CN114087170A - 一种变频热泵压缩机频率的控制方法及其控制模块 - Google Patents

Abstract

一种变频热泵压缩机频率的控制方法及其控制模块，包括如下步骤：S1：获取日照强度We和外部环境检测温度Tao并进行修正得到修正外部环境温度T，确认压缩机频率的上限值F_{max 1}；S2：根据输入电压Vac确认压缩机频率的上限值F_{max 2}；S3：设定运行模式为制冷水模式或制热水模式，获取水箱温度Tw、所设定运行模式下的设定温度Ts，根据所设定的运行模式以及水箱温度Tw、设定温度Ts计算水箱温度Tw与设定温度Ts的温差P_n；S4：根据温差P_n判断压缩机是否有能力需求，在压缩机有能力需求并启动后，根据修正外部环境温度T、运行模式以及温差P_n确认压缩机频率F_m的控制方式。本发明在进行外部环境温度修正时考虑日照强度的影响，改善压缩机运行不稳以及用户体验较差的问题。

Description

一种变频热泵压缩机频率的控制方法及其控制模块

技术领域

本发明涉及空气源热泵采暖技术，具体涉及一种变频热泵压缩机频率的控制方法及其控制模块。

背景技术

随着煤改电项目的推进，空气热泵采暖在北方被广泛推广，其中，变频空气热泵因其变频压缩机频率可控，直接影响能效以及室内舒适度，应用在北方低温环境中具有运行范围广、效率高的优点。目前，变频热泵压缩机的运行频率是根据室外环境、设定温度以及实际温度差值来分档控制的，即根据设定温度与实际出水温度的温差变化，采用模糊控制规则确定压缩机频率的时间变化率，并且根据压缩机高压、低压以及压缩机排气温度修正压缩机运行频率，另外，在实际运行过程中，压缩机频率还受输入电压、外部环境温度影响，现有的控制方法未综合考虑到上述因素，存在如下缺陷：其一，输入电压修正不够精确，影响压缩机的寿命，例如，当输入电压过低且压缩机频率未做合理限制时，过高的压缩机频率会导致压缩机功率增大，进而导致压缩机电流过大，进而使压缩机退磁，影响压缩机使用寿命；其二，在检测外部环境温度时未考虑存在日照影响，仅依靠传感器测温，当检测温度偏高时，导致启动频率过大，出现排气压力过高保护保护，而使压缩机保护停机；其三，过低的压缩机频率限制会导致压缩机功率偏低，影响用户使用效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种提高压缩机稳定性的变频热泵压缩机频率的控制方法及其控制模块。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种变频热泵压缩机频率的控制方法，包括如下步骤，

步骤S1：获取日照强度We和外部环境检测温度Tao，根据日照强度We和外部环境检测温度Tao得到修正外部环境温度T，确认压缩机频率的上限值F_max1；

步骤S2：根据输入电压Vac确认压缩机频率的上限值F_max2，根据上限值F_max1和上限值F_max2确认最小运行上限频率F_maxm；

步骤S3：设定运行模式为制冷水模式或制热水模式，获取水箱温度Tw以及所设定运行模式下的设定温度Ts，根据水箱温度Tw、设定温度Ts计算水箱温度Tw与设定温度Ts的温差P_n；

步骤S4：根据温差P_n判断压缩机是否有能力需求，在压缩机有能力需求并启动后，根据修正外部环境温度T、运行模式、最小运行上限频率F_maxm以及温差P_n确认压缩机频率F_m的控制方式。

进一步，在步骤S1中，修正外部环境温度T的公式为：

T＝Tao+ΔT，其中ΔT＝2/900*We+1/9；

根据修正外部环境温度T确认压缩机频率的上限值F_max1的过程为，

当T＜T1，F_max1＝0；

当T1≤T≤T2，

当T2≤T≤T3，F_{max 1}＝F_max；

当T3≤T≤T4，

当T>T4℃：F_max1＝0；

其中，T1、T2、T3、T4为温度值，F_max为压缩机运行最大频率，F_min为压缩机运行最小频率。

进一步，在步骤S2中，根据输入电压Vac确认压缩机频率的上限值F_max2的过程为：

当Vac＜V*D1，F_max2＝0；

当V*D1≤Vac<V*D2，

当V*D2＜Vac＜V*D3，F_max2＝F_max；

当V*D3≤Vac<V*D4，

当Vac>V*D4，F_max2＝0；

其中，V为标准输入电压，D1、D2、D3、D4为百分比，F_max为压缩机运行最大频率，F_min为压缩机运行最小频率。

进一步，在步骤S4中，制热水模式下且温差P_n＞-A2，或在制冷水模式且温差P_n＜A2，判断压缩机无能力需求，压缩机频率F_m＝0，此时压缩机不启动；

在制热水模式下且温差P_n≤-A2时，或在制冷水模式下且温差P_n≥A2时，判断压缩机有能力需求被启动，在压缩机被启动后，周期性检测计算温差P_n；

在制热水模式下且温差P_n＜-A3时，或在制冷水模式下且温差P_n＞A3时，压缩机频率F_m按目标蒸发压力调节控制，所述目标蒸发压力根据下调后的修正温度T’所对应的冷媒饱和压力确定，其中T’＝T-Δt，Δt为下调值；

当制热水模式且温差P_n∈[-A3,A1]或是制冷水模式且温差P_n∈(-A1,A3]时，压缩机的频率由按目标蒸发压力调节切换为增量式PID调节，其中-A3、A1为温度值。

进一步，在步骤S4中，压缩机启动后，按目标蒸发压力调节控制压缩机的频率的过程为：

在制热水模式下，压缩机频率F_m按照当前检测压力LP以及制热目标蒸发压力LP_h调节，当LP＞LP_h时，压缩机频率F_m则以ΔF/s的速度加载，当LP_h-ΔLP_h≤LP≤LP_h时，压缩机频率F_m维持当前转速，当LP＜LP_h-ΔLP_h时，压缩机频率F_m以ΔF/s的速度减载；

在制冷水模式下，压缩机频率F_m按照当前检测压力LP以及制冷目标蒸发压力LP_c调节，当LP＞LP_c时，压缩机频率F_m则以ΔF/s的速度加载，当LP_c-ΔLP_c≤LP≤LP_c，压缩机频率F_m维持当前转速，当LP＜LP_h-ΔLP_c，压缩机频率F_m以ΔF/s的速度减载；其中，ΔLP_h以及ΔLP_c为压力值。

进一步，：在制热水模式下且压缩机刚开始运行时，当LP_h-0.1≤LP≤LP_h或LP＜LP_h-0.1时，压缩机频率F_m以最小频率F_min运行时间t后再按照制热目标蒸发压力LP_h调节控制压缩机的频率；

或在制冷水模式下且压缩机刚开始运行时，当LP_c-0.6≤LP≤LP_c或LP＜LP_h-0.1时，压缩机频率F_m以最小频率F_min运行时间t后再按照制冷目标蒸发压力LP_c调节控制压缩机的频率；其中，F_min为压缩机运行最小频率。

进一步，在步骤S4中，在压缩机启动后，在制冷水模式且当温差P_n∈(-A1，A3]时，或制热水模式且当温差P_n∈[-A3,A1]时，压缩机频率F_m按照增量式PID调节，并周期性检测计算温差P_n；所述增量式PID调节以温差P_n作为控制参数，压缩机频率F_m作为控制量并且作为温度调节的指示频率，其调节公式为；

F_m＝Kp*P_n+Ki*∑P_n+Kd*D_n+F₀；

△F＝F_m–F_m-1＝Ki*P_n+Kp*D_n+Kd(D_n-D_n-1)；

其中，Kp*P_n为比例项；Ki*∑P_n为积分项；Kd*D_n为微分项；F₀为调节初始频率；D_n为检测周期温差的差值；D_n-1为上一检测周期温差的差值，且初次为0。

进一步，在步骤S4中，在制热水模式下且温差P_n∈(A1,A2]时，压缩机频率F_m以ΔF/s的速度减载；在制冷水模式下且当温差P_n∈(-A2,-A1]时，压缩机频率F_m以ΔF/s的速度减载；在压缩机频率F_m以ΔF/s的速度减载调整期间，在制热水模式且温差P_n>A2或制冷水模式且温差P_n<-A2，压缩机频率F_m＝0；其中，A1、A2为温度值。

进一步，在确认压缩机频率的上限值F_max1的过程中，We∈[0,2000]W/㎡，T1∈[-25,-27]℃，T2∈[-12,-16]℃，T3∈[40,45]℃，T4∈[53，55]℃，F_max∈[60,120]Hz，F_min∈[0,40]Hz；

在确认压缩机频率的上限值F_max2中，V＝220V或380V，D1∈[60％,80％]，D2∈[85％,95％]，D3∈[105％,115％],D4∈[120％,140％]，F_max∈[60,120]Hz，F_min∈[0,40]Hz；

按目标蒸发压力调节控制压缩机的频率中，下调值Δt∈[6,10],ΔLP_h∈[0.1,0.6]，ΔLP_c∈[0.1,0.6]，F_maxm为F_max1和F_max2中的最小值，作为压缩机频率F_m的上限；

在增量式PID调节过程中，在制热水模式中，Kp∈[2.5,4.5]；在制冷水模式中，Kp∈[3,5]；Ki∈[0.5,2]；Kd∈[0.5,2]；压缩机频率F_m的调整值ΔF的单次最大调整频率为10H，其中，比例项Kp*P_n单次最大调整为6Hz，积分项Ki*∑P_n单次最大调整4Hz，微分项Kd*D_n单次最大调整为2Hz；

在减载过程中，A1∈[1,2]，A2∈[2,3]，A3∈[3,4]，ΔF∈[1,5]Hz。

一种变频热泵压缩机的控制模块，包括用于执行如上所述控制方法的外部温度修正模块、输入电压修正模块、模式及能力需求模块和压缩机频率控制模块；

所述外部温度修正模块用于根据日照强度We以及外部环境检测温度Tao得到修正外部环境温度T，并根据修正外部环境温度T确认压缩机频率F_m的上限值F_max1；

所述输入电压修正模块在检测到输入电压值Vac后确认压缩机频率F_m的上限值F_max2；

所述模式及能力需求模块用于设置运行模式和设定温度Ts，在所确认的运行模式下，根据所获取的水箱温度Tw与设定温度Ts之间的温差P_n判断压缩机是否有能力需求，并在有能力需求时启动压缩机；

所述压缩机频率控制模块根据上限值F_max1和上限值F_max2确认最小运行上限频率F_maxm，并且根据设定的运行模式以及温差P_n对压缩机频率F_m进行调节与控制。

本发明的一种变频热泵压缩机频率的控制方法及其控制模块，进行输入电压修正，有效改善压缩机频率高导致压缩机运行不稳定的问题，另外，根据修正外部环境温度T、运行模式、最小运行上限频率F_maxm以及温差P_n确认压缩机频率F_m的控制方式，对压缩机频率进行精确调整，能够确保压缩机稳定、可靠运转，降低压缩机被频繁启动。

此外，通过进行外部环境温度修正，防止因检测到的温度过高而导致压缩机启动频率过高，避免过高的启动频率触发排气压力保护而使压缩机停机。

附图说明

图1是本发明一种变频热泵压缩机频率的控制方法的示意图；

图2是本发明一种变频热泵压缩机频率的控制流程图；

图3是本发明一种变频热泵系统的示意图。

具体实施方式

以下结合附图1至3给出的实施例，进一步说明本发明的一种变频热泵压缩机频率的控制方法及其控制模块的具体实施方式。本发明的一种变频热泵压缩机频率的控制方法及其控制模块不限于以下实施例的描述。

一种变频热泵压缩机频率的控制方法，包括如下步骤：

步骤S1：获取日照强度We和外部环境检测温度Tao，根据日照强度We和外部环境检测温度Tao得到修正外部环境温度T，确认压缩机频率的上限值F_max1；

步骤S2：根据输入电压Vac确认压缩机频率的上限值F_max2，根据上限值F_max1和上限值F_max2确认最小运行上限频率F_maxm；

步骤S3：设定运行模式为制冷水模式或制热水模式，获取水箱温度Tw以及所设定运行模式下的设定温度Ts，根据水箱温度Tw、设定温度Ts计算水箱温度Tw与设定温度Ts的温差P_n；

步骤S4：根据温差P_n判断压缩机是否有能力需求，在压缩机有能力需求并启动后，根据修正外部环境温度T、运行模式、最小运行上限频率F_maxm以及温差P_n确认压缩机频率F_m的控制方式。

本发明的一种变频热泵压缩机频率的控制方法，进行输入电压修正，有效改善压缩机频率高导致压缩机运行不稳定的问题。另外，根据修正外部环境温度T、运行模式、最小运行上限频率F_maxm以及温差P_n确认压缩机频率F_m的控制方式，对压缩机频率进行精确调整，能够确保压缩机稳定、可靠运转，降低压缩机被频繁启动。

结合图1-3提供一种具体的变频热泵压缩机频率的控制方法，包括如下内容：

步骤S1：获取日照强度We和外部环境检测温度Tao，根据日照强度We和外部环境检测温度Tao得到修正外部环境温度T，确认压缩机频率的上限值F_max1，通过对外部环境检测温度Tao进行修正，防止因未考虑日照强度We的情况，直接参考外部环境检测温度Tao而导致压缩机启动频率过高，避免过高的启动频率触发排气压力保护而使压缩机停机。

具体过程为，修正外部环境温度T的公式为：T＝Tao+ΔT，其中ΔT＝2/900*We+1/9,We∈[0,2000]W/㎡。

根据修正外部环境温度T确认压缩机频率的上限值F_max1的过程为，

当T＜T1，F_max1＝0；

当T1≤T≤T2，

当T2≤T≤T3，F_{max 1}＝F_max；

当T3≤T≤T4，

当T>T4℃：F_max1＝0；

其中，T1、T2、T3和T4属于温度值，T1∈[-25,-27]℃，T2∈[-12，-16]℃，T3∈[40,45]℃，T4∈[53,55]℃，F_max是压缩机未做限制时的最大频率，F_max∈[60,120]Hz，F_min是压缩机的最小频率，F_min∈[0,40]Hz。

步骤S2：根据输入电压Vac确认压缩机频率的上限值F_max2，通过修正输入电压，防止输入电压过低，压缩机频率高导致压缩机运行不稳定。

根据输入电压Vac确认压缩机频率的上限值F_max2的过程为：

当Vac＜V*D1，F_max2＝0；

当V*D1≤Vac<V*D2，

当V*D2＜Vac＜V*D3，F_max2＝F_max；

当V*D3≤Vac<V*D4，

当Vac>V*D4，F_max2＝0；

其中，V为标准输入电压，V为220V或者380V，D1∈[60％,80％]，D2∈[85％,95％]，D3∈[105％,115％],D4∈[120％,140％]，F_max是压缩机未做限制时的最大频率，F_max∈[60,120]Hz，F_min是压缩机的最小频率，F_min∈[0,40]Hz；根据上限值F_max1和上限值F_max2确认最小运行上限频率F_maxm，F_maxm选取F_max1和F_max2的最小值。

步骤S3：设定运行模式为制冷水模式或制热水模式，获取水箱温度Tw以及所设定运行模式下的设定温度Ts，根据水箱温度Tw、设定温度Ts，计算得出水箱温度Tw与设定温度Ts之间的温差P_n，即为温差P_n＝水箱温度Tw－设定温度Ts。

步骤S4：根据温差P_n判断压缩机是否有能力需求，在压缩机有能力需求并启动后，根据修正外部环境温度T、运行模式、最小运行上限频率F_maxm以及温差P_n确认压缩机频率F_m的控制方式。

其具体判断及调整过程分为无能力需求和有能力需求，其中，

第一种：压缩机无能力需求，压缩机频率F_m＝0。

在制冷水模式且温差P_n＜A2或制热水模式下且温差P_n＞-A2，判断压缩机无能力需求，压缩机频率F_m＝0，即压缩机目标频率为0，此时压缩机不启动，其中A1∈[1,2]℃，A2∈[2,3]℃,A3∈[3,4]℃。

第二种：在制冷水模式下且温差P_n≥A2时，或在制热水模式下且温差P_n≤-A2时，压缩机有能力需求并启动，压缩机频率F_m的调整又分为三种。

在制冷水模式,温差P_n≥A2或制热水模式,温差P_n≤-A2时，判断压缩机有能力需求，启动后的压缩机进行周期性检测计算温差P_n，优选一个周期为20s，被启动后的压缩机频率F_m根据温差P_n进行调整。

第1种压缩机频率F_m的调整方式

在制热水模式下且温差P_n＜-A3时，或在制冷水模式下且温差P_n＞A3时，A3∈[3,4]℃，-A3∈[-4,-3]℃，压缩机频率F_m按目标蒸发压力调节控制压缩机的频率，所述目标蒸发压力根据下调后的修正温度T’所对应的冷媒饱和压力确定，下调后的修正温度T’为修正外部环境温度T与下调值Δt的差值，其中冷媒饱和压力与温度存在对应关系，可根据相关饱和压力与温度的对照表查表获得，例如R410a冷媒压力上限为4.2Mpa，Δt∈[6,10]，其中，优选Δt＝8℃，此时目标蒸发压力根据下调后的修正温度T’＝T-8℃所对应的冷媒饱和压力确定，冷媒饱和压力为蒸发压力或冷凝压力，按目标蒸发压力调节控制压缩机的频率的过程为：

在制热水模式下，压缩机频率F_m按照当前检测蒸发压力LP以及制热目标蒸发压力LP_h调节，当LP＞LP_h时，压缩机频率F_m则以ΔF/s的速度加载，当LP_h-ΔLP_h≤LP≤LP_h时，压缩机频率F_m维持当前转速，当LP＜LP_h-ΔLP_h时，压缩机频率F_m以ΔF/s的速度减载，其中，LP_h∈[1,5]bar，ΔLP_h为压力值，ΔLP_h∈[0.1,0.6]，ΔF∈[1,5]Hz，F_min∈[0,40]Hz，F_m∈[0,F_maxm]，F_maxm选取F_max1和F_max2中的最小值；优选的，在制热水模式下且压缩机刚开始运行时，当LP_h-0.1≤LP≤LP_h或LP＜LP_h-0.1时，压缩机频率F_m以最小频率F_min运行时间t后再按照制热目标蒸发压力LP_h调节控制压缩机的频率，时间t优选为30s。

在制冷水模式下，压缩机频率F_m按照当前检测蒸发压力LP以及制冷目标蒸发压力LP_c调节，当LP＞LP_c时，压缩机频率F_m则以ΔF/s的速度加载，当LP_c-ΔLP_c≤LP≤LP_c，压缩机频率F_m维持当前转速，当LP＜LP_c-ΔLP_c，压缩机频率F_m以ΔF/s的速度减载，其中，LP_c∈[1,8]bar，ΔLP_c∈[0.1，0.6]，ΔF∈[1,5]Hz，F_min∈[0,40]Hz，F_m∈[0，F_maxm]，F_maxm选取F_max1和F_max2中的最小值,。优选的，在制冷水模式下且压缩机刚开始运行时，当LP_c-0.6≤LP≤LP_c或LP＜LP_c-0.1时，压缩机频率F_m以最小频率F_min运行时间t后，再按照制冷目标蒸发压力LP_c调节控制压缩机的频率,时间t优选为30s。

每间隔20s检测计算一次温差P_n，在制热水模式下且温差P_n∈[-A3,A1]时，或在制冷水模式下且温差P_n∈(-A1,A3]时，压缩机的频率由按目标蒸发压力调节切换为增量式PID调节，其中，A1∈[1,2]，A3∈[3,4]，所述增量式PID调节以温差P_n作为控制参数，压缩机频率F_m作为控制量并且作为温度调节的指示频率，其调节公式为；

F_m＝Kp*P_n+Ki*∑P_n+Kd*D_n+F₀；

△F＝F_m–F_m-1＝Ki*P_n+Kp*D_n+Kd(D_n-D_n-1)；

其中，Kp*P_n为比例项，在制热水模式中，Kp∈[2.5,4.5]，在制冷水模式中，Kp∈[3,5]；

Ki*∑P_n为积分项，Ki∈[0.5,2]；Kd*D_n为微分项，Kd∈[0.5,2]；F₀为调节初始频率；D_n为检测周期温差的差值；D_n-1为上一检测周期温差的差值，且初次为0。

优选的，在增量式PID调节过程中，压缩机频率F_m的调整值ΔF的单次最大调整频率为10Hz，其中，比例项Kp*P_n单次最大调整为6Hz，积分项Ki*∑P_n单次最大调整4Hz，微分项Kd*D_n单次最大调整为2Hz。

在进行增量式PID调节期间，每隔20s检测计算温差P_n，制热水模式下，当温差P_n∈(A1,A2]时，或制冷水模式下，当温差P_n∈(-A2,-A1]时，压缩机频率F_m以ΔF/s的速度减载，其中，A1∈[1,2],A2∈[2,3],ΔF∈[1,5]Hz。

在压缩机频率F_m以ΔF/s的速度减载期间，每隔20s检测计算温差P_n，在制热水模式下，温差P_n＞A2，或制冷水模式下,温差P_n<-A2，其中，A2∈[2,3],压缩机频率F_m＝0Hz。

第2种压缩机频率F_m的调节方式

制热水模式，压缩机启动后，当温差P_n∈[-A3,A1]时，压缩机的频率按增量式PID调节，其调节公式及过程与第1种压缩机频率F_m的调节方式中的增量式PID调节相同，在增量式PID调节期间，每隔20s检测计算温差P_n，当温差P_n∈(A1,A2]时，压缩机频率F_m以ΔF/s的速度减载。在压缩机频率F_m以ΔF/s的速度减载调整期间，每隔20s检测计算温差P_n，当温差P_n＞A2，A2∈[2,3]，压缩机F_m＝0。

制冷水模式下，压缩机启动后，当温差P_n∈(-A1,A3]时，压缩机的频率按增量式PID调节，其调节公式及过程与第1种压缩机频率F_m的调节方式中的增量式PID调节相同，在增量式PID调节期间也每隔20s检测计算温差P_n，当温差P_n∈(-A2,-A1]时，压缩机频率F_m以ΔF/s的速度减载。在压缩机频率F_m以ΔF/s的速度减载调整期间，每隔20s检测计算温差P_n，当温差P_n<-A2时，A2∈[2,3]，压缩机F_m＝0。

第3种压缩机频率F_m的调节方式

制热水模式下，压缩机启动后，例如在压缩机频率F_m按目标蒸发压力调节控制期间检测温差P_n，当温差P_n∈(A1，A2]时，压缩机能力过高，压缩机频率F_m以ΔF/s的速度减载，其中，A1∈[1,2],A2∈[2,3],ΔF∈[1,5]Hz。

制冷水模式下，压缩机启动后，例如在压缩机频率F_m按目标蒸发压力调节控制期间检测温差P_n，当温差P_n∈(-A2,-A1]时，压缩机能力过高，压缩机频率F_m以ΔF/s的速度减载，其中，A1∈[1,2]，A2∈[2,3],ΔF∈[1,5]Hz。

在压缩机频率F_m以ΔF/s的速度减载调整期间，每隔20s检测计算温差P_n在，制热水模式且温差P_n>A2或制冷水模式且温差P_n<-A2，压缩机频率F_m＝0，A2∈[2,3]。

需要说明的是，在压缩机启动后，不再进行压缩机能力需求判断，即压缩机保持启动状态，压缩机按照温差P_n所处区间进行调频运行。

一种变频热泵压缩机的频率控制模块，包括输入电压修正模块、模式及能力需求模块、压缩机频率控制模块和外部温度修正模块，所述外部温度修正模块根据日照强度We对所获取的外部环境检测温度Tao进行修正得到修正外部环境温度T，并根据确认压缩机频率F_m的上限值F_max1；所述输入电压修正模块在检测到输入电压值Vac后确认压缩机频率F_m的上限值F_max2；所述模式及能力需求模块用于设置运行模式和设定温度Ts，在所确认的运行模式下，根据所获取的水箱温度Tw与设定温度Ts之间的温差P_n判断压缩机是否有能力需求，并在有能力需求时启动压缩机；所述压缩机频率控制模块根据上限值F_max1和上限值F_max2确认最小运行上限频率F_maxm，并且根据设定的运行模式以及温差P_n对压缩机频率F_m进行调节与控制。所述控制模块为处理器，用于执行本发明的变频热泵压缩机频率的控制方法。

一种变频热泵系统，包括压缩机、水箱、主控板以及连接在主控板上的传感器和线控器，所述主控板设有上述的频率控制模块，主控板通过传感器和线控器获取温度数据和运行模式数据，并在获取数据后按照上述的控制方法对压缩机的频率进行调节控制，其中主控板优选为单片机。

优选的，所述传感器包括室外光照强度传感器、外部环境传感器和水箱温度传感器，所述室外光照强度传感器用于获取日照强度We，外部环境传感器用于获取外部环境检测温度Tao，水箱温度传感器用于获取水箱温度Tw。所述线控器通过通讯线与主控板连接，所述线控器用于设置运行模式和设定温度Ts，运行模式包括制冷水模式和制热水模式两种。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种变频热泵压缩机频率的控制方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤S1：获取日照强度We和外部环境检测温度Tao，根据日照强度We和外部环境检测温度Tao得到修正外部环境温度T，确认压缩机频率的上限值F_max1；

步骤S2：根据输入电压Vac确认压缩机频率的上限值F_max2，根据上限值F_max1和上限值F_max2确认最小运行上限频率F_maxm；

步骤S3：设定运行模式为制冷水模式或制热水模式，获取水箱温度Tw以及所设定运行模式下的设定温度Ts，根据水箱温度Tw、设定温度Ts计算水箱温度Tw与设定温度Ts的温差P_n；

步骤S4：根据温差P_n判断压缩机是否有能力需求，在压缩机有能力需求并启动后，根据修正外部环境温度T、运行模式、最小运行上限频率F_maxm以及温差P_n确认压缩机频率F_m的控制方式。

2.根据权利要求1所述的一种变频热泵压缩机频率的控制方法，其特征在于：在步骤S1中，修正外部环境温度T的公式为：

T＝Tao+ΔT，其中ΔT＝2/900*We+1/9；

根据修正外部环境温度T确认压缩机频率的上限值F_max1的过程为，

当T＜T1，F_max1＝0；

当T1≤T≤T2，

当T2≤T≤T3，F_max1＝F_max；

当T3≤T≤T4，

当T>T4℃：F_max1＝0；

其中，T1、T2、T3、T4为温度值，F_max为压缩机运行最大频率，F_min为压缩机运行最小频率。

3.根据权利要求1所述的一种变频热泵压缩机频率的控制方法，其特征在于：在步骤S2中，根据输入电压Vac确认压缩机频率的上限值F_max2的过程为：

当Vac＜V*D1，F_max2＝0；

当V*D1≤Vac<V*D2，

当V*D2＜Vac＜V*D3，F_max2＝F_max；

当V*D3≤Vac<V*D4，

当Vac>V*D4，F_max2＝0；

其中，V为标准输入电压，D1、D2、D3、D4为百分比，F_max为压缩机运行最大频率，F_min为压缩机运行最小频率。

4.根据权利要求1所述的一种变频热泵压缩机频率的控制方法，其特征在于：在步骤S4中，制热水模式下且温差P_n＞-A2，或在制冷水模式且温差P_n＜A2，判断压缩机无能力需求，压缩机频率F_m＝0，此时压缩机不启动；

在制热水模式下且温差P_n≤-A2时，或在制冷水模式下且温差P_n≥A2时，判断压缩机有能力需求被启动，在压缩机被启动后，周期性检测计算温差P_n；

在制热水模式下且温差P_n＜-A3时，或在制冷水模式下且温差P_n＞A3时，压缩机频率F_m按目标蒸发压力调节控制，所述目标蒸发压力根据下调后的修正温度T’所对应的冷媒饱和压力确定，其中T’＝T-Δt，Δt为下调值；

当制热水模式且温差P_n∈[-A3,A1]或是制冷水模式且温差P_n∈(-A1,A3]时，压缩机的频率由按目标蒸发压力调节切换为增量式PID调节，其中-A3、A1为温度值。

5.根据权利要求4所述的一种变频热泵压缩机频率的控制方法，其特征在于：在步骤S4中，压缩机启动后，按目标蒸发压力调节控制压缩机的频率的过程为：

在制热水模式下，压缩机频率F_m按照当前检测压力LP以及制热目标蒸发压力LP_h调节，当LP＞LP_h时，压缩机频率F_m则以ΔF/s的速度加载，当LP_h-ΔLP_h≤LP≤LP_h时，压缩机频率F_m维持当前转速，当LP＜LP_h-ΔLP_h时，压缩机频率F_m以ΔF/s的速度减载；

在制冷水模式下，压缩机频率F_m按照当前检测压力LP以及制冷目标蒸发压力LP_c调节，当LP＞LP_c时，压缩机频率F_m则以ΔF/s的速度加载，当LP_c-ΔLP_c≤LP≤LP_c，压缩机频率F_m维持当前转速，当LP＜LP_h-ΔLP_c，压缩机频率F_m以ΔF/s的速度减载；其中，ΔLP_h以及ΔLP_c为压力值。

6.根据权利要求5所述的一种变频热泵压缩机频率的控制方法，其特征在于：在制热水模式下且压缩机刚开始运行时，当LP_h-0.1≤LP≤LP_h或LP＜LP_h-0.1时，压缩机频率F_m以最小频率F_min运行时间t后再按照制热目标蒸发压力LP_h调节控制压缩机的频率；

或在制冷水模式下且压缩机刚开始运行时，当LP_c-0.6≤LP≤LP_c或LP＜LP_h-0.1时，压缩机频率F_m以最小频率F_min运行时间t后再按照制冷目标蒸发压力LP_c调节控制压缩机的频率；其中，F_min为压缩机运行最小频率。

7.根据权利要求4所述的一种变频热泵压缩机频率的控制方法，其特征在于：在步骤S4中，在压缩机启动后，在制冷水模式且当温差P_n∈(-A1，A3]时，或制热水模式且当温差P_n∈[-A3,A1]时，压缩机频率F_m按照增量式PID调节，并周期性检测计算温差P_n；所述增量式PID调节以温差P_n作为控制参数，压缩机频率F_m作为控制量并且作为温度调节的指示频率，其调节公式为；

F_m＝Kp*P_n+Ki*∑P_n+Kd*D_n+F₀；

△F＝F_m–F_m-1＝Ki*P_n+Kp*D_n+Kd(D_n-D_n-1)；

其中，Kp*P_n为比例项；Ki*∑P_n为积分项；Kd*D_n为微分项；F₀为调节初始频率；D_n为检测周期温差的差值；D_n-1为上一检测周期温差的差值，且初次为0。

8.根据权利要求7所述的一种变频热泵压缩机频率的控制方法，其特征在于：在步骤S4中，在制热水模式下且温差P_n∈(A1,A2]时，压缩机频率F_m以ΔF/s的速度减载；在制冷水模式下且当温差P_n∈(-A2,-A1]时，压缩机频率F_m以ΔF/s的速度减载；在压缩机频率F_m以ΔF/s的速度减载调整期间，在制热水模式且温差P_n>A2或制冷水模式且温差P_n<-A2，压缩机频率F_m＝0；其中，A1、A2为温度值。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种变频热泵压缩机频率的控制方法，其特征在于：

在确认压缩机频率的上限值F_max1的过程中，We∈[0,2000]W/㎡，T1∈[-25,-27]℃，T2∈[-12,-16]℃，T3∈[40,45]℃，T4∈[53，55]℃，F_max∈[60,120]Hz，F_min∈[0,40]Hz；

在确认压缩机频率的上限值F_max2中，V＝220V或380V，D1∈[60％,80％]，D2∈[85％,95％]，D3∈[105％,115％],D4∈[120％,140％]，F_max∈[60,120]Hz，F_min∈[0,40]Hz；

按目标蒸发压力调节控制压缩机的频率中，下调值Δt∈[6,10],ΔLP_h∈[0.1,0.6]，ΔLP_c∈[0.1,0.6]，F_maxm为F_max1和F_max2中的最小值，作为压缩机频率F_m的上限；

在增量式PID调节过程中，在制热水模式中，Kp∈[2.5,4.5]；在制冷水模式中，Kp∈[3,5]；Ki∈[0.5,2]；Kd∈[0.5,2]；压缩机频率F_m的调整值ΔF的单次最大调整频率为10H，其中，比例项Kp*P_n单次最大调整为6Hz，积分项Ki*∑P_n单次最大调整4Hz，微分项Kd*D_n单次最大调整为2Hz；

在减载过程中，A1∈[1,2]，A2∈[2,3]，A3∈[3,4]，ΔF∈[1,5]Hz。

10.一种变频热泵压缩机的控制模块，其特征在于：包括用于执行如权利要求1-9任一项所述控制方法的外部温度修正模块、输入电压修正模块、模式及能力需求模块和压缩机频率控制模块；

所述外部温度修正模块用于根据日照强度We以及外部环境检测温度Tao得到修正外部环境温度T，并根据修正外部环境温度T确认压缩机频率F_m的上限值F_max1；

所述输入电压修正模块在检测到输入电压值Vac后确认压缩机频率F_m的上限值F_max2；

所述模式及能力需求模块用于设置运行模式和设定温度Ts，在所确认的运行模式下，根据所获取的水箱温度Tw与设定温度Ts之间的温差P_n判断压缩机是否有能力需求，并在有能力需求时启动压缩机；

所述压缩机频率控制模块根据上限值F_max1和上限值F_max2确认最小运行上限频率F_maxm，并且根据设定的运行模式以及温差P_n对压缩机频率F_m进行调节与控制。

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