CN111735243B - 一种压缩机运行频率控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种压缩机运行频率控制方法，该压缩机运行频率控制方法包括压缩机制冷控制方案，通过第一能力需求参数Capa₁、第一限制频率F_a1和最高频率修正系数F_f求出压缩机的第一目标频率Freq₁，再通过比较压缩机当前的第一运行频率F_c1和第一目标频率Freq₁的大小，从而确定压缩机的最终实际运行频率，进而保证在每一个工况条件下，压缩机实际的运行频率均能使热泵系统始终能够达到最佳工作运行状态。

Description

一种压缩机运行频率控制方法

技术领域

本发明涉及热泵系统控制方法技术领域，具体涉及一种压缩机运行频率控制方法。

背景技术

在当前能源供应趋紧、环境保护要求不断提高的形势下，人们在不断地寻求既节能又环保的新能源，热泵就是新能源的一种。热泵能实现把低温热能输送至高温热能，可大量利用自然资源和余热资源中的热量，有效地节约民用及工业所需的一次能源，其中，热泵控制系统是一种可以对热泵及其设备运行过程进行控制的系统。

在热泵系统运行过程中，其压缩机基本按照一定频率稳定运行，从而使热泵系统能够稳定的制冷或者制热。但是，由于在实际应用中，热泵系统所处的环境温度或者进水温度等因素可能是变化的，若按照稳定的频率运行，则无法始终达到热泵系统的最佳工作运行状态。因此，如何确定不同工况下热泵系统的压缩机运行频率，是本领域技术人员关注的重点。

发明内容

为解决现有热泵系统无法根据不同工况来调整压缩机的运行频率，导致无法始终达到最佳工作运行状态的问题，本发明提供了一种压缩机运行频率控制方法。

一种压缩机运行频率控制方法，包括压缩机制冷控制方案，其特征在于，所述压缩机制冷控制方案包括以下步骤：

S110：求解热泵系统的第一运行温差△T₁，所述第一运行温差△T₁为：△T₁＝T_wi–T_set，其中，T_wi为进水温度，T_set为设定温度；

S120：求解压缩机的第一能力需求参数Capa₁，所述第一能力需求参数Capa₁为：Capa₁＝32*(△T₁+1)；

S130：求解压缩机的第一限制频率F_a1，所述第一限制频率F_a1受制冷时环境温度Tamb对制冷能力需求的限制，其中，Tamb为环境温度；

S140：求解压缩机的第一目标频率Freq₁，所述第一目标频率Freq₁为：Freq₁＝Capa₁*F_a1*F_f，其中，F_f为最高频率修正系数，所述最高频率修正系数F_f根据压缩机的最高运行频率F确定；

S150：判断压缩机当前的所述第一运行频率F_c1是否大于所述第一目标频率Freq₁，若压缩机的所述第一运行频率F_c1大于所述第一目标频率Freq₁，则压缩机按照所述第一目标频率Freq₁运行；若压缩机的所述第一运行频率F_c1小于所述第一目标频率Freq₁，则压缩机按照所述第一运行频率F_c1运行。

进一步地，S130中所述第一限制频率F_a1受制冷时环境温度Tamb对制冷能力需求的限制，所述第一限制频率F_a1的计算公式为：F_a1＝1/(1.448-0.0128*Tamb)，且F_a1<150。

进一步地，S140中所述最高频率修正系数F_f根据压缩机的最高运行频率F确定，所述最高频率修正系数F_f的计算公式为：F_f＝0.01F，且所述最高运行频率F为85Hz，所述最高频率修正系数F_f为0.85。

进一步地，还包括压缩机制热控制方案，所述压缩机制热控制方案包括以下步骤：

S210：求解热泵系统的第二运行温差△T₂，所述第二运行温差△T₂为：△T₂＝T_set–T_wi；

S220：求解压缩机的第二能力需求参数Capa₂，所述第二能力需求参数Capa₂为：Capa₂＝32*(△T₂+1)；

S230：求解压缩机的第二限制频率F_a2，所述第二限制频率F_a2受制热时环境温度Tamb对制热能力需求的限制；

S240：求解压缩机的第二目标频率Freq₂，所述第二目标频率Freq₂为：Freq₂＝Capa₂*F_a2*F_f，所述最高频率修正系数F_f根据压缩机的最高运行频率F确定；

S250：判断压缩机当前的所述第二运行频率F_c2是否大于所述第二目标频率Freq₂，若压缩机的所述第二运行频率F_c2大于所述第二目标频率Freq₂，则压缩机按照所述第二目标频率Freq₂运行；若压缩机的所述第二运行频率F_c2小于所述第二目标频率Freq₂，则压缩机按照所述第二运行频率F_c2运行。

进一步地，S230中所述第二限制频率F_a2受制热时环境温度Tamb对制热能力需求的限制，所述第二限制频率F_a2的计算公式为：F_a2＝1/(0.819+0.0257*Tamb)，且F_a2<150。

进一步地，还包括压缩机制热水控制方案，所述压缩机制热水控制方案包括以下步骤：

S310：求解热泵系统的第三运行温差△T₃，所述第三运行温差△T₃为：△T₃＝T_set–T_w，其中，T_w为实际水温；

S320：求解压缩机的第三能力需求参数Capa₃，所述第三能力需求参数Capa₃为：Capa₃＝32*(△T₃+1)；

S330：求解压缩机的第三限制频率F_a3，所述第三限制频率F_a3受制热水时环境温度Tamb对制热水能力需求的限制；

S340：求解压缩机的第三目标频率Freq₃，所述第三目标频率Freq₃为：Freq₃＝Capa₃*F_a3*F_f，所述最高频率修正系数F_f根据压缩机的最高运行频率F确定；

S350：判断压缩机当前的所述第三运行频率F_c3是否大于所述第二目标频率Freq₃，若压缩机的所述第三运行频率F_c3大于所述第三目标频率Freq₃，则压缩机按照所述第三目标频率Freq₃运行；若压缩机的所述第三运行频率F_c3小于所述第三目标频率Freq₃，则压缩机按照所述第三运行频率F_c3运行。

进一步地，S330中所述第三限制频率F_a3受制热水时环境温度Tamb对制热水能力需求的限制，所述第三限制频率F_a3的计算公式为：F_a3＝1/(0.819+0.0257*Tamb)，且F_a3<150。

进一步地，还包括压缩机升频控制方案，所述压缩机升频控制方案包括以下步骤：

S410：压缩机从6Hz频率点启动,即压缩机的运行频率F_c的范围为：F_c≥6HZ；

S420：压缩机升频过程中，判断压缩机的所述运行频率F_c是否大于55HZ；

S430：当压缩机的所述运行频率F_c为：Fc＞55HZ时，压缩机的频率增长率F_b为：F_b＝0.5Hz/S；

S440：当压缩机的所述运行频率F_c为：6HZ≤Fc≤55HZ时，压缩机的所述频率增长率F_b为：Fb＝2Hz/S。

进一步地，还包括压缩机降频控制方案，所述压缩机降频控制方案包括以下步骤：

压缩机需要降频时，直接迅速由当前的所述运行频率F_c变化到所述目标频率Freq。

本发明提供的压缩机运行频率控制方法，包括压缩机制冷控制方案，该压缩机制冷控制方案包括五大步骤，首先根据进水温度T_wi和设定温度T_set求出热泵系统的第一运行温差△T₁；然后求出压缩机的第一能力需求参数Capa₁；其次根据环境温度Tamb求出压缩机的第一限制频率F_a1。最后根据前三步分别求得的第一能力需求参数Capa₁、第一限制频率F_a1和最高频率修正系数F_f求出压缩机的第一目标频率Freq₁，通过比较压缩机当前的第一运行频率F_c1和第一目标频率Freq₁的大小，若压缩机的第一运行频率F_c1大于第一目标频率Freq₁，则压缩机按照第一目标频率Freq₁运行；若压缩机的第一运行频率F_c1小于第一目标频率Freq₁，则压缩机按照第一运行频率F_c1运行。

因此，随着热泵系统所处的环境温度或者进水温度等工况在变化，压缩机不按照稳定的频率运行，而是通过设定参数和各项环境参数得出压缩机的目标频率，再通过比较当前的运行频率和该目标频率得到压缩机实际的运行频率，从而保证在每一个工况条件下，压缩机实际的运行频率均能使热泵系统始终能够达到最佳工作运行状态。

附图说明

图1是本发明的压缩机制冷控制方案的示意图；

图2是本发明的压缩机制热控制方案的示意图；

图3是本发明的压缩机制热水控制方案的示意图；

图4是本发明的压缩机升频控制方案的示意图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1所示，根据本发明的实施例，压缩机运行频率控制方法包括压缩机制冷控制方案，该压缩机制冷控制方案包含的步骤如下：

步骤①-求解热泵系统的第一运行温差△T₁，具体的计算公式为：△T₁＝T_wi–T_set，其中，T_wi为进水温度，T_set为设定温度；

步骤②-求解压缩机的第一能力需求参数Capa₁，具体的计算公式为：Capa₁＝32*(△T₁+1)；

步骤③-求解压缩机的第一限制频率F_a1，该第一限制频率F_a1受制冷时环境温度Tamb对制冷能力需求的限制，其中，Tamb为环境温度；

步骤④-求解压缩机的第一目标频率Freq₁，具体的计算公式为：Freq₁＝Capa₁*F_a1*F_f，其中，F_f为最高频率修正系数，最高频率修正系数F_f根据压缩机的最高运行频率F确定；

步骤⑤-判断压缩机当前的第一运行频率F_c1是否大于第一目标频率Freq₁，若压缩机的第一运行频率F_c1大于第一目标频率Freq₁，则压缩机按照第一目标频率Freq₁运行；若压缩机的第一运行频率F_c1小于第一目标频率Freq₁，则压缩机按照第一运行频率F_c1运行。

总体而言，先预设热泵系统的设定温度T_set，再通过计算和进水温度T_wi的差值得出第一运行温差△T₁；通过该第一运行温差△T₁计算第一能力需求参数Capa₁；然后通过检测热泵系统的环境温度Tamb，从而计算出第一限制频率F_a1；其次，结合最高频率修正系数F_f计算出压缩机在制冷时的第一目标频率Freq₁；最后，通过比较压缩机当前的第一运行频率F_c1和第一目标频率Freq₁的大小关系，确定压缩机的最终实际运行频率，从而保证在每一个工况条件下，压缩机实际的运行频率均能使热泵系统始终能够达到最佳工作运行状态。

可选地，第一限制频率F_a1作为第一目标频率Freq₁计算过程中的其中一个参数，其受制冷时环境温度Tamb对制冷能力需求的限制，该限制条件为两个：①、第一限制频率F_a1和制冷时环境温度Tamb的公式为F_a1＝1/(1.448-0.0128*Tamb)；②、F_a1<150。

可选地，最高频率修正系数F_f作为第一目标频率Freq₁计算过程中的其中一个参数，其由压缩机的最高运行频率F确定，其计算公式为：F_f＝0.01F，在本发明中，压缩机的最高运行频率F可选为85Hz，则最高频率修正系数F_f可选为0.85。

参见图2所示，根据本发明的实施例，压缩机运行频率控制方法还包括压缩机制热控制方案，该压缩机制热控制方案包含的步骤如下：

步骤①-求解热泵系统的第二运行温差△T₂，具体的计算公式为：△T₂＝T_set–T_wi；

步骤②-求解压缩机的第二能力需求参数Capa₂，具体的计算公式为：Capa₂＝32*(△T₂+1)；

步骤③-求解压缩机的第二限制频率F_a2，该第二限制频率F_a2受制热时环境温度Tamb对制热能力需求的限制；

步骤④-求解压缩机的第二目标频率Freq₂，具体的计算公式为：Freq₂＝Capa₂*F_a2*F_f，其中，F_f为最高频率修正系数，最高频率修正系数F_f根据压缩机的最高运行频率F确定；

步骤⑤-判断压缩机当前的第二运行频率F_c2是否大于第二目标频率Freq₂，若压缩机的第二运行频率F_c2大于第二目标频率Freq₂，则压缩机按照第二目标频率Freq₂运行；若压缩机的第二运行频率F_c2小于第二目标频率Freq₂，则压缩机按照第二运行频率F_c2运行。

可选地，第二限制频率F_a2作为第二目标频率Freq₂计算过程中的其中一个参数，其受制热时环境温度Tamb对制热能力需求的限制，该限制条件为两个：①、第二限制频率F_a2和制热时环境温度Tamb的公式为F_a2＝1/(0.819+0.0257*Tamb)；②、F_a2<150。

参见图3所示，根据本发明的实施例，压缩机运行频率控制方法还包括压缩机制热控制方案，该压缩机制热控制方案包含的步骤如下：

步骤①-求解热泵系统的第三运行温差△T₃，具体的计算公式为：△T₃＝T_set–T_w，其中，T_w为实际水温；

步骤②-求解压缩机的第三能力需求参数Capa₃，具体的计算公式为：Capa₃＝32*(△T₂+1)；

步骤③-求解压缩机的第三限制频率F_a3，该第三限制频率F_a3受制热水时环境温度Tamb对制热水能力需求的限制；

步骤④-求解压缩机的第三目标频率Freq₃，具体的计算公式为：Freq₃＝Capa₃*F_a3*F_f，其中，F_f为最高频率修正系数，最高频率修正系数F_f根据压缩机的最高运行频率F确定；

步骤⑤-判断压缩机当前的第三运行频率F_c3是否大于第三目标频率Freq₃，若压缩机的第三运行频率F_c3大于第三目标频率Freq₃，则压缩机按照第三目标频率Freq₃运行；若压缩机的第三运行频率F_c3小于第三目标频率Freq₃，则压缩机按照第三运行频率F_c3运行。

可选地，第三限制频率F_a3作为第三目标频率Freq₃计算过程中的其中一个参数，其受制热水时环境温度Tamb对制热水能力需求的限制，该限制条件为两个：①、第三限制频率F_a3和制热时环境温度Tamb的公式为F_a3＝1/(0.819+0.0257*Tamb)；②、F_a3<150。

参见图4所示，根据本发明的实施例，压缩机运行频率控制方法还包括压缩机升频控制方案，该压缩机升频控制方案包含的步骤如下：

步骤①-压缩机从6Hz频率点启动，即压缩机的初始运行频率为6Hz，也即压缩机的运行频率F_c的范围为：F_c≥6HZ；

步骤②-压缩机升频过程中，判断压缩机的运行频率F_c是否大于55HZ；

步骤③-在压缩机升频过程中，当压缩机的运行频率F_c为：Fc＞55HZ时，压缩机的频率增长率F_b为：F_b＝0.5Hz/S，也即压缩机运行频率F_c按照0.5Hz/S的速率增大。

步骤④-在压缩机升频过程中，当压缩机的运行频率F_c为：6HZ≤Fc≤55HZ时，压缩机的频率增长率F_b为：Fb＝2Hz/S，也即压缩机运行频率F_c按照2Hz/S的速率增大。

压缩机运行频率增长率Fb取决于不同的运行频率F_c的范围，从而保证压缩机运行频率F_c稳定改变，避免发生运行频率F_c的急剧变化从而导致热泵系统在制冷、制热和制热水模式下温度的突然变化从而给用户带来不舒适的使用体验。

压缩机运行频率控制方法还包括压缩机降频控制方案，该压缩机降频控制方案包含的步骤如下：压缩机需要降频时，直接迅速由当前的运行频率F_c变化到目标频率Freq。具体地，当热泵系统设备需要执行关机或者休眠等操作时，压缩机运行频率F_c降至0或者低频率，此时，压缩机不需要考虑热泵系统在制冷、制热和制热水模式下温度的急剧变化，因此，压缩机的运行频率F_c可直接迅速降至0或者目标频率。

综上所述，本发明提供的压缩机运行频率控制方法，包括压缩机制冷控制方案、压缩机制热控制方案、压缩机制热水控制方案、压缩机升频控制方案以及压缩机降频控制方案。其中，压缩机制冷控制方案、压缩机制热控制方案和压缩机制热水控制方案均包括五大步骤，总的来说均为：通过设定参数和各项环境参数得出压缩机的目标频率，再通过比较当前的运行频率和该目标频率得到压缩机实际的运行频率，从而保证在每一个工况条件下，压缩机实际的运行频率均能使本发明的热泵系统在制冷、制热和制热水模式下始终能够达到最佳工作运行状态。压缩机升频控制方案和压缩机降频控制方案中：压缩机需要降频时，直接迅速降至目标频率即可；而压缩机需要升频时，其频率增长率取决于不同的运行频率范围，从而保证压缩机运行频率稳定改变，避免发生运行频率的急剧变化从而导致热泵系统在制冷、制热和制热水模式下温度的突然变化。

当然，以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种压缩机运行频率控制方法，包括压缩机制冷控制方案，其特征在于，所述压缩机制冷控制方案包括以下步骤：

S110：求解热泵系统的第一运行温差△T₁，所述第一运行温差△T₁为：△T₁＝T_wi–T_set，其中，T_wi为进水温度，T_set为设定温度；

S120：求解压缩机的第一能力需求参数Capa₁，所述第一能力需求参数Capa₁为：Capa₁＝32*(△T₁+1)；

S130：求解压缩机的第一限制频率F_a1，所述第一限制频率F_a1受制冷时环境温度Tamb对制冷能力需求的限制，其中，Tamb为环境温度；

S140：求解压缩机的第一目标频率Freq₁，所述第一目标频率Freq₁为：Freq₁＝Capa₁*F_a1*F_f，其中，F_f为最高频率修正系数，所述最高频率修正系数F_f根据压缩机的最高运行频率F确定；

S150：判断压缩机当前的第一运行频率F_c1是否大于所述第一目标频率Freq₁，若压缩机的所述第一运行频率F_c1大于所述第一目标频率Freq₁，则压缩机按照所述第一目标频率Freq₁运行；若压缩机的所述第一运行频率F_c1小于所述第一目标频率Freq₁，则压缩机按照所述第一运行频率F_c1运行。

2.根据权利要求1所述的压缩机运行频率控制方法，其特征在于，S130中所述第一限制频率F_a1受制冷时环境温度Tamb对制冷能力需求的限制，所述第一限制频率F_a1的计算公式为：F_a1＝1/(1.448-0.0128*Tamb)，且F_a1<150。

3.根据权利要求1所述的压缩机运行频率控制方法，其特征在于，S140中所述最高频率修正系数F_f根据压缩机的最高运行频率F确定，所述最高频率修正系数F_f的计算公式为：F_f＝0.01F，且所述最高运行频率F为85Hz，所述最高频率修正系数F_f为0.85。

4.根据权利要求1所述的压缩机运行频率控制方法，其特征在于，还包括压缩机制热控制方案，所述压缩机制热控制方案包括以下步骤：

S210：求解热泵系统的第二运行温差△T₂，所述第二运行温差△T₂为：△T₂＝T_set–T_wi；

S220：求解压缩机的第二能力需求参数Capa₂，所述第二能力需求参数Capa₂为：Capa₂＝32*(△T₂+1)；

S230：求解压缩机的第二限制频率F_a2，所述第二限制频率F_a2受制热时环境温度Tamb对制热能力需求的限制；

S240：求解压缩机的第二目标频率Freq₂，所述第二目标频率Freq₂为：Freq₂＝Capa₂*F_a2*F_f，所述最高频率修正系数F_f根据压缩机的最高运行频率F确定；

S250：判断压缩机当前的第二运行频率F_c2是否大于所述第二目标频率Freq₂，若压缩机的所述第二运行频率F_c2大于所述第二目标频率Freq₂，则压缩机按照所述第二目标频率Freq₂运行；若压缩机的所述第二运行频率F_c2小于所述第二目标频率Freq₂，则压缩机按照所述第二运行频率F_c2运行。

5.根据权利要求4所述的压缩机运行频率控制方法，其特征在于，S230中所述第二限制频率F_a2受制热时环境温度Tamb对制热能力需求的限制，所述第二限制频率F_a2的计算公式为：F_a2＝1/(0.819+0.0257*Tamb)，且F_a2<150。

6.根据权利要求1所述的压缩机运行频率控制方法，其特征在于，还包括压缩机制热水控制方案，所述压缩机制热水控制方案包括以下步骤：

S310：求解热泵系统的第三运行温差△T₃，所述第三运行温差△T₃为：△T₃＝T_set–T_w，其中，T_w为实际水温；

S320：求解压缩机的第三能力需求参数Capa₃，所述第三能力需求参数Capa₃为：Capa₃＝32*(△T₃+1)；

S330：求解压缩机的第三限制频率F_a3，所述第三限制频率F_a3受制热水时环境温度Tamb对制热水能力需求的限制；

S340：求解压缩机的第三目标频率Freq₃，所述第三目标频率Freq₃为：Freq₃＝Capa₃*F_a3*F_f，所述最高频率修正系数F_f根据压缩机的最高运行频率F确定；

S350：判断压缩机当前的第三运行频率F_c3是否大于第二目标频率Freq₃，若压缩机的所述第三运行频率F_c3大于所述第三目标频率Freq₃，则压缩机按照所述第三目标频率Freq₃运行；若压缩机的所述第三运行频率F_c3小于所述第三目标频率Freq₃，则压缩机按照所述第三运行频率F_c3运行。

7.根据权利要求6所述的压缩机运行频率控制方法，其特征在于，S330中所述第三限制频率F_a3受制热水时环境温度Tamb对制热水能力需求的限制，所述第三限制频率F_a3的计算公式为：F_a3＝1/(0.819+0.0257*Tamb)，且F_a3<150。

8.根据权利要求1所述的压缩机运行频率控制方法，其特征在于，还包括压缩机升频控制方案，所述压缩机升频控制方案包括以下步骤：

S410：压缩机从6Hz频率点启动,即压缩机的运行频率F_c的范围为：F_c≥6HZ；

S420：压缩机升频过程中，判断压缩机的所述运行频率F_c是否大于55HZ；

S430：当压缩机的所述运行频率F_c为：Fc＞55HZ时，压缩机的频率增长率F_b为：F_b＝0.5Hz/S；

S440：当压缩机的所述运行频率F_c为：6HZ≤Fc≤55HZ时，压缩机的所述频率增长率F_b为：Fb＝2Hz/S。

9.根据权利要求1所述的压缩机运行频率控制方法，其特征在于，还包括压缩机降频控制方案，所述压缩机降频控制方案包括以下步骤：

压缩机需要降频时，直接迅速由当前的所述运行频率F_c变化到所述目标频率Freq。

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