CN113883819A - 一种用于医用超低温保存箱的功率控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于医用超低温保存箱的功率控制方法及系统，方法包括：初始启动变频压缩机，控制变频压缩机以第一转速运行，同时实时采集冰箱运行特征参数，所述冰箱运行特征参数能够表征冰箱运行状态；当冰箱运行特征参数达到预设的变化阈值时，变频压缩机的转速进行阶跃调整，直至达到最大转速；当冰箱运行特征参数达到预设的稳定阈值时，所述变频压缩机进入平稳运行状态，此时控制变频压缩机以满足冰箱温度阈值对应转速运行，以维持冰箱运行特征参数表征的冰箱运行状态能够满足使用需求。本发明能够防止系统运行过程由于电流值过大断电，保护产品样本安全，并且不会对产品最低温、循环性能产生影响。

Description

一种用于医用超低温保存箱的功率控制方法及系统

技术领域

本发明涉及医疗用品存储设备领域，具体而言，尤其涉及一种用于医用超低温保存箱的功率控制方法及系统。

背景技术

目前冰箱类产品主要基于制冷系统和控制器实现保温和控温功能。定频压缩机和变频压缩机是两种类型压缩机，在医用超低温保存箱领域均有应用。采用定频压缩机的医用超低温保存箱，由于压缩机转速固定、无法调整，导致产品运转无法根据需求实现电流/功率控制。而若采用变频压缩机，现有控制逻辑多为简易式D-I控制逻辑，由于控制逻辑固定，仍然无法实现根据实际应用需求调整功率。综上，定频压缩机无法调转速，而采用D-I的变频压缩机虽然压缩机本身可调转速，但不够智能化，二者均会造成客户的使用不便，无法根据个性化使用需求调整制冷方案。

发明内容

根据上述提出现有医用超低温保存箱使用不便，无法实现功率自动调节的技术问题，而提供一种用于医用超低温保存箱的功率控制方法及系统。本发明通过控制器在产品使用过程中的逻辑优化控制，实现产品运转功率/电流值可控，进而满足不同客户在实际使用中的不同需求。

本发明采用的技术手段如下：

一种用于医用超低温保存箱的功率控制方法，包括：

初始启动变频压缩机，控制变频压缩机以第一转速运行，同时实时采集冰箱运行特征参数，所述冰箱运行特征参数能够表征冰箱运行状态；

当冰箱运行特征参数达到预设的变化阈值时，变频压缩机的转速进行阶跃调整，直至达到最大转速；

当冰箱运行特征参数达到预设的稳定阈值时，所述变频压缩机进入平稳运行状态，此时控制控制变频压缩机以满足冰箱温度阈值对应转速运行，以维持冰箱运行特征参数表征的冰箱运行状态能够满足使用需求。

进一步地，当冰箱运行特征参数达到预设的变化阈值时，变频压缩机的转速进行阶跃调整，包括：

当冰箱运行特征参数达到预设第一变化阈值时，控制变频压缩机以第二转速继续运行，所述第二转速大于第一转速；

当冰箱运行特征参数达到预设第二变化阈值时，控制变频压缩机以第三转速继续运行，所述第三转速大于第二转速；

以此类推，直至冰箱运行特征参数达到预设需求阈值时，控制变频压缩机以最高转速继续运行。

进一步地，所述变频压缩机进入平稳运行状态，此时控制控制变频压缩机以满足冰箱温度阈值对应转速运行，包括：

在所述变频压缩机进入平稳运行状态后，持续监测冰箱运行特征参数，当冰箱运行特征参数产生变化时，控制所述变频压缩机的转速使冰箱运行特征参数能够恢复变化前的稳定状态。

进一步地，所述冰箱运行特征参数为冰箱内部温度、运行时间、电流值或者功率值中的一种或多种。

进一步地，控制所述变频压缩机的转速使冰箱运行特征参数能够恢复变化前的稳定状态，包括：

当冰箱内部温度上升后，控制所述变频压缩机以最大转速运行直至冰箱内部温度恢复至升高前状态；

调整所述变频压缩机转速至满足冰箱温度阈值对应转速运行。

一种医用超低温保存箱的制冷系统，用于实现上述任意一项所述用于医用超低温保存箱的功率控制方法，系统包括：

高温压缩制冷循环结构和低温压缩制冷循环结构，二者同时工作，所述高温压缩制冷循环结构和低温压缩制冷循环结构共用蒸发冷凝器；

所述高温压缩制冷循环结构包括高温压缩机、冷凝器、第一毛细管和蒸发冷凝器，所述第一毛细管与蒸发冷凝器连接；

所述低温压缩制冷循环结构包括低温压缩机、蒸发盘管、第二毛细管和蒸发冷凝器，所述第二毛细管与蒸发冷凝器入口连接；

所述高温压缩机与低温压缩机均通过PLC同步控制。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明针对变频压缩机提出了一种自动控制方法，在压缩机运转过程中，通过实时调整压缩机转速，进而调整产品制冷量，使超低温保存箱电流/功率可控。

2、本发明使得用户使用更加安全，防止运行过程由于电流值过大断电，保护产品样本安全，并且不会对产品最低温、循环性能产生影响。

3、本发明通过不停的调整转速实现均一性的提高，减少耗电量，同时可根据客户实际使用需求进行调整设计，满足定制化需求。

基于上述理由本发明可制冷系统领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明功率控制方法流程图。

图2为本发明医用超低温保存箱制冷系统结构图。

图3为本发明实施例中功率控制流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

由于医用超低温保存箱箱内温度较低，需使用沸点相对较低的制冷剂实现低温制冷，因此保存箱运转电流及运转功率较大。对于对用电电流/功率有限制的客户，无法使用大电流/功率产品，变频医用超低温保存箱自动化控制系统使其变为可能。变频医用超低温保存箱采用变频压缩机，在压缩机运转过程中，压缩机转速可实时调整，进而调整产品制冷量，因此使超低温保存箱电流/功率可控。在初始拉温过程中，产品负载较大，在转速恒定的状态下，产品的电流/功率较大，造成运转电流/功率值较大。当箱内温度降至一定温度后，箱内负载变小，此时运转电流/功率降低。

鉴于上述研发背景，如图1所示，本发明提供了一种用于医用超低温保存箱的功率控制方法，包括：

S1、初始启动变频压缩机，控制变频压缩机以第一转速运行，同时实时采集冰箱运行特征参数，所述冰箱运行特征参数能够表征冰箱运行状态。优选地，本实施例中冰箱运行特征参数为冰箱内部温度、运行时间、电流值或者功率值中的一种或多种。

S2、当冰箱运行特征参数达到预设的变化阈值时，变频压缩机的转速进行阶跃调整，直至达到最大转速。具体包括：

当冰箱运行特征参数达到预设第一变化阈值时，控制变频压缩机以第二转速继续运行，所述第二转速大于第一转速；

当冰箱运行特征参数达到预设第二变化阈值时，控制变频压缩机以第三转速继续运行，所述第三转速大于第二转速；

以此类推，直至冰箱运行特征参数达到预设需求阈值时，控制变频压缩机以最高转速继续运行。

具体来说，依据医用超低温保存箱运转特点，在产品运行初期，箱内负载较大，此时压缩机以较低转速运行，防止电流/功率值过大；当箱内温度下降后，根据箱内温度探头反馈，当达到预设定温度设置值1时，压缩机提升一定转速，并继续运行，当箱内温度到达预设定温度设置值2时，压缩机提升一定转速，以此类推直至压缩机转速到达最大转速。

S3、当冰箱运行特征参数达到预设的稳定阈值时，所述变频压缩机进入平稳运行状态，此时控制控制变频压缩机以满足冰箱温度阈值对应转速运行，以维持冰箱运行特征参数表征的冰箱运行状态能够满足使用需求。

在所述变频压缩机进入平稳运行状态后，持续监测冰箱运行特征参数，当冰箱运行特征参数产生变化时，控制所述变频压缩机的转速使冰箱运行特征参数能够恢复变化前的稳定状态。具体包括：

当冰箱内部温度上升后，控制所述变频压缩机以最大转速运行直至冰箱内部温度恢复至升高前状态；

调整所述变频压缩机转速至以满足冰箱温度阈值对应转速运行。本实施例中，优选采用智能算法对转速进行寻优，直至找到能够满足冰箱温度阈值对应的转速。进一步优选地，智能算法可以采用温度反馈算法、电流反馈算法或者功率反馈算法，寻优过程以能耗最低为目标。

具体来说，当客户在使用产品过程中开启产品门使柜内温度上升后，有一定时间的延时，延时时间可调整，当超过延时时间后，依据箱内温度探头值，调节压缩机转速，转速的变化程度与升温前后冰箱内温度的变化程度正相关。优选地，本实施例中，由于产品负载相比初始运行时有显著下降，在循环温度之前压缩机全速运转，使温度以最快速度恢复。当温度恢复至预设定值，可以合适转速机械运转。

本发明还公开了用于实现上述方法的医用超低温保存箱制冷系统，如图2所示，主要包括高温压缩制冷循环结构和低温压缩制冷循环结构，二者同时工作，且高温压缩制冷循环结构和低温压缩制冷循环结构共用蒸发冷凝器。具体来说，高温压缩制冷循环结构包括高温压缩机、冷凝器、第一毛细管和蒸发冷凝器，第一毛细管和蒸发冷凝器相连。低温压缩制冷循环结构包括低温压缩机、蒸发盘管、第二毛细管和蒸发冷凝器，第二毛细管和蒸发器入口相连。另外高温压缩机与低温压缩机均通过PLC控制器同步控制。PLC控制器中搭载了上述功率控制程序。

本发明根据多种参数，包括温度、运行时间、电流值、功率值，不断的调整转速。当刚开机时，以阶梯不断增速，直至达到预设温度；达到预设温度后，不断地根据上述参数的反馈，进行转速调整，不停的寻优；当在温度稳定运行过程中，若有温度较大的变化且达到延时时间，PLC又根据参数不停的调整转速，从而满足超低温使用需求，同时有效降低能耗。

下面通过具体的应用实例对本发明的方案做进一步说明。

实施例1

本实施例提供了一个医用超低温保存箱的功率控制实例。当刚开机时，以阶梯不断增速，直至达到预设温度；达到预设温度后，不断地根据上述参数的反馈，进行转速调整，不停的寻优；当在温度稳定运行过程中，若有温度较大的变化且达到延时时间，PLC又根据参数不停的调整转速。具体如图3所示，通过PLC控制器同步控制高温压缩机和低温压缩机，在开机120min时间内，以2500r/min的转速运行压缩机，在开机120min-220min时间内，以3000r/min的转速运行压缩机，在开机220min-320min时间内，以3500r/min的转速运行压缩机，在开机320min后，以4500r/min的转速运行压缩机，并进入循环模式。

在使用产品过程中开启产品门使柜内温度上升后，依据箱内温度探头值，由于产品负载相比初始运行时有显著下降，在循环温度之前压缩机全速运转，使温度以最快速度恢复。当温度恢复至预设定值，可以合适转速机械运转。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种用于医用超低温保存箱的功率控制方法，其特征在于，包括：

初始启动变频压缩机，控制变频压缩机以第一转速运行，同时实时采集冰箱运行特征参数，所述冰箱运行特征参数能够表征冰箱运行状态；

当冰箱运行特征参数达到预设的变化阈值时，变频压缩机的转速进行阶跃调整，直至达到最大转速；

当冰箱运行特征参数达到预设的稳定阈值时，所述变频压缩机进入平稳运行状态，此时控制控制变频压缩机以满足冰箱温度阈值对应转速运行，以维持冰箱运行特征参数表征的冰箱运行状态能够满足使用需求。

2.根据权利要求1所述的一种用于医用超低温保存箱的功率控制方法，其特征在于，当冰箱运行特征参数达到预设的变化阈值时，变频压缩机的转速进行阶跃调整，包括：

当冰箱运行特征参数达到预设第一变化阈值时，控制变频压缩机以第二转速继续运行，所述第二转速大于第一转速；

当冰箱运行特征参数达到预设第二变化阈值时，控制变频压缩机以第三转速继续运行，所述第三转速大于第二转速；

以此类推，直至冰箱运行特征参数达到预设需求阈值时，控制变频压缩机以最高转速继续运行。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于医用超低温保存箱的功率控制方法，其特征在于，所述变频压缩机进入平稳运行状态，此时控制控制变频压缩机以满足冰箱温度阈值对应转速运行，包括：

在所述变频压缩机进入平稳运行状态后，持续监测冰箱运行特征参数，当冰箱运行特征参数产生变化时，控制所述变频压缩机的转速使冰箱运行特征参数能够恢复变化前的稳定状态。

4.根据权利要求3所述的一种用于医用超低温保存箱的功率控制方法，其特征在于，所述冰箱运行特征参数为冰箱内部温度、运行时间、电流值或者功率值中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的一种用于医用超低温保存箱的功率控制方法，其特征在于，控制所述变频压缩机的转速使冰箱运行特征参数能够恢复变化前的稳定状态，包括：

当冰箱内部温度上升后，控制所述变频压缩机以最大转速运行直至冰箱内部温度恢复至升高前状态；

调整所述变频压缩机转速至满足冰箱温度阈值对应转速运行。

6.一种医用超低温保存箱的制冷系统，其特征在于，用于实现如权利要求1-5中任意一项所述用于医用超低温保存箱的功率控制方法，其特征在于，系统包括：

高温压缩制冷循环结构和低温压缩制冷循环结构，二者同时工作，所述高温压缩制冷循环结构和低温压缩制冷循环结构共用蒸发冷凝器；

所述高温压缩制冷循环结构包括高温压缩机、冷凝器、第一毛细管和蒸发冷凝器，所述第一毛细管与蒸发冷凝器连接；

所述低温压缩制冷循环结构包括低温压缩机、蒸发盘管、第二毛细管和蒸发冷凝器，所述第二毛细管与蒸发冷凝器入口连接；

所述高温压缩机与低温压缩机均通过PLC同步控制。

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