CN111811119A - 一种变频室外机应用于恒温恒湿的控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变频室外机应用于恒温恒湿的控制方法及系统，涉及空调领域，其中系统包括室内机和至少一组变频室外机，各变频室外机均至少包括一台变频压缩机，室内机的恒温恒湿控制柜与一组变频室外机通信连接，该变频室外机与另外各变频室外机通信连接；其中控制方法包括以下步骤：恒温恒湿控制柜计算能力需求，并将能力需求传输至与其通信的变频室外机；变频室外机根据接收的能力需求生成能调信号，能调信号传输至对应的变频室外机；各变频室外机根据接收的能调信号，控制对应的变频压缩机启动运行。本发明实现了变频直膨系统根据恒温恒湿需求自动调节开度，实现了集中控制，实现了能量均衡控制。

Description

一种变频室外机应用于恒温恒湿的控制方法及系统
技术领域
本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种变频室外机应用于恒温恒湿的控制方法及系统。
背景技术
为保证洁净室达到恒温恒湿的使用工况，通常采用冷冻除湿加再热的方式来实现，而除湿过程通常是通过调整恒温恒湿系统对于冷量的需求来实现的，通过调整通过蒸发器的冷媒量来实现。
传统设计中，单系统的情况下，一般采用一个冷凝器对应一个蒸发器的情况;变频直膨系统是独立运行的，它自带控制器，控制器根据当前室内温度与设定温度的偏差及室温的变化率等因素进行模糊推理，决定变频压缩机的运行状态和室内风机速度，以达到使用的要求。
当系统中需要变频压缩机数量超多一台的情况下，每个系统必须单独根据当前室内温度与设定温度的偏差及室温的变化率等因素进行模糊推理单独运算
上述空气处理方式控制系统在运行过程中存在以下几点不足：
首先，变频直膨系统是独立运行的，他与恒温恒湿控制系统完全是分开的，无法接收恒温恒湿控制系统的冷量需求信号；
其次，当存在多台变频室外机的情况下，每台能调均独立调节，容易存在超调的现象；
再次，传统设计中只有温度控制的概念，不含湿度控制，无法根据湿度信号自动调节压缩机需求。
发明内容
针对上述不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种变频室外机应用于恒温恒湿的控制方法及系统，实现了变频直膨系统根据恒温恒湿需求自动调节开度，实现了集中控制，实现了能量均衡控制。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种变频室外机应用于恒温恒湿的控制方法，基于变频室外机应用于恒温恒湿的控制系统，所述控制系统包括室内机和至少一组变频室外机，各所述变频室外机均至少包括一台变频压缩机，所述室内机的恒温恒湿控制柜与一组所述变频室外机通信连接，该变频室外机与另外各变频室外机分别通信连接；
所述控制方法，包括以下步骤：
步骤一、所述恒温恒湿控制柜计算能力需求，并将能力需求传输至与其通信的所述变频室外机；
步骤二、所述变频室外机根据接收的能力需求生成能调信号，能调信号传输至对应的所述变频室外机；
步骤三、各所述变频室外机根据接收的能调信号，控制对应的变频压缩机启动运行。
优选方式为，所述变频室外机根据接收的能力需求生成能调信号，包括以下步骤：
S1、根据能力需求折算出运行总频率f，f=100*能力需求*n*A，其中f为运行总频率，n为变频压缩机总数，A为每台变频压缩机满负荷频率；
S2、根据运行总频率f调取预设运行频率表，以获取各变频压缩机所分配的运行频率；
S3、根据各变频压缩机所分配的运行频率生成对应的能调信号，将能调信号传输至对应的所述变频室外机。
优选方式为，在所述步骤一之前，包括预设定步骤，所述预设定步骤为设定不同运行总频率f下，按照分配原则给各变频压缩机分配的运行频率；所述分配原则为：采用轮流启动方式，按照开启顺序启动对应的变频机压缩机，且先开启的变频压缩机启动运行频率达到0.8*A 赫兹后，再开启下一位变频压缩机；当所有变频压缩机全部开启后，未达到运行总频率f时，每台变频压缩机再按0.1*A赫兹台阶逐个分配。
优选方式为，所述开启顺序定义方式为：前次使用中最后一台关闭的变频压缩机定义为最末位，最先关闭的变频压缩机定义为第一位。如前次使用时变频压缩机未全部关闭，此时根据能调上升需要重新启动变频室外机时，最先关闭的变频压缩机先起，当能调降低需要关闭压缩机时，首先关闭前次使用时未关闭压缩机中运行时间最长的。
优选方式为，所述能力需求为温度能力需求或温度能力需求和湿度能力需求中的最大值，温度能力需求和湿度能力需求利用以下式子计算：
OUT=KC*[(Set+Set_off)-PV]+PI_KEin+KC*[(Set+Set_off)-PV]/(PI_Ti*60)；
式中：PI_KEin为累加值，PI_KEin= PI_KEin+ KC*[(Set+Set_off)-PV]/(PI_Ti*60)，KC为比例值，PI_Ti为积分时间，PI_KEin为积分项前项，当OUT为温度能力需求时，Set为设定温度值，PV为温度采样检测值，Set_Off为温度设置偏执值；当OUT为湿度能力需求时，Set为设定湿度值，PV为湿度采样检测值，Set_Off为湿度设置偏执值。
优选方式为，还包括步骤四，变频室外机氟系统压力调整，具体为：
各所述变频室外机先分别获取变频压缩机的运行频率、室外环境温度和室外机盘管温度；
在制冷模式下，各所述变频室外机的控制器再根据变频压缩机的运行频率、室外环境温度和室外机盘管温度查预设定第一转速表，获得对应的风机转速；
在制热模式下，各所述变频室外机的控制器再根据变频压缩机的运行频率、室外环境温度和室外机盘管温度查第二转速表，获得对应的风机转速；
各所述变频室外机的控制器根据获得的风机转速控制对应的风机运行。
优选方式为，各所述变频室外机的控制器在其变频压缩机启动1分钟内，查找第一转速表获取对应的转速，变频压缩机启动1分钟后再切换风机转速，且每次切换风机时，风机需在当前档位运行大于3分钟后再切换。
一种变频室外机应用于恒温恒湿的控制系统，包括室内机和至少一组变频室外机，各所述变频室外机均至少包括一台变频压缩机，所述室内机的恒温恒湿控制柜与一组所述变频室外机通信连接，该变频室外机与另外各变频室外机分别通信连接；所述恒温恒湿控制柜计算能力需求，并将能力需求传输至与其通信的所述变频室外机；所述变频室外机根据接收的能力需求生成能调信号，能调信号传输至对应的所述变频室外机；各所述变频室外机根据接收的能调信号，控制对应的变频压缩机启动运行。
优选方式为，每台所述变频压缩机的蒸汽管路均布于组合式空调机组的迎风面。
优选方式为，与所述恒温恒湿控制柜通信的所述变频室外机还包括预设定单元，所述预设定单元与该变频室外机的控制器电连接，所述预设定单元用于预先设定不同运行总频率f下，按照分配原则给各变频压缩机分配的运行频率。
采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：
由于本发明的变频室外机应用于恒温恒湿的控制方法及系统，控制系统包括室内机和至少一组变频室外机，各变频室外机均至少包括一台变频压缩机，室内机的恒温恒湿控制柜与一组变频室外机通信连接，该变频室外机与另外各变频室外机分别通信连接；其中控制方法包括以下步骤：恒温恒湿控制柜计算能力需求，并将能力需求传输至与其通信的变频室外机；变频室外机根据接收的能力需求生成能调信号，能调信号传输至对应的变频室外机；各变频室外机根据接收的能调信号，控制对应的变频压缩机启动运行。本发明实现了变频直膨系统根据恒温恒湿需求自动调节开度，实现了集中控制，实现了能量均衡控制。
附图说明
图1是本发明变频室外机应用于恒温恒湿的控制系统的原理框图；
图2是本发明中制冷冻结保护的温度变化示意图；
图3是本发明中制热过负荷保护的温度变化示意图；
图4是本发明中蒸发管的分布示意图。
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。
实施例一：
如图1所示，一种变频室外机应用于恒温恒湿的控制方法，基于变频室外机应用于恒温恒湿的控制系统，控制系统包括室内机和至少一组变频室外机，各变频室外机均至少包括一台变频压缩机，室内机的恒温恒湿控制柜与一组变频室外机（此变频室外机定义为主变频室外机）通信连接，恒温恒湿控制柜与主变频室外机之间的通信可通过485接口，ModbusRTU通讯协议传输数据，该变频室外机与另外各变频室外机（定义为从变频室外机）分别通信连接，即主变频室外机与各从变频室外机，也可通过485接口，Modbus RTU通讯协议传输数据；
本发明控制方法，包括以下步骤：
步骤一、恒温恒湿控制柜计算能力需求，并将能力需求传输至与其通信的变频室外机；
步骤二、变频室外机根据接收的能力需求生成能调信号，能调信号传输至对应的变频室外机；
步骤三、各变频室外机根据接收的能调信号，控制对应的变频压缩机启动运行。
其中，能力需求为温度能力需求或温度能力需求和湿度能力需求中的最大值，温度能力需求和湿度能力需求利用以下式子计算：
OUT=KC*[(Set+Set_off)-PV]+PI_KEin+KC*[(Set+Set_off)-PV]/(PI_Ti*60)；
式中：PI_KEin为累加值，PI_KEin= PI_KEin+ KC*[(Set+Set_off)-PV]/(PI_Ti*60)，KC为比例值，PI_Ti为积分时间，PI_KEin为积分项前项，当OUT为温度能力需求时，Set为设定温度值，PV为温度采样检测值，Set_Off为温度设置偏执值；当OUT为湿度能力需求时，Set为设定湿度值，PV为湿度采样检测值，Set_Off为湿度设置偏执值。
本发明将变频室外机控制整合到室内机的恒温恒湿控制系统之内，能力需求计算由恒温恒湿控制柜实现，多台变频室外机能力调节以及变频室外机自身控制由与恒温恒湿控制柜通信的变频室外机，以及其他各变频室外机实现，实现了变频直膨系统根据恒温恒湿需求自动调节开度，实现了集中控制，实现了能量均衡控制。
步骤二中的变频室外机根据接收的能力需求生成能调信号，包括以下步骤：
步骤S1、根据能力需求折算出运行总频率f，f=100*能力需求*n*A，其中*为乘号，f为运行总频率，n为变频压缩机总数，A为每台变频压缩机满负荷频率；
步骤S2、根据运行总频率f调取预设运行频率表，以获取各变频压缩机所分配的运行频率；比如：能力需求为70%，四台变频压缩机时，运行总频率f=100*70%*4*A=2.8A，查下面运行频率表，得出四台变频压缩机的运行频率为：第一位启动的变频压缩机的运行频率为0.8A赫兹，第二位启动的变频压缩机的运行频率为0.8A赫兹，第三位启动的变频压缩机的运行频率为0.7A赫兹，第四位启动的变频压缩机的运行频率为0.5A赫兹。
步骤S3、根据各变频压缩机所分配的运行频率生成对应的能调信号，将能调信号传输至对应的变频室外机；步骤S2中获取了各变频压缩机的运行频率后，主变频室外机的控制器将各变频压缩机的运行频率转换成对应的能调信号，该能调信号按照Modbus RTU通讯协议传输至对应的变频室外机的控制器，各变频室外机的控制器根据接收的能调信号，控制变频压缩机启动运行至对应的频率。
本实施例中在步骤一之前，包括预设定步骤，预设定步骤为设定不同运行总频率f下，按照分配原则给各变频压缩机分配的运行频率；
分配原则为：采用轮流启动方式，按照开启顺序启动对应的变频机压缩机，且先开启的变频压缩机启动运行频率达到0.8*A 赫兹（若不为整数，则取整到10的倍数）后，再开启下一位变频压缩机；当所有变频压缩机全部开启后，未达到运行总频率f时，每台变频压缩机再按0.1*A赫兹台阶逐个分配，0.1*A取整数，非模拟量连续调节，而以0.1*A 赫兹的整数倍为基准调节，在保证精度的同时，又能减少压缩机的调节时间，达到更好的稳定性。
其中，开启顺序定义方式为：前次使用中最后一台关闭的变频压缩机定义为最末位，最先关闭的变频压缩机定义为第一位。如前次使用时变频压缩机未全部关闭，此时根据能调上升需要重新启动变频室外机时，最先关闭的变频压缩机先起，当能调降低需要关闭压缩机时，首先关闭前次使用时未关闭压缩机中运行时间最长的。
本例中以4台变频压缩机为例，运行频率表如下：
Figure 516476DEST_PATH_IMAGE001
各个变频室外机按轮流启动的原则，调整各变频压缩机的启动优先级，平衡每台压机的运行时长，以延长整机的使用寿命。
本实施例还包括步骤四，步骤四为变频室外机氟系统的压力调整，具体为：
各变频室外机先分别获取变频压缩机的运行频率、室外环境温度和室外机盘管温度；
在制冷模式下，各变频室外机的控制器再根据变频压缩机的运行频率、室外环境温度和室外机盘管温度查预设定第一转速表，获得对应的风机转速；
在制热模式下，各变频室外机的控制器再根据变频压缩机的运行频率、室外环境温度和室外机盘管温度查第二转速表，获得对应的风机转速；
各变频室外机的控制器根据风机转速控制对应的风机运行。
上述各变频室外机的控制器在其变频压缩机启动1分钟内，查找第一转速表获取对应的转速，变频压缩机启动1分钟后再切换风机转速，且每次切换风机时，风机需在当前档位运行大于3分钟后再切换。
第一转速表如下：
Figure 777824DEST_PATH_IMAGE002
第二转速表，如下：
Figure 291982DEST_PATH_IMAGE003
上面两表中各风速对应下表：
档位 0档 风速1 风速2 风速3 风速4 风速5 风速6
直流风机(RPM) 停风 520 580 640 740 860 940
本实施例还包括变频压缩机运行过程的保护步骤，包括制冷冻结保护和制热过负荷保护。
制冷冻结保护为：达到保护计数点(0℃)后，不停机，仍然执行降频逻辑，降至最低频率后持续120秒，则计数一次。升至正常温度后，才允许下一次计数。连续3次后上报故障，不停机，如图2所示；
三次故障确定之后，不允许频率再次上升；期间回油除外，即回油优先，回油结束后仍回至限频频率运行。
向上位机报制冷冻结故障后，只有恒温恒湿控制柜发故障清除信号给实际控制系统才能清除故障及计数清零。
如图3所示，制热过负荷保护为：外机制热运行，内机盘管温度持续10秒大于等于65℃（E）判定为出风温度过高， 3分钟后再启动可恢复，报制热高温故障。
实施例二：
如图1所示，一种变频室外机应用于恒温恒湿的控制系统，应用实施例一的控制方法，系统包括室内机和至少一组变频室外机，各变频室外机均至少包括一台变频压缩机，室内机的恒温恒湿控制柜与一组变频室外机（此变频室外机定义为主变频室外机）通信连接，该变频室外机与另外各变频室外机（此变频室外机定义为从变频室外机）分别通信连接；恒温恒湿控制柜计算能力需求，并将能力需求传输至与其通信的变频室外机；变频室外机根据接收的能力需求生成能调信号，能调信号传输至对应的变频室外机；各变频室外机根据接收的能调信号，控制对应的变频压缩机启动运行。恒温恒湿控制柜与主变频室外机之间的通信可通过485接口，Modbus RTU通讯协议传输数据，即主变频室外机与各从变频室外机，也可通过485接口，Modbus RTU通讯协议传输数据。其中各变频室外机均包括控制器，及分别与控制器电连接的风机、变频压缩机等。主变频室外机的控制器分别与从变频室外机的控制器通信，构成控制组网。
如图4所示，每台变频压缩机的蒸汽管路均布于组合式空调机组的迎风面，故此均衡变频压缩机启动不仅能平衡每台变频压缩机的运行市场，均衡开启之后，同样过风面积的蒸发器，多台机组开启还能增加运行机组蒸发器的换热部分的面积，达到更好的换热效果。图4中所示1为 1#回路 ，2为2#回路，3为3#回路，4为4#回路，5为5#回路，6为6#回路；每个回路均对应一台变频压缩机；可以根据实际需求增加多个回路。
本例中与恒温恒湿控制柜通信的变频室外机还包括预设定单元，预设定单元与该变频室外机的控制器电连接，预设定单元用于预先设定不同运行总频率f下，按照分配原则给各变频压缩机分配运行频率。另外，各从变频室外机的控制器内设置有预设单元，该预设单元用于根据变频压缩机的运行频率、室外环境温度和室外机盘管温度，预先设定第一转速表和第二转速表。
本发明的变频室外机应用于恒温恒湿的控制系统，将变频室外机控制整合到恒温恒湿控制系统之内，由室内机的恒温恒湿控制柜来计算能力需求，恒温恒湿控制柜内置有主控制器，主控制器内置有计算能力需求的模型，该模型包括如下计算公式：
OUT=KC*[(Set+Set_off)-PV]+PI_KEin+KC*[(Set+Set_off)-PV]/(PI_Ti*60)；
式中PI_KEin为累加值，PI_KEin= PI_KEin+ KC*[(Set+Set_off)-PV]/(PI_Ti*60)，
KC为比例值，PI_Ti为积分时间，PI_KEin为积分项前项，当OUT为温度能力需求时，Set为设定温度值，PV为温度采样检测值，Set_Off为温度设置偏执值；当OUT为湿度能力需求时，Set为设定湿度值，PV为湿度采样检测值，Set_Off为湿度设置偏执值。
控制器根据实际需要，利用上述式子计算出的湿度能力需求和温度能力需求后，将湿度能力需求和温度能力需求中的最大值，或者，温度能力需求作为恒温恒湿控制柜输出的能力需求。该能力需求传输至主变频室外机后，主变频室外机的控制器根据预设定单元，查到各变频压缩机的运行频率，主变频室外机再传输给对应的从变频室外机的控制器，各从变频室外机的控制器控制对应的变频压缩机运行，从而实现了变频直膨系统根据恒温恒湿需求自动调节开度，实现了集中控制，实现了能量均衡控制。
以上所述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、等同一种变频室外机应用于恒温恒湿的控制方法及系统的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变频室外机应用于恒温恒湿的控制方法，其特征在于，基于变频室外机应用于恒温恒湿的控制系统，所述控制系统包括室内机和至少一组变频室外机，各所述变频室外机均至少包括一台变频压缩机，所述室内机的恒温恒湿控制柜与一组所述变频室外机通信连接，该变频室外机与另外各变频室外机分别通信连接；
所述控制方法，包括以下步骤：
步骤一、所述恒温恒湿控制柜计算能力需求，并将能力需求传输至与其通信的所述变频室外机；
步骤二、所述变频室外机根据接收的能力需求生成能调信号，能调信号传输至对应的所述变频室外机；
步骤三、各所述变频室外机根据接收的能调信号，控制对应的变频压缩机启动运行。
2.根据权利要求1所述的变频室外机应用于恒温恒湿的控制方法，其特征在于，所述变频室外机根据接收的能力需求生成能调信号，包括以下步骤：
S1、根据能力需求折算出运行总频率f，f=100*能力需求*n*A，其中f为运行总频率，n为变频压缩机总数，A为每台变频压缩机满负荷频率；
S2、根据运行总频率f调取预设运行频率表，以获取各变频压缩机所分配的运行频率；
S3、根据各变频压缩机所分配的运行频率生成对应的能调信号，将能调信号传输至对应的所述变频室外机。
3.根据权利要求2所述的变频室外机应用于恒温恒湿的控制方法，其特征在于，在所述步骤一之前，包括预设定步骤，所述预设定步骤为设定不同运行总频率f下，按照分配原则给各变频压缩机分配的运行频率；
所述分配原则为：采用轮流启动方式，按照开启顺序启动对应的变频机压缩机，且先开启的变频压缩机启动运行频率达到0.8*A 赫兹后，再开启下一位变频压缩机；当所有变频压缩机全部开启后，未达到运行总频率f时，每台变频压缩机再按0.1*A赫兹台阶逐个分配。
4.根据权利要求3所述的变频室外机应用于恒温恒湿的控制方法，其特征在于，所述开启顺序定义方式为：前次使用中最后一台关闭的变频压缩机定义为最末位，最先关闭的变频压缩机定义为第一位。
5.根据权利要求1所述的变频室外机应用于恒温恒湿的控制方法，其特征在于，所述能力需求为温度能力需求或温度能力需求和湿度能力需求中的最大值，温度能力需求和湿度能力需求利用以下式子计算：
OUT=KC*[(Set+Set_off)-PV]+PI_KEin+KC*[(Set+Set_off)-PV]/(PI_Ti*60)；
式中：PI_KEin为累加值，PI_KEin= PI_KEin+ KC*[(Set+Set_off)-PV]/(PI_Ti*60)，KC为比例值，PI_Ti为积分时间，PI_KEin为积分项前项，当OUT为温度能力需求时，Set为设定温度值，PV为温度采样检测值，Set_Off为温度设置偏执值；当OUT为湿度能力需求时，Set为设定湿度值，PV为湿度采样检测值，Set_Off为湿度设置偏执值。
6.根据权利要求1所述的变频室外机应用于恒温恒湿的控制方法，其特征在于，还包括步骤四，变频室外机氟系统压力调整，具体为：
各所述变频室外机先分别获取变频压缩机的运行频率、室外环境温度和室外机盘管温度；
在制冷模式下，各所述变频室外机的控制器再根据变频压缩机的运行频率、室外环境温度和室外机盘管温度查预设定第一转速表，获得对应的风机转速；
在制热模式下，各所述变频室外机的控制器再根据变频压缩机的运行频率、室外环境温度和室外机盘管温度查第二转速表，获得对应的风机转速；
各所述变频室外机的控制器根据获得的风机转速控制对应的风机运行。
7.根据权利要求6所述的变频室外机应用于恒温恒湿的控制方法，其特征在于，各所述变频室外机的控制器在其变频压缩机启动1分钟内，查找第一转速表获取对应的转速，变频压缩机启动1分钟后再切换风机转速，且每次切换风机时，风机需在当前档位运行大于3分钟后再切换。
8.一种变频室外机应用于恒温恒湿的控制系统，其特征在于，包括室内机和至少一组变频室外机，各所述变频室外机均至少包括一台变频压缩机，所述室内机的恒温恒湿控制柜与一组所述变频室外机通信连接，该变频室外机与另外各变频室外机分别通信连接；
所述恒温恒湿控制柜计算能力需求，并将能力需求传输至与其通信的所述变频室外机；
所述变频室外机根据接收的能力需求生成能调信号，能调信号传输至对应的所述变频室外机；
各所述变频室外机根据接收的能调信号，控制对应的变频压缩机启动运行。
9.根据权利要求8所述的变频室外机应用于恒温恒湿的控制系统，其特征在于，每台所述变频压缩机的蒸汽管路均布于组合式空调机组的迎风面。
10.根据权利要求8所述的变频室外机应用于恒温恒湿的控制系统，其特征在于，与所述恒温恒湿控制柜通信的所述变频室外机还包括预设定单元，所述预设定单元与该变频室外机的控制器电连接，所述预设定单元用于预先设定不同运行总频率f下，按照分配原则给各变频压缩机分配的运行频率。
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