CN111964319A - 一种压缩机运行频率补偿方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种压缩机运行频率补偿方法及系统，所述方法包括：确定压缩机总数N、故障停机的压缩机个数m以及运行频率受限的压缩机个数n；根据压缩机的输出能力P_s，确定m个故障停机的压缩机的能力损失P_m和n个运行频率受限的压缩机的能力损失P_n；根据能力损失P_m和P_n，确定多压缩机变频空调系统的能力损失P_m+n；根据能力损失P_m+n，确定每个正常压缩机需增加的输出能力P_N‑m‑n；根据需增加的输出能力P_N‑m‑n调整压缩机运行频率与输出能力的关系式，确定每个正常压缩机的补偿运行频率f_{run_adj}与原运行频率f_run的关系式。该方法主动对正常压缩机的频率计算进行补偿，及时抵消或减小频率受限或故障停机压缩机造成的能力损失，使空调总的输出能力不受或少受影响，提高车辆客室环境的舒适性。

Description

一种压缩机运行频率补偿方法及系统

技术领域

本发明涉及轨道交通变频空调技术领域，特别涉及一种压缩机运行频率补偿方法及系统。

背景技术

在轨道交通领域车辆客室的环境调节中，变频空调的应用越来越多。变频空调可以通过调节压缩机的运行频率改变空调的(制冷或制热)输出能力。每辆车的空调系统一般包括多个压缩机(每个压缩机对应一个换热系统),最常见的应用是每辆车有4个压缩机(4个制冷系统)。

空调控制器根据客室回风温度与目标温度的温度差计算压缩机的目标频率。目标频率一般和温度差是比例关系。如下公式所示：

f_run＝f_rat*q

式中，f_run为压缩机的运行频率，f_rat为压缩机的额定频率，q为温差系数。

当某个换热系统发生某种保护或故障，导致该系统的压缩机频率受限(限制高频率)或停止运行时，该换热系统的输出能力就会出现下降或丧失，造成空调系统总的输出能力的下降，对客室环境调节能力下降。

随着空调系统输出能力的下降，客室环境温度出现波动，回风温度与目标温度的温差加大，这时变频空调系统的控制器会根据加大的温差调整正常压缩机的频率，以期加大输出能力，使客室环境温度重新逼近目标温度。但是，这种被动式调节有较大的滞后性，已经引起了客室环境温度的较大变化，降低了客室的舒适性。

发明内容

为解决现有技术中由压缩机频率受限或停止运行导致客室舒适性差的技术问题，本发明提供了一种压缩机运行频率补偿方法，主动对正常压缩机的频率计算进行补偿，提高其所在换热系统的输出能力，及时抵消或减小频率受限或故障停机压缩机造成的能力损失，使空调总的输出能力不受或少受影响，提高车辆客室环境的舒适性。

本发明提供了压缩机运行频率补偿方法，应用于多压缩机变频空调系统，包括如下步骤：

确定所述多压缩机变频空调系统中压缩机总数N、故障停机的压缩机个数m以及运行频率受限的压缩机个数n；

根据压缩机的输出能力P_s，确定m个故障停机的压缩机的能力损失P_m和n个运行频率受限的压缩机的能力损失P_n；

根据能力损失P_m和P_n，确定所述多压缩机变频空调系统的能力损失P_m+n；

根据能力损失P_m+n，确定每个正常压缩机需增加的输出能力P_N-m-n；

根据需增加的输出能力P_N-m-n调整压缩机运行频率与输出能力的关系式；

根据压缩机运行频率与输出能力的关系式和调整后的压缩机运行频率与输出能力的关系式，确定每个正常压缩机的补偿运行频率f_{run_adj}与原运行频率f_run的关系式。

进一步地，所述压缩机的输出能力P_s可根据压缩机运行频率与输出能力的关系式获得；

所述压缩机运行频率与输出能力的关系式如下：

P_s＝a*f_run+P₀

式中：P_s表示为压缩机的输出能力；f_run表示为压缩机的原运行频率；a表示为系数；P₀表示为常数。

进一步地，所述m个故障停机的压缩机的能力损失P_m，可按如下公式确定获得：

P_m＝m*P_s

式中：P_m表示为m个故障停机的压缩机的能力损失；m表示为故障停机的压缩机个数。

进一步地，所述n个运行频率受限的压缩机的能力损失P_n，可按如下公式确定获得：

式中：P_n表示为n个运行频率受限的压缩机的能力损失；x_i表示为运行频率受限到f_{lim_i}的压缩机个数，0≤x_i≤n，x₁+x₂+...+x_j＝n，n表示为运行频率受限的压缩机个数；f_{lim_i}表示为运行频率受限的压缩机的受限运行频率，f_{lim_i}≤f_run。

进一步地，所述计算所述多压缩机变频空调系统的能力损失P_m+n，可按如下公式确定获得：

式中：P_m+n表示为多压缩机变频空调系统的能力损失。

进一步地，所述确定每个正常压缩机需增加的输出能力P_N-m-n，可按如下公式确定获得：

式中：P_N-m-n表示为每个正常压缩机需增加的输出能力；N表示为多压缩机变频空调系统中的压缩机总数。

进一步地，所述根据需增加的输出能力P_N-m-n调整压缩机运行频率与输出能力的关系式，可按照如下公式获得：

P_s+P_s*b＝a*f_{run_adj}+P₀

其中，

式中：f_{run_adj}表示为补偿运行频率。

进一步地，所述确定每个正常压缩机的补偿运行频率f_{run_adj}与原运行频率f_run的关系式，可按如下公式确定获得：

f_{run_adj}＝(1+b)*f_run+b*P₀/a

式中：f_{run_adj}表示为补偿运行频率。

本发明还提供一种压缩机运行频率补偿系统，应用于多压缩机变频空调系统，包括：

数量确定模块，用于确定所述多压缩机变频空调系统中压缩机总数N、故障停机的压缩机个数m以及运行频率受限的压缩机个数n；

能力损失确定模块，用于根据压缩机的输出能力P_s，确定m个故障停机的压缩机的能力损失P_m和n个运行频率受限的压缩机的能力损失P_n，及用于根据能力损失P_m和P_n，确定所述多压缩机变频空调系统的能力损失P_m+n；

输出能力增加确定模块，根据能力损失P_m+n，确定每个正常压缩机需增加的输出能力P_N-m-n；

调整模块，用于根据需增加的输出能力P_N-m-n调整压缩机运行频率与输出能力的关系式；

补偿运行频率计算模块，用于根据压缩机运行频率与输出能力的关系式和调整后的压缩机运行频率与输出能力的关系式，确定每个正常压缩机的补偿运行频率f_{run_adj}与原运行频率f_run的关系式。

本发明的技术效果或优点：

本发明提供的一种压缩机运行频率补偿方法，主动对正常压缩机的频率计算进行补偿，提高其所在换热系统的输出能力，及时抵消或减小频率受限或故障停机压缩机造成的能力损失，使空调总的输出能力不受或少受影响，提高车辆客室环境的舒适性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一个压缩机运行频率补偿方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一个压缩机运行频率补偿系统的结构示意图。

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一部分实施例，而不是全部实施例。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。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

为解决现有技术中由压缩机频率受限或停止运行导致客室舒适性差的技术问题，本发明提供了一种压缩机运行频率补偿方法，主动对正常压缩机的频率计算进行补偿，提高其所在换热系统的输出能力，及时抵消或减小频率受限或故障停机压缩机造成的能力损失，使空调总的输出能力不受或少受影响，提高车辆客室环境的舒适性。

下面结合具体实施例及说明书附图，对本发明的技术方案作详细说明。

参考图1，图1为本发明实施例提供的一种压缩机运行频率补偿方法。本实施例所提供的一种压缩机运行频率补偿方法，应用于多压缩机变频空调系统，包括如下步骤：：

S1：确定所述多压缩机变频空调系统中压缩机总数N、故障停机的压缩机个数m以及运行频率受限的压缩机个数n。

在具体应用中，多压缩机变频空调系统中的压缩机总数N等于故障停机的压缩机个数m、运行频率受限的压缩机个数n和正常的压缩机个数的和。

其中，运行频率受限指当因压缩机排气温度过高、电流过大等原因致使变频空调系统发生某种保护时，使得压缩机运行频率受限。

在一个实施例中，S1步骤可通过数量确定模块执行。

S2：根据压缩机的输出能力P_s，确定m个故障停机的压缩机的能力损失P_m和n个运行频率受限的压缩机的能力损失P_n。

在具体应用中，所述压缩机的输出能力P_s可根据压缩机运行频率与输出能力的关系式获得；

所述压缩机运行频率与输出能力的关系式如下：

P_s＝a*f_run+P₀..........................(1)

式中：P_s表示为压缩机的输出能力；f_run表示为压缩机的原运行频率；a表示为系数；P₀表示为常数，当f_run为0时P_s也为0。

其中，f_run＝f_rat*q，式中，f_run为压缩机的原运行频率，f_rat为压缩机的额定频率，q为温差系数。压缩机的额定频率可根据空调系统的额定输出能力需求和压缩机型号确定，温差系数q介于0和1之间，其根据车辆客室温度与目标温度的差值而设定。

所述m个故障停机的压缩机的能力损失P_m，可按如下公式确定获得：

P_m＝m*P_s..........................(2)

式中：P_m为m个故障停机的压缩机的能力损失；m为故障停机的压缩机的个数；P_s为压缩机的输出能力。

所述n个运行频率受限的压缩机的能力损失P_n，可按如下公式确定获得：

式中：P_n表示为n个运行频率受限的压缩机的能力损失；x_i表示为运行频率受限到f_{lim_i}的压缩机个数，0≤x_i≤n，x₁+x₂+...+x_j＝n，n表示为运行频率受限的压缩机个数；f_{lim_i}表示为运行频率受限的压缩机的受限运行频率，f_{lim_i}≤f_run；P_s表示为压缩机的输出能力；f_run表示为压缩机的原运行频率。

在一个实施例中，S2步骤可通过能力损失确定模块执行。

S3：根据能力损失P_m和P_n，计算所述多压缩机变频空调系统的能力损失P_m+n。

在具体应用中，所述计算所述多压缩机变频空调系统的能力损失P_m+n，可按如下公式确定获得：

式中：P_m+n表示为多压缩机变频空调系统的能力损失；P_n表示为n个运行频率受限的压缩机的能力损失；P_m表示为m个故障停机的压缩机的能力损失；m为故障停机的压缩机的个数；x_i表示为运行频率受限到f_{lim_i}的压缩机个数，0≤x_i≤n，x₁+x₂+...+x_j＝n，n表示为运行频率受限的压缩机个数；f_{lim_i}表示为运行频率受限的压缩机的受限运行频率，f_{lim_i}≤f_run；P_s表示为压缩机的输出能力；f_run表示为压缩机的原运行频率。

在一个实施例中，S3步骤可通过能力损失确定模块执行。

S4：根据能力损失P_m+n，计算每个正常压缩机需增加的输出能力P_N-m-n。

在具体应用中，计算每个正常压缩机需增加的输出能力P_N-m-n，可按如下公式确定获得：

式中：P_N-m-n表示为每个正常压缩机需增加的输出能力；N表示为多压缩机变频空调系统中的压缩机总数；P_m+n表示为多压缩机变频空调系统的能力损失；f_{lim_i}表示为运行频率受限的压缩机的受限运行频率，f_{lim_i}≤f_run；P_s表示为压缩机的输出能力；f_run表示为压缩机的原运行频率；m为故障停机的压缩机的个数；x_i表示为运行频率受限到f_{lim_i}的压缩机个数，0≤x_i≤n，x₁+x₂+...+x_j＝n，n表示为运行频率受限的压缩机个数。

在一个实施例中，S4步骤可通过输出能力增加确定模块执行。

S5：根据需增加的输出能力P_N-m-n调整压缩机运行频率与输出能力的关系式。

在具体应用中，根据输出能力P_N-m-n调整压缩机运行频率与输出能力的关系式，可按照如下公式获得：

P_s+P_s*b＝a*f_{run_adj}+P₀..................(6)

其中，

式中：P_s表示为压缩机的输出能力；a表示为系数；P₀表示为常数；f_{run_adj}表示为补偿运行频率；f_{lim_i}表示为运行频率受限的压缩机的受限运行频率，f_{lim_i}≤f_run；f_run表示为压缩机的原运行频率；x_i表示为运行频率受限到f_{lim_i}的压缩机个数，0≤x_i≤n，x₁+x₂+...+x_j＝n，n表示为运行频率受限的压缩机个数。

在一个实施例中，S5步骤可通过调整模块执行。

S6：根据压缩机运行频率与输出能力的关系式和调整后的压缩机运行频率与输出能力的关系式，确定每个正常压缩机的补偿运行频率f_{run_adj}与原运行频率f_run的关系式。

在具体应用中，所述每个正常压缩机的补偿运行频率f_{run_adj}，可按如下公式确定获得：

f_{run_adj}＝(1+b)*f_run+b*P₀/a................(7)

式中：f_{run_adj}表示为补偿运行频率；f_run表示为每个压缩机的原运行频率；a表示为系数；P₀表示为常数。

需要说明的是，通过公式f_run＝f_rat*q计算出压缩机的运行频率f_run后，即可根据公式(7)得到压缩机的补偿运行频率f_{run_adj}。公式(7)可由公式(1)和公式(6)变换得到，具体如下：

将公式(1)代入公式(6)中，可得公式(8)，如下所示：

a*f_run+P₀+(a*f_run+P₀)*b＝a*f_{run_adj}+P₀..............(8)

将公式(8)进行移项变换可得到公式(7)。

进一步需要说明的是，压缩机的运行频率规定有可运行频率的范围，最高运行频率为f_max，当最终计算的补偿运行频率f_{run_adj}>f_max时，应使f_{run_adj}＝f_max。

在一个实施例中，S6步骤可通过补偿运行频率计算模块执行。

本实施例提供的一种压缩机运行频率补偿方法，主动对正常压缩机的频率计算进行补偿，提高其所在换热系统的输出能力，及时抵消或减小频率受限或故障停机压缩机造成的能力损失，使空调总的输出能力不受或少受影响，提高车辆客室环境的舒适性。

本发明实施例还提供一种压缩机运行频率补偿系统，应用于多压缩机变频空调系统，参考图2，压缩机运行频率补偿系统包括：

数量确定模块，用于确定所述多压缩机变频空调系统中压缩机总数N、故障停机的压缩机个数m以及运行频率受限的压缩机个数n；

能力损失确定模块，用于根据压缩机的输出能力P_s，确定m个故障停机的压缩机的能力损失P_m和n个运行频率受限的压缩机的能力损失P_n，及用于根据能力损失P_m和P_n，确定所述多压缩机变频空调系统的能力损失P_m+n；

输出能力增加确定模块，根据能力损失P_m+n，确定每个正常压缩机需增加的输出能力P_N-m-n；

调整模块，用于根据需增加的输出能力P_N-m-n调整压缩机运行频率与输出能力的关系式；

补偿运行频率计算模块，用于根据压缩机运行频率与输出能力的关系式和调整后的压缩机运行频率与输出能力的关系式，确定每个正常压缩机的补偿运行频率f_{run_adj}与原运行频率f_run的关系式。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种压缩机运行频率补偿方法，应用于多压缩机变频空调系统，其特征在于，包括如下步骤：

确定所述多压缩机变频空调系统中压缩机总数N、故障停机的压缩机个数m以及运行频率受限的压缩机个数n；

根据压缩机的输出能力P_s，确定m个故障停机的压缩机的能力损失P_m和n个运行频率受限的压缩机的能力损失P_n；

根据能力损失P_m和P_n，确定所述多压缩机变频空调系统的能力损失P_m+n；

根据能力损失P_m+n，确定每个正常压缩机需增加的输出能力P_N-m-n；

根据需增加的输出能力P_N-m-n调整压缩机运行频率与输出能力的关系式；

根据压缩机运行频率与输出能力的关系式和调整后的压缩机运行频率与输出能力的关系式，确定每个正常压缩机的补偿运行频率f_{run_adj}与原运行频率f_run的关系式。

2.根据权利要求1所述的压缩机运行频率补偿方法，其特征在于，所述压缩机的输出能力P_s可根据压缩机运行频率与输出能力的关系式获得；

所述压缩机运行频率与输出能力的关系式如下：

P_s＝a*f_run+P₀

式中：P_s表示为压缩机的输出能力；f_run表示为压缩机的原运行频率；a表示为系数；P₀表示为常数。

3.根据权利要求1所述的压缩机运行频率补偿方法，其特征在于，所述m个故障停机的压缩机的能力损失P_m，可按如下公式确定获得：

P_m＝m*P_s

式中：P_m表示为m个故障停机的压缩机的能力损失；m表示为故障停机的压缩机个数。

4.根据权利要求3所述的压缩机运行频率补偿方法，其特征在于，所述n个运行频率受限的压缩机的能力损失P_n，可按如下公式确定获得：

式中：P_n表示为n个运行频率受限的压缩机的能力损失；x_i表示为运行频率受限到f_{lim_i}的压缩机个数，0≤x_i≤n，x₁+x₂+...+x_j＝n，n表示为运行频率受限的压缩机个数；f_{lim_i}表示为运行频率受限的压缩机的受限运行频率，f_{lim_i}≤f_run。

5.根据权利要求4所述的压缩机运行频率补偿方法，其特征在于，所述计算所述多压缩机变频空调系统的能力损失P_m+n，可按如下公式确定获得：

式中：P_m+n表示为多压缩机变频空调系统的能力损失。

6.根据权利要求5所述的压缩机运行频率补偿方法，其特征在于，所述确定每个正常压缩机需增加的输出能力P_N-m-n，可按如下公式确定获得：

式中：P_N-m-n表示为每个正常压缩机需增加的输出能力；N表示为多压缩机变频空调系统中的压缩机总数。

7.根据权利要求6所述的压缩机运行频率补偿方法，其特征在于，所述根据需增加的输出能力P_N-m-n调整压缩机运行频率与输出能力的关系式，可按照如下公式获得：

P_s+P_s*b＝a*f_{run_adj}+P₀

其中，

式中：f_{run_adj}表示为补偿运行频率。

8.根据权利要求7所述的压缩机运行频率补偿方法，其特征在于，所述确定每个正常压缩机的补偿运行频率f_{run_adj}与原运行频率f_run的关系式，可按如下公式确定获得：

f_{run_adj}＝(1+b)*f_run+b*P₀/a

式中：f_{run_adj}表示为补偿运行频率。

9.一种压缩机运行频率补偿系统，应用于多压缩机变频空调系统，其特征在于，包括：

数量确定模块，用于确定所述多压缩机变频空调系统中压缩机总数N、故障停机的压缩机个数m以及运行频率受限的压缩机个数n；

能力损失确定模块，用于根据压缩机的输出能力P_s，确定m个故障停机的压缩机的能力损失P_m和n个运行频率受限的压缩机的能力损失P_n，及用于根据能力损失P_m和P_n，确定所述多压缩机变频空调系统的能力损失P_m+n；

输出能力增加确定模块，根据能力损失P_m+n，确定每个正常压缩机需增加的输出能力P_N-m-n；

调整模块，用于根据需增加的输出能力P_N-m-n调整压缩机运行频率与输出能力的关系式；

补偿运行频率计算模块，用于根据压缩机运行频率与输出能力的关系式和调整后的压缩机运行频率与输出能力的关系式，确定每个正常压缩机的补偿运行频率f_{run_adj}与原运行频率f_run的关系式。

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