值等于第一预设值时，保持所述电子膨胀阀不动；

当所述第二差值大于第一预设值时，加大所述电子膨胀阀的开度；

当所述第二差值小于第一预设值时，减小所述电子膨胀阀的开度。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种用于热泵系统控制方法的控制系统，该控制系统包括控制器，以及分别与所述控制器相连接的电源转换模块、高压压力传感器接口模块、低压压力传感器接口模块、温度传感器接口模块、电子膨胀阀控制模块、通讯模块、存储模块。

根据本发明实施例第二方面所述的，所述通讯模块采用RS485通讯方式。

根据本发明实施例第二方面所述的，所述制冷剂特性表、所述预设的多个温度范围、及第一预设值预先存储于所述存储模块。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明实施例第一方面所述的热泵系统的控制方法。

有益效果：本发明实施例通过设置高压传感器和低压传感器，获取压缩机高压侧温度和低压侧温度，并分别与多个预设温度范围及目标温度预设值进行比较，控制电子膨胀阀的开度，从而发挥系统最优效率，提高了系统的能效和制热能力。此外，本发明实施例采用从RS485通讯方式提高了系统的响应时间，从而提高了系统效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；

图1为一般热泵系统的工作原理框图；

图2位本发明实施例一热泵控制系统的结构框图；

图3为本发明实施例二热泵系统控制方法流程图；

图4为本发明实施例二的一种具体的热泵系统控制方法。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

如图1所示，为一般热泵系统的工作原理框图，热泵系统包括压缩机1、冷凝器2、电子膨胀阀3、蒸发器4，制冷剂在该封闭循环系统中的流向如图1所示的箭头方向。压缩机1将被吸入的制冷剂压缩为高温高压制冷剂并将其排出，为了保证压缩机1的工作效率要使得进入压缩机的制冷剂为气态。冷凝器2使高温高压制冷剂从气态转变为中温高压液态，电子膨胀阀3使制冷剂膨胀并使其转变为低温低压液态，蒸发器4使制冷剂从低温低压液态转变为低温低压气态。其中，制冷剂流量的控制通过对电子膨胀阀3的开度控制来实现。

实施例一

如图2所示，为本发明实施例一的热泵控制系统，该控制系统包括控制器10，以及分别与所述控制器相连接的电源转换模块20、高压压力传感器接口模块30、低压压力传感器接口模块40、温度传感器接口模块50、电子膨胀阀控制模块60、通讯模块70、存储模块80。

本实施例中，低压压力传感器接口模块40、高压压力传感器接口模块30分别用于接收热泵系统中压缩机低压侧低压传感器及压缩机高压侧高压传感器的采样转换值，电源转换模块20为控制系统提供电源，温度传感器接口模块50用于接收压缩机的排气实测温度和所述压缩机的回气实测温度，存储模块80用于存储预设数据及系统运行时各种传输数据。

优选的，本发明实施例一中的通讯模块采用RS485通讯方式，采用从RS485_MODBUS总线上的帧数据间隙窃听数据的方法传输数据，提高了系统的响应时间，提高了系统效率。

实施例二

如图3所示，为本发明实施例二热泵系统控制方法流程图。

具体地，上述控制方法包括如下步骤：

S10、系统开始运行；

S20、获取压缩机低压侧压力值和高压侧压力值，以及所述压缩机的排气实测温度和所述压缩机的回气实测温度；

本实施例中，低压侧压力值和高压侧压力值可以分别通过压缩机低压侧低压传感器及压缩机高压侧高压传感器的采样值，并对采样值进行模数转换后获取，压缩机的排气实测温度可以通过设置在压缩机排气口处的排气温度传感器或其他感温检测装置进行检测，压缩机的回气实测温度可以通过设置在压缩机回气口处的回气温度传感器或其他感温检测装置进行检测。

作为本实施例的进一步，所述获取压缩机低压侧压力值和高压侧压力值，以及所述压缩机的排气实测温度和所述压缩机的回气实测温度，包括：在每个动作周期内，通过压缩机低压侧传感器和高压侧传感器的采样数据获取压缩机低压侧压力值和高压侧压力值，以及所述压缩机的排气实测温度和所述压缩机的回气实测温度。

S30、根据制冷剂特性表，获得低压侧压力值和高压侧压力值所分别对应的低压侧温度和高压侧温度；

本实施例中，制冷剂特性表预先存储于控制系统存储模块中，在制冷剂特性表中每个压力值在其对应的压力范围内有其对应的温度值。通过查表的方式， 获取低压侧压力值和高压侧压力值所分别对应的低压侧温度和高压侧温度。

S40、计算所述排气实测温度与所述高压侧温度的差值，以及所述回气实测温度与所述低压侧温度的差值；

本实施例中，控制系统计算排气过热度和实测过热度，其中排气过热度=排气实测温度-所述高压侧温度；实测过热度=回气实测温度-低压侧温度。

S50、将步骤S40中的排气过热度与预设的多个温度范围进行比较，并将步骤S40中的实测过热度与预设值进行比较，根据比较结果控制所述系统的电子膨胀阀的开度以维持所述系统的平衡；

本实施例中，对排气过热度和实测过热度进行控制，以保持被吸入压缩机1中的制冷剂处于过热状态。通过调节电子膨胀阀3的开度来控制排气过热度和实测过热度，使制冷剂在气态下被吸入压缩机。

具体地，当排气过热度在第一温度范围内时，保持所述电子膨胀阀不动。

当排气过热度在第二温度范围内时，加大所述电子膨胀阀3的开度，使得排气温度下降，保护热泵系统的正常运行。

进一步的，在所述每个动作周期内，当排气过热度在第一温度范围内时，保持所述电子膨胀阀3的开度不动。当排气过热度在第二温度范围内时，加大所述电子膨胀阀3的开度，使得排气温度下降，保护热泵系统的正常运行。

当排气过热度在第三温度范围内时，对所述实测过热度和第一预设值进行比较以控制所述电子膨胀阀3的开度。

进一步的，将第一预设值设置为目标过热度，在上述动作周期内，当实测过热度等于预设目标过热度时，保持所述电子膨胀阀不动；当实测过热度大于目标过热度时，加大所述电子膨胀阀的开度；当实测过热度小于目标过热度时，减小电子膨胀阀3的开度。

为更好地说明本发明实施例，如图4所示，为热泵系统控制方法的一个具体实施方法。

设置每个动作周期为30秒，将控制方法中的制冷剂特性表、多个温度范围及目标过热度作为预设值预先存储于控制器存储模块中。其中，第一温度范围为大于47度小于50度，第二温度范围为大于等于50度，第三温度范围为小于等于47度。具体控制方法步骤如下：

S100、控制系统开始运行；

S200、每个动作周期内，获取压缩机低压侧压力值和高压侧压力值，以及所述压缩机的排气实测温度和所述压缩机的回气实测温度；

S300、根据制冷剂特性表，获得低压侧压力值和高压侧压力值所分别对应的低压侧温度和高压侧温度；

S400、计算排气过热度=排气实测温度-高压侧温度；

S500、当47度<排气过热度<50度时，保持电子膨胀阀开度不动；

当排气过热度≥50度时，在该动作周期内将电子膨胀阀开度开大5%；

当排气过热度≤47度时，在该动作周期内计算回气过热度=回气实测温度-低压压力侧温度。

S600、当回气过热度=目标过热度时，在该动作周期内保持电子膨胀阀不动；当回气过热度>目标过热度时，在该动作周期内电子膨胀阀开大5步；当回气过热度<目标过热度时，在该动作周期内电子膨胀阀关小5步。

S700、结束，循环每个动作周期。

本发明实施例通过设置高压传感器和低压传感器，获取压缩机高压侧温度和低压侧温度，并分别与预设温度范围及预设的目标过热度进行比较，即结合回气过热度和排气过热度控制电子膨胀阀的开度，从而发挥系统最优效率，提高了系统的安全性和制热能力。

可以理解的是，通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品承载在一个计算机可读存储载体(如ROM、磁碟、光盘，服务器存储空间)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法流程和系统架构。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种热泵系统的控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1，动作周期开始，开始计时；

步骤S2，获取压缩机低压侧压力值和高压侧压力值，以及所述压缩机的排气实测温度和所述压缩机的回气实测温度；

步骤S3，根据制冷剂特性表，获得所述低压侧压力值和所述高压侧压力值所分别对应的低压侧温度和高压侧温度；

步骤S4，计算所述排气实测温度与所述高压侧温度的第一差值，并将第一差值与多个温度范围进行比较，并根据比较的结果执行步骤S41-S43中的其中一步：

步骤S41，如果第一差值在第一温度范围内，保持电子膨胀阀不动；

步骤S42，如果第一差值在第二温度范围内，加大电子膨胀阀开度；

步骤S43，如果第一差值在第三温度范围内，执行步骤S5；

步骤S5，计算回气实测温度与所述低压侧温度的第二差值，并将所述第二差值与一第一预设值进行比较，并根据比较的结果执行步骤S51-S53中的其中一步；

步骤S51，当所述第二差值等于第一预设值时，保持所述电子膨胀阀不动；

步骤S52，当所述第二差值大于第一预设值时，加大所述电子膨胀阀的开度；

步骤S53，当所述第二差值小于第一预设值时，减小所述电子膨胀阀的开度；

步骤S6，动作周期结束，循环每个动作周期。

2.一种采用如权利要求1所述的控制方法的控制系统，其特征在于，该控制系统包括控制器，以及分别与所述控制器相连接的电源转换模块、高压压力传感器接口模块、低压压力传感器接口模块、温度传感器接口模块、电子膨胀阀控制模块、通讯模块、存储模块。

3.如权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述通讯模块采用RS485通讯方式。

4.如权利要求3所述的控制系统，其特征在于，制冷特性表、所述预设的多个温度范围、及第一预设值预先存储于所述存储模块。

5.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1所述的热泵系统的控制方法。

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