CN117804812A - 用于超低温冷柜的冷冻性能检测方法及超低温冷柜 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于超低温冷柜的冷冻性能检测方法及超低温冷柜，涉及制冷技术领域；所述方法包括：确定当前检测周期的一级压缩机的第一制冷功率和二级压缩机的第二制冷功率；在当前检测周期的多个时刻，获取第一温度数据，以及第二温度数据；确定第一关系函数和第二关系函数；确定超低温冷柜的冷冻性能评分；确定第一制冷功率和第二制冷功率的调节幅度；确定第一目标制冷功率和第二目标制冷功率；在下一个检测周期开始时，将一级压缩机的制冷功率设置为所述第一目标制冷功率，并将二级压缩机的制冷功率设置为所述第二目标制冷功率。根据本发明，可评估超低温冷柜的冷冻性能，精细调节制冷功率，可在提升冷冻性能的基础上，减少能源消耗。

Description

用于超低温冷柜的冷冻性能检测方法及超低温冷柜

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种用于超低温冷柜的冷冻性能检测方法及超低温冷柜。

背景技术

在相关技术中，超低温冷柜的冷冻性能难以进行评估，超低温冷柜在实现超低温制冷的情况下，可能存在制冷功率过高，导致能源浪费和能耗成本过多的问题。在难以准确评估超低温冷柜的冷冻性能的情况下，也难以确定是否能够降低能耗，也难以确定在降低能耗后是否能够使超低温冷柜的柜体内维持超低温。

发明内容

本发明提供一种用于超低温冷柜的冷冻性能检测方法及超低温冷柜，能够解决超低温冷柜的冷冻性能难以进行评估的技术问题。

根据本发明的第一方面，提供一种用于超低温冷柜的冷冻性能检测方法,包括：

确定当前检测周期的一级压缩机的第一制冷功率和二级压缩机的第二制冷功率，其中，所述一级压缩机用于对中间热交换器进行冷却，所述二级压缩机用于对超低温冷柜的柜体内的空间进行冷却，并将热量传导至所述中间热交换器；

在当前检测周期的多个时刻，分别获取第一温度传感器检测到的第一温度数据，以及第二温度传感器检测到的第二温度数据，其中，所述第一温度传感器用于检测中间热交换器内的第一温度数据，所述第二温度传感器用于检测超低温冷柜的柜体内的第二温度数据；

根据所述第一温度数据、所述第二温度数据和所述第一制冷功率，确定第一制冷功率与中间热交换器的第一温度数据之间的第一关系函数；

根据所述第一温度数据、所述第二温度数据和所述第二制冷功率，确定第二制冷功率与所述超低温冷柜的柜体内的第二温度数据之间的第二关系函数；

根据设定的中间热交换器的第一目标温度、设定的超低温冷柜的柜体内的第二目标温度、所述第一关系函数、所述第二关系函数、所述第一制冷功率和所述第二制冷功率，确定超低温冷柜的冷冻性能评分；

根据所述超低温冷柜的冷冻性能评分，确定所述第一制冷功率和所述第二制冷功率的调节幅度；

根据所述调节幅度，确定所述第一制冷功率调节后的第一目标制冷功率，和所述第二制冷功率调节后的第二目标制冷功率；

在下一个检测周期开始时，将一级压缩机的制冷功率设置为所述第一目标制冷功率，并将二级压缩机的制冷功率设置为所述第二目标制冷功率。

根据本发明的第二方面，提供一种超低温冷柜，包括：第一温度传感器、第二温度传感器、一级压缩机、二级压缩机、中间热交换器和控制器；

所述控制器用于：

确定当前检测周期的一级压缩机的第一制冷功率和二级压缩机的第二制冷功率，其中，所述一级压缩机用于对中间热交换器进行冷却，所述二级压缩机用于对超低温冷柜的柜体内的空间进行冷却，并将热量传导至所述中间热交换器；

在当前检测周期的多个时刻，分别获取第一温度传感器检测到的第一温度数据，以及第二温度传感器检测到的第二温度数据，其中，所述第一温度传感器用于检测中间热交换器内的第一温度数据，所述第二温度传感器用于检测超低温冷柜的柜体内的第二温度数据；

根据所述第一温度数据、所述第二温度数据和所述第一制冷功率，确定第一制冷功率与中间热交换器的第一温度数据之间的第一关系函数；

根据所述第一温度数据、所述第二温度数据和所述第二制冷功率，确定第二制冷功率与所述超低温冷柜的柜体内的第二温度数据之间的第二关系函数；

根据设定的中间热交换器的第一目标温度、设定的超低温冷柜的柜体内的第二目标温度、所述第一关系函数、所述第二关系函数、所述第一制冷功率和所述第二制冷功率，确定超低温冷柜的冷冻性能评分；

根据所述超低温冷柜的冷冻性能评分，确定所述第一制冷功率和所述第二制冷功率的调节幅度；

根据所述调节幅度，确定所述第一制冷功率调节后的第一目标制冷功率，和所述第二制冷功率调节后的第二目标制冷功率；

在下一个检测周期开始时，将一级压缩机的制冷功率设置为所述第一目标制冷功率，并将二级压缩机的制冷功率设置为所述第二目标制冷功率。

技术效果：根据本发明，通过确定制冷功率和检测温度数据，可建立关系函数，精确评估超低温冷柜的冷冻性能，了解冷柜在不同条件下的工作表现。冷冻性能评分可准确评价超低温冷柜的制冷效果，并确定使超低温冷柜的柜体内保持超低温的情况下的第一目标制冷功率和第二目标制冷功率，从而可基于冷冻性能的评估实现制冷功率的调节，通过精细调节制冷功率，能有效地控制电能的使用，提高制冷系统的能效，降低能源消耗和运行成本。在确定第一关系函数时，可通过第一待定系数方程，来表示第一制冷功率与第二温度变化幅度对于第一温度变化幅度的影响，进而对第一待定系数进行求解，确定第一关系函数，从而准确地反映出第一温度变化幅度所受的多种因素的影响，以提升第一关系函数的准确性，为后续对于中间热交换器内的温度预测提供准确的数据基础。在确定第二关系函数时，可通过第二待定系数方程，来表示第二制冷功率和中间热交换器与超低温冷柜的柜体内的温度差距，对于第二温度变化幅度的影响，进而对第二待定系数进行求解，确定第二关系函数，从而准确反映出第二温度变化幅度所受的多种因素的影响，以提升第二关系函数的准确性，为后续对于超低温冷柜的柜体内的温度预测提供准确的数据基础。在确定约束条件时，可通过第一关系函数和第二关系函数，确定在第一制冷功率为第一目标制冷功率的待定值，且第二制冷功率为第二目标制冷功率的待定值的情况下，下一个检测周期的各个时刻的第一预测温度和第二预测温度，可基于第一关系函数和第二关系函数提升温度预测的准确性，为第一目标制冷功率和第二目标制冷功率的优化求解提供准确的数据基础。在确定目标函数时，可将目标函数设定为最小化预测温度与目标温度之间的差距，可更精确地控制超低温冷柜内部的温度。还可使制冷速度最大化，制冷所需时间最小化，使得制冷效率提升。从而可基于目标函数，求解第一目标制冷功率的待定值和第二目标制冷功率的待定值的最优解，使得超低温冷柜在设置为所述最优解的情况下，能够精确控制温度，并使制冷效率提升。

附图说明

图1示例性地示出根据本发明实施例的用于超低温冷柜的冷冻性能检测方法的流程示意图；

图2示例性地示出根据本发明实施例的超低温冷柜的框图。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1示例性地示出根据本发明实施例的用于超低温冷柜的冷冻性能检测方法的流程示意图，所述方法包括：

步骤S101，确定当前检测周期的一级压缩机的第一制冷功率和二级压缩机的第二制冷功率，其中，所述一级压缩机用于对中间热交换器进行冷却，所述二级压缩机用于对超低温冷柜的柜体内的空间进行冷却，并将热量传导至所述中间热交换器；

步骤S102，在当前检测周期的多个时刻，分别获取第一温度传感器检测到的第一温度数据，以及第二温度传感器检测到的第二温度数据，其中，所述第一温度传感器用于检测中间热交换器内的第一温度数据，所述第二温度传感器用于检测超低温冷柜的柜体内的第二温度数据；

步骤S103，根据所述第一温度数据、所述第二温度数据和所述第一制冷功率，确定第一制冷功率与中间热交换器的第一温度数据之间的第一关系函数；

步骤S104，根据所述第一温度数据、所述第二温度数据和所述第二制冷功率，确定第二制冷功率与所述超低温冷柜的柜体内的第二温度数据之间的第二关系函数；

步骤S105，根据设定的中间热交换器的第一目标温度、设定的超低温冷柜的柜体内的第二目标温度、所述第一关系函数、所述第二关系函数、所述第一制冷功率和所述第二制冷功率，确定超低温冷柜的冷冻性能评分；

步骤S106，根据所述超低温冷柜的冷冻性能评分，确定所述第一制冷功率和所述第二制冷功率的调节幅度；

步骤S107，根据所述调节幅度，确定所述第一制冷功率调节后的第一目标制冷功率，和所述第二制冷功率调节后的第二目标制冷功率；

步骤S108，在下一个检测周期开始时，将一级压缩机的制冷功率设置为所述第一目标制冷功率，并将二级压缩机的制冷功率设置为所述第二目标制冷功率。

根据本发明的实施例的用于超低温冷柜的冷冻性能检测方法，通过确定制冷功率和检测温度数据，可建立关系函数，精确评估超低温冷柜的冷冻性能，了解冷柜在不同条件下的工作表现。冷冻性能评分可准确评价超低温冷柜的制冷效果，并确定使超低温冷柜的柜体内保持超低温的情况下的第一目标制冷功率和第二目标制冷功率，从而可基于冷冻性能的评估实现制冷功率的调节，通过精细调节制冷功率，能有效地控制电能的使用，提高制冷系统的能效，降低能源消耗和运行成本。

根据本发明的一个实施例，在步骤S101中，每个控制周期可设定为20分钟，30分钟等，本发明对此不作限制。通过确定一级压缩机和二级压缩机的制冷功率，为后续运算提供数据基础，从而实现对冷柜内部温度的有效控制和调节。

根据本发明的一个实施例，在步骤S102中，相邻时刻之间的间隔可设定为半分钟，一分钟等，本发明对此不作限制。可在当前检测周期的每个时刻，分别获取第一温度数据和第二温度数据，可同时监测中间热交换器和冷柜内部空间的温度变化，并进行温度预测和调整。

根据本发明的一个实施例，在步骤S103中，通过分析第一温度数据、第二温度数据和第一制冷功率之间的关系，进行拟合运算构成函数形式，可了解在不同第一制冷功率下中间热交换器温度的变化情况，从而对超低温冷柜的制冷性能进行评估和优化。

根据本发明的一个实施例，步骤S103包括：根据所述第一温度数据，确定当前检测周期内多个时刻之间的中间热交换器的第一温度变化幅度；根据所述第二温度数据，确定当前检测周期内多个时刻之间的超低温冷柜的柜体内的第二温度变化幅度；根据所述第一温度变化幅度、所述第二温度变化幅度和所述第一制冷功率，确定所述第一关系函数。

根据本发明的一个实施例，通过中间热交换器的第一温度变化幅度、超低温冷柜内部温度的变化幅度以及第一制冷功率，确定第一制冷功率与中间热交换器温度之间关系的函数，即，第一关系函数。该函数可用于确定第一制冷功率对于中间热交换器温度变化的影响。

根据本发明的一个实施例，根据所述第一温度变化幅度、所述第二温度变化幅度和所述第一制冷功率，确定所述第一关系函数，包括：根据公式（1）确定第一关系函数的第一待定系数方程，

（1）

其中，为第一制冷功率，为当前检测周期内第i个时刻至第i+1个时刻 之间的第一温度变化幅度，为当前检测周期内第i个时刻至第i+1个时刻之间的 第二温度变化幅度，i≤n，n为当前检测周期内的时刻数，i和n均为正整数，、和为第 一待定系数；根据所述第一温度数据、所述第二温度数据和所述第一制冷功率，对所述第一 待定系数进行求解，获得所述第一待定系数的求解值；根据所述第一待定系数的求解值和 所述第一待定系数方程，确定所述第一关系函数。

根据本发明的一个实施例，在公式（1）中，第一温度变化幅度可受到第一制冷功率 和第二温度变化幅度的影响，第二温度变化幅度越大，则由超低温冷柜的柜体内传导至中 间热交换器的热量越多，从而阻碍第一温度变化，因此，与反相关。另 一方面，第一制冷功率越大，则第一温度数据变化越快，即，第一温度变化幅度越大，因此，与第一制冷功率成正相关。基于上述分析，可设置第一待定系数，并构成公式 （1）所表示的第一待定系数方程，从而体现第一制冷功率与第二温度变化幅度对于第一温 度变化幅度的影响。可利用多个时刻的第一温度数据和第二温度数据，以及第一制冷功率， 对第一待定系数进行求解，并将求解值代入公式（1），获得第一关系函数。

通过这种方式，可通过第一待定系数方程，来表示第一制冷功率与第二温度变化幅度对于第一温度变化幅度的影响，进而对第一待定系数进行求解，确定第一关系函数，从而准确地反映出第一温度变化幅度所受的多种因素的影响，以提升第一关系函数的准确性，为后续对于中间热交换器内的温度预测提供准确的数据基础。

根据本发明的一个实施例，在步骤S104中，通过分析第一温度数据、第二温度数据和第二制冷功率之间的关系，进行拟合运算，可获得第二关系函数，可确定在不同第二制冷功率下超低温冷柜的柜体内的温度的变化情况，从而对超低温冷柜的制冷性能进行评估和优化。

根据本发明的一个实施例，步骤S104包括：根据所述第二温度数据，确定当前检测周期内多个时刻之间的超低温冷柜的柜体内的第二温度变化幅度；根据所述第一温度数据，确定当前检测周期内多个时刻之间的中间热交换器的第一平均温度；根据所述第二温度数据，确定当前检测周期内多个时刻之间的超低温冷柜的柜体内的第二平均温度；根据所述第二温度变化幅度、所述第一平均温度、所述第二平均温度和所述第二制冷功率，确定所述第二关系函数。

根据本发明的一个实施例，通过超低温冷柜的柜体内的第二温度变化幅度、中间热交换器的第一平均温度、超低温冷柜的柜体内的第二平均温度以及第二制冷功率，确定第二制冷功率与超低温冷柜的柜体内温度之间关系的函数，即，第二关系函数。该函数用于确定第二制冷功率对于超低温冷柜内部温度变化的影响。

根据本发明的一个实施例，根据所述第二温度变化幅度、所述第一平均温度、所述第二平均温度和所述第二制冷功率，确定所述第二关系函数，包括：根据公式（2）确定第二关系函数的第二待定系数方程，

（2）

其中，为第二制冷功率，为当前检测周期内第i个时刻至第i+1个时刻 之间的第二温度变化幅度，为当前检测周期内第i个时刻的第一温度数据，为当前 检测周期内第i+1个时刻的第一温度数据，为当前检测周期内第i个时刻至第i+1个 时刻之间的第一平均温度，为当前检测周期内第i个时刻的第二温度数据，为当前 检测周期内第i+1个时刻的第二温度数据，为当前检测周期内第i个时刻至第i+1个 时刻之间的第二平均温度，、和为第二待定系数；根据所述第一温度数据、所述第二 温度数据和所述第二制冷功率，确定第二待定系数的求解值；根据所述第二待定系数的求 解值和所述第二待定系数方程，确定所述第二关系函数。

根据本发明的一个实施例，在公式（2）中，表示当前检测周期内 第i个时刻至第i+1个时刻之间的第一平均温度与当前检测周期内第i个时刻至第i+1个时 刻之间的第二平均温度的差值。该差值越大，则表示中间热交换器与超低温冷柜的柜体内 的温度差距越大，热量越难以从超低温冷柜的柜体内传导至中间热交换器，因此，由超低温 冷柜的柜体内传导至中间热交换器的热量越少，使得第二温度变化幅度越小，即，与反相关。另一方面，第二制冷功率越大，则第二温度数据的变 化越快，第二温度变化幅度越大，因此，与第二制冷功率正相关。把上述三项拟 合成一次函数，即，第二关系函数的第二待定系数方程。基于上述分析，可设置第二待定系 数，并构成公式（2）所表示的第二待定系数方程，从而体现第二制冷功率和中间热交换器与 超低温冷柜的柜体内的温度差距，对于第二温度变化幅度的影响。可利用多个时刻的第一 温度数据和第二温度数据，以及第二制冷功率，对第二待定系数进行求解，并将求解值代入 公式（1），获得第二关系函数。

通过这种方式，可通过第二待定系数方程，来表示第二制冷功率和中间热交换器与超低温冷柜的柜体内的温度差距，对于第二温度变化幅度的影响，进而对第二待定系数进行求解，确定第二关系函数，从而准确反映出第二温度变化幅度所受的多种因素的影响，以提升第二关系函数的准确性，为后续对于超低温冷柜的柜体内的温度预测提供准确的数据基础。

根据本发明的一个实施例，在步骤S105中，可结合设定的第一目标温度、第二目标温度、第一关系函数、第二关系函数、第一制冷功率和第二制冷功率等参数，计算超低温冷柜的冷冻性能评分。该评分可用于评估冷柜在实际运行中性能表现的优劣。

根据本发明的一个实施例，步骤S105包括：根据所述第一目标温度、所述第二目标温度、所述第一关系函数和所述第二关系函数，确定功率优化模型的约束条件；根据所述第一制冷功率、所述第二制冷功率、所述第一目标温度和所述第二目标温度，确定功率优化模型的目标函数；根据所述约束条件和所述目标函数，获得一级压缩机的第一目标制冷功率和二级压缩机的第二目标制冷功率；根据所述第一目标制冷功率、所述第二目标制冷功率、所述第一制冷功率和所述第二制冷功率，确定超低温冷柜的冷冻性能评分。

根据本发明的一个实施例，功率优化模型可以是非线性规划模型、遗传算法模型等优化模型，可用于在一定的约束条件的约束下，求解使目标函数达到最佳值的最优解，在此可用于求解第一制冷功率和第二制冷功率的最优解。可确定功率优化模型的约束条件，即，确定超低温冷柜在运行时所遵循的限制条件。可确定功率优化模型的目标函数，即，确定优化的目标。进而基于设定的约束条件和目标函数进行求解，获得第一目标制冷功率（即，第一制冷功率的最优解）和第二目标制冷功率（即，第二制冷功率的最优解）。

根据本发明的一个实施例，根据所述第一目标温度、所述第二目标温度、所述第一关系函数和所述第二关系函数，确定功率优化模型的约束条件，包括：根据以下公式（3）、（4）、（5）、（6）、（7）和（8）确定功率优化模型的约束条件，

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

其中，为下一个检测周期的第i+1个时刻的第一预测温度，为下一个检 测周期的第i个时刻的第一预测温度，为下一个检测周期的第j+1个时刻的第一预测 温度，为下一个检测周期的第j个时刻的第一预测温度，为下一个检测周期的第i个 时刻的第二预测温度，为下一个检测周期的第i+1个时刻的第二预测温度，为下 一个检测周期的第j个时刻的第二预测温度，为下一个检测周期的第j+1个时刻的第 二预测温度，为第一目标制冷功率的待定值，为第二目标制冷功率的待定值，为 下一个检测周期的第1个时刻的第一预测温度，为当前检测周期的第n个时刻的第一温 度数据，为下一个检测周期的第1个时刻的第二预测温度，为当前检测周期的第n个 时刻的第二温度数据，为一级压缩机的最大制冷功率，为二级压缩机的最大制 冷功率，为的求解值，为的求解值，为的求解值，为的求解值，为的求解值，为的求解值，j≤i，且j为正整数。

根据本发明的一个实施例，将第一关系函数运用于下一个检测周期，可得，，， 将上述公式相加可得公式（3）。同理，将第二关系函数运用于下一个检测周期，并进行累加， 可得公式（4）。在公式（5）中，表示下一个检测周期的第1个时刻的第一预测温度 等于当前检测周期的第n个时刻的第一温度数据。在公式（6）中，表示下一个检测 周期的第1个时刻的第二预测温度等于当前检测周期的第n个时刻的第二温度数据。将这两 个温度数据代入公式（3）和（4），即可得出在第一制冷功率为第一目标制冷功率的待定值， 且第二制冷功率为第二目标制冷功率的待定值的情况下的和的值，在经过多次 累加后，也可得到和，即，下一个检测周期的第n个时刻的第一预测温度和下一个 检测周期的第n个时刻的第二预测温度。在公式（7）中，表示第一目标制冷功 率的待定值大于或等于0，且小于或等于一级压缩机的最大制冷功率。在公式（8）中，表示第二目标制冷功率的待定值大于或等于0，小于或等于二级压缩机的最 大制冷功率，表示两个压缩机的制冷功率不能为负值且不能超过最大限制，从而保证超低 温冷柜的安全性和稳定性。

通过这种方式，可通过第一关系函数和第二关系函数，确定在第一制冷功率为第一目标制冷功率的待定值，且第二制冷功率为第二目标制冷功率的待定值的情况下，下一个检测周期的各个时刻的第一预测温度和第二预测温度，可基于第一关系函数和第二关系函数提升温度预测的准确性，为第一目标制冷功率和第二目标制冷功率的优化求解提供准确的数据基础。

根据本发明的一个实施例，根据所述第一制冷功率、所述第二制冷功率、所述第一目标温度和所述第二目标温度，确定功率优化模型的目标函数，包括：根据以下公式（9）、（10）和（11）确定功率优化模型的目标函数，

（9）

（10）

（11）

其中，为下一个检测周期的第n个时刻的第一预测温度，为下一个检测周 期的第n个时刻的第二预测温度，为第一目标温度，为第二目标温度，为未来第k 个时刻的第二预测温度，k为正整数，min为取最小值函数。

根据本发明的一个实施例，在公式（9）中，该目标函数表示下一个检测周期的第n个时刻的第一预测温度与第一目标温度之差的最小化，即，通过优化运算，求解合适的第一目标制冷功率的待定值和第二目标制冷功率的待定值，使得下一个检测周期的第n个时刻的第一预测温度与第一目标温度之差最小化。在公式（10）中，该目标函数表示下一个检测周期的第n个时刻的第二预测温度与第二目标温度之差的最小化，即，通过优化运算，求解合适的第一目标制冷功率的待定值和第二目标制冷功率的待定值，使得下一个检测周期的第n个时刻的第二预测温度与第二目标温度之差最小化。在公式（11）中，表示在未来的第k个时刻，第二预测温度等于第二目标温度，该目标函数可表示使k最小化，即，使得超低温冷柜的柜体内的温度最快达到第二目标温度，以提升制冷效率。

通过这种方式，可将目标函数设定为最小化预测温度与目标温度之间的差距，可更精确地控制超低温冷柜内部的温度。还可使制冷速度最大化，制冷所需时间最小化，使得制冷效率提升。从而可基于目标函数，求解第一目标制冷功率的待定值和第二目标制冷功率的待定值的最优解，使得超低温冷柜在设置为所述最优解的情况下，能够精确控制温度，并使制冷效率提升。

根据本发明的一个实施例，根据所述第一目标制冷功率、所述第二目标制冷功率、所述第一制冷功率和所述第二制冷功率，确定超低温冷柜的冷冻性能评分，包括：根据公式（12）确定超低温冷柜的冷冻性能评分F，

（12）

其中，为所述第一目标制冷功率，为所述第一制冷功率，为所述第二目标 制冷功率，为所述第二目标制冷功率。

根据本发明的一个实施例，在公式（12）中，为第一目标制冷功率和第一制 冷功率的相对误差，为第二目标制冷功率和第二目标制冷功率的相对误差。为1减去上述两个相对误差，即，超低温冷柜的冷冻性能评分。该评 分越高，则相对误差越小，该评分越低，则相对误差越大。当超低温冷柜的冷冻性能评分较 低时（例如，低于设定阈值时），需调节制冷功率，即，将第一制冷功率调节为第一目标制冷 功率，并将第二制冷功率调节为第二目标制冷功率，使得冷冻性能提升，且降低能耗。而如 果冷冻性能评分较高，则可无需进行调节。

根据本发明的一个实施例，在步骤S106中，通过评估冷冻性能，确定当前的第一制 冷功率和第二制冷功率是否需要进行调节。调节幅度指的是需要对制冷功率进行的变化 量，以提高或降低冷冻性能，例如，在需要调节时，即为第一制冷功率的调节幅度，在 调节后，可将第一制冷功率调节为第一目标制冷功率。在需要调节时，即为第二制冷 功率的调节幅度，在调节后，可将第二制冷功率调节为第二目标制冷功率。

根据本发明的一个实施例，在步骤S107中，通过根据调节幅度对第一制冷功率和第二制冷功率进行调整，并确定新的目标制冷功率，使超低温冷柜在新的制冷功率下更好地维持所需的温度。

根据本发明的一个实施例，在步骤S108中，在下一个周期内，根据新的制冷功率设定值运行，以达到更为优化的制冷效果。即，将一级压缩机的制冷功率设置为第一目标制冷功率，并将二级压缩机的制冷功率设置为第二目标制冷功率。

根据本发明的实施例的用于超低温冷柜的冷冻性能检测方法，通过确定制冷功率和检测温度数据，可建立关系函数，精确评估超低温冷柜的冷冻性能，了解冷柜在不同条件下的工作表现。冷冻性能评分可准确评价超低温冷柜的制冷效果，并确定使超低温冷柜的柜体内保持超低温的情况下的第一目标制冷功率和第二目标制冷功率，从而可基于冷冻性能的评估实现制冷功率的调节，通过精细调节制冷功率，能有效地控制电能的使用，提高制冷系统的能效，降低能源消耗和运行成本。在确定第一关系函数时，可通过第一待定系数方程，来表示第一制冷功率与第二温度变化幅度对于第一温度变化幅度的影响，进而对第一待定系数进行求解，确定第一关系函数，从而准确地反映出第一温度变化幅度所受的多种因素的影响，以提升第一关系函数的准确性，为后续对于中间热交换器内的温度预测提供准确的数据基础。在确定第二关系函数时，可通过第二待定系数方程，来表示第二制冷功率和中间热交换器与超低温冷柜的柜体内的温度差距，对于第二温度变化幅度的影响，进而对第二待定系数进行求解，确定第二关系函数，从而准确反映出第二温度变化幅度所受的多种因素的影响，以提升第二关系函数的准确性，为后续对于超低温冷柜的柜体内的温度预测提供准确的数据基础。在确定约束条件时，可通过第一关系函数和第二关系函数，确定在第一制冷功率为第一目标制冷功率的待定值，且第二制冷功率为第二目标制冷功率的待定值的情况下，下一个检测周期的各个时刻的第一预测温度和第二预测温度，可基于第一关系函数和第二关系函数提升温度预测的准确性，为第一目标制冷功率和第二目标制冷功率的优化求解提供准确的数据基础。在确定目标函数时，可将目标函数设定为最小化预测温度与目标温度之间的差距，可更精确地控制超低温冷柜内部的温度。还可使制冷速度最大化，制冷所需时间最小化，使得制冷效率提升。从而可基于目标函数，求解第一目标制冷功率的待定值和第二目标制冷功率的待定值的最优解，使得超低温冷柜在设置为所述最优解的情况下，能够精确控制温度，并使制冷效率提升。

图2示例性地示出根据本发明实施例的超低温冷柜的框图，所述冷柜包括：第一温度传感器、第二温度传感器、一级压缩机、二级压缩机、中间热交换器和控制器；

所述控制器用于：

确定当前检测周期的一级压缩机的第一制冷功率和二级压缩机的第二制冷功率，其中，所述一级压缩机用于对中间热交换器进行冷却，所述二级压缩机用于对超低温冷柜的柜体内的空间进行冷却，并将热量传导至所述中间热交换器；

在当前检测周期的多个时刻，分别获取第一温度传感器检测到的第一温度数据，以及第二温度传感器检测到的第二温度数据，其中，所述第一温度传感器用于检测中间热交换器内的第一温度数据，所述第二温度传感器用于检测超低温冷柜的柜体内的第二温度数据；

根据所述第一温度数据、所述第二温度数据和所述第一制冷功率，确定第一制冷功率与中间热交换器的第一温度数据之间的第一关系函数；

根据所述第一温度数据、所述第二温度数据和所述第二制冷功率，确定第二制冷功率与所述超低温冷柜的柜体内的第二温度数据之间的第二关系函数；

根据设定的中间热交换器的第一目标温度、设定的超低温冷柜的柜体内的第二目标温度、所述第一关系函数、所述第二关系函数、所述第一制冷功率和所述第二制冷功率，确定超低温冷柜的冷冻性能评分；

根据所述超低温冷柜的冷冻性能评分，确定所述第一制冷功率和所述第二制冷功率的调节幅度；

根据所述调节幅度，确定所述第一制冷功率调节后的第一目标制冷功率，和所述第二制冷功率调节后的第二目标制冷功率；

在下一个检测周期开始时，将一级压缩机的制冷功率设置为所述第一目标制冷功率，并将二级压缩机的制冷功率设置为所述第二目标制冷功率。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

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 (10)

1.一种用于超低温冷柜的冷冻性能检测方法，其特征在于，包括：

确定当前检测周期的一级压缩机的第一制冷功率和二级压缩机的第二制冷功率，其中，所述一级压缩机用于对中间热交换器进行冷却，所述二级压缩机用于对超低温冷柜的柜体内的空间进行冷却，并将热量传导至所述中间热交换器；

在当前检测周期的多个时刻，分别获取第一温度传感器检测到的第一温度数据，以及第二温度传感器检测到的第二温度数据，其中，所述第一温度传感器用于检测中间热交换器内的第一温度数据，所述第二温度传感器用于检测超低温冷柜的柜体内的第二温度数据；

根据所述第一温度数据、所述第二温度数据和所述第一制冷功率，确定第一制冷功率与中间热交换器的第一温度数据之间的第一关系函数；

根据所述第一温度数据、所述第二温度数据和所述第二制冷功率，确定第二制冷功率与所述超低温冷柜的柜体内的第二温度数据之间的第二关系函数；

根据设定的中间热交换器的第一目标温度、设定的超低温冷柜的柜体内的第二目标温度、所述第一关系函数、所述第二关系函数、所述第一制冷功率和所述第二制冷功率，确定超低温冷柜的冷冻性能评分；

根据所述超低温冷柜的冷冻性能评分，确定所述第一制冷功率和所述第二制冷功率的调节幅度；

根据所述调节幅度，确定所述第一制冷功率调节后的第一目标制冷功率，和所述第二制冷功率调节后的第二目标制冷功率；

在下一个检测周期开始时，将一级压缩机的制冷功率设置为所述第一目标制冷功率，并将二级压缩机的制冷功率设置为所述第二目标制冷功率。

2.根据权利要求1所述的用于超低温冷柜的冷冻性能检测方法，其特征在于，根据所述第一温度数据、所述第二温度数据和所述第一制冷功率，确定第一制冷功率与中间热交换器的第一温度数据之间的第一关系函数，包括：

根据所述第一温度数据，确定当前检测周期内多个时刻之间的中间热交换器的第一温度变化幅度；

根据所述第二温度数据，确定当前检测周期内多个时刻之间的超低温冷柜的柜体内的第二温度变化幅度；

根据所述第一温度变化幅度、所述第二温度变化幅度和所述第一制冷功率，确定所述第一关系函数。

3. 根据权利要求2所述的用于超低温冷柜的冷冻性能检测方法，其特征在于，根据所述第一温度变化幅度、所述第二温度变化幅度和所述第一制冷功率，确定所述第一关系函数，包括：

根据公式

，

确定第一关系函数的第一待定系数方程，其中，为第一制冷功率，/>为当前检测周期内第i个时刻至第i+1个时刻之间的第一温度变化幅度，/>为当前检测周期内第i个时刻至第i+1个时刻之间的第二温度变化幅度，i≤n，n为当前检测周期内的时刻数，i和n均为正整数，/>、/>和/>为第一待定系数；

根据所述第一温度数据、所述第二温度数据和所述第一制冷功率，对所述第一待定系数进行求解，获得所述第一待定系数的求解值；

根据所述第一待定系数的求解值和所述第一待定系数方程，确定所述第一关系函数。

4.根据权利要求3所述的用于超低温冷柜的冷冻性能检测方法，其特征在于，根据所述第一温度数据、所述第二温度数据和所述第二制冷功率，确定第二制冷功率与所述超低温冷柜的柜体内的第二温度数据之间的第二关系函数，包括：

根据所述第二温度数据，确定当前检测周期内多个时刻之间的超低温冷柜的柜体内的第二温度变化幅度；

根据所述第一温度数据，确定当前检测周期内多个时刻之间的中间热交换器的第一平均温度；

根据所述第二温度数据，确定当前检测周期内多个时刻之间的超低温冷柜的柜体内的第二平均温度；

根据所述第二温度变化幅度、所述第一平均温度、所述第二平均温度和所述第二制冷功率，确定所述第二关系函数。

5. 根据权利要求4所述的用于超低温冷柜的冷冻性能检测方法，其特征在于，根据所述第二温度变化幅度、所述第一平均温度、所述第二平均温度和所述第二制冷功率，确定所述第二关系函数，包括：

根据公式

，

确定第二关系函数的第二待定系数方程，其中，为第二制冷功率，/>为当前检测周期内第i个时刻至第i+1个时刻之间的第二温度变化幅度，/>为当前检测周期内第i个时刻的第一温度数据，/>为当前检测周期内第i+1个时刻的第一温度数据，/>为当前检测周期内第i个时刻至第i+1个时刻之间的第一平均温度，/>为当前检测周期内第i个时刻的第二温度数据，/>为当前检测周期内第i+1个时刻的第二温度数据，/>为当前检测周期内第i个时刻至第i+1个时刻之间的第二平均温度，/>、/>和/>为第二待定系数；

根据所述第一温度数据、所述第二温度数据和所述第二制冷功率，确定第二待定系数的求解值；

根据所述第二待定系数的求解值和所述第二待定系数方程，确定所述第二关系函数。

6.根据权利要求5所述的用于超低温冷柜的冷冻性能检测方法，其特征在于，根据设定的中间热交换器的第一目标温度、设定的超低温冷柜的柜体内的第二目标温度、所述第一关系函数、所述第二关系函数、所述第一制冷功率和所述第二制冷功率，确定超低温冷柜的冷冻性能评分，包括：

根据所述第一目标温度、所述第二目标温度、所述第一关系函数和所述第二关系函数，确定功率优化模型的约束条件；

根据所述第一制冷功率、所述第二制冷功率、所述第一目标温度和所述第二目标温度，确定功率优化模型的目标函数；

根据所述约束条件和所述目标函数，获得一级压缩机的第一目标制冷功率和二级压缩机的第二目标制冷功率；

根据所述第一目标制冷功率、所述第二目标制冷功率、所述第一制冷功率和所述第二制冷功率，确定超低温冷柜的冷冻性能评分。

7. 根据权利要求6所述的用于超低温冷柜的冷冻性能检测方法，其特征在于，根据所述第一目标温度、所述第二目标温度、所述第一关系函数和所述第二关系函数，确定功率优化模型的约束条件，包括：

根据公式

，

，

，

，

确定功率优化模型的约束条件，其中，为下一个检测周期的第i+1个时刻的第一预测温度，/>为下一个检测周期的第i个时刻的第一预测温度，/>为下一个检测周期的第j+1个时刻的第一预测温度，/>为下一个检测周期的第j个时刻的第一预测温度，/>为下一个检测周期的第i个时刻的第二预测温度，/>为下一个检测周期的第i+1个时刻的第二预测温度，/>为下一个检测周期的第j个时刻的第二预测温度，/>为下一个检测周期的第j+1个时刻的第二预测温度，/>为第一目标制冷功率的待定值，/>为第二目标制冷功率的待定值，/>为下一个检测周期的第1个时刻的第一预测温度，/>为当前检测周期的第n个时刻的第一温度数据，/>为下一个检测周期的第1个时刻的第二预测温度，为当前检测周期的第n个时刻的第二温度数据，/>为一级压缩机的最大制冷功率，为二级压缩机的最大制冷功率，/>为/>的求解值，/>为/>的求解值，/>为/>的求解值，/>为/>的求解值，/>为/>的求解值，/>为/>的求解值，j≤i，且j为正整数。

8.根据权利要求6所述的用于超低温冷柜的冷冻性能检测方法，其特征在于，根据所述第一制冷功率、所述第二制冷功率、所述第一目标温度和所述第二目标温度，确定功率优化模型的目标函数，包括：

根据公式

，

，

，

确定功率优化模型的目标函数，其中，为下一个检测周期的第n个时刻的第一预测温度，/>为下一个检测周期的第n个时刻的第二预测温度，/>为第一目标温度，/>为第二目标温度，/>为未来第k个时刻的第二预测温度，k为正整数，min为取最小值函数。

9.根据权利要求6所述的用于超低温冷柜的冷冻性能检测方法，其特征在于，根据所述第一目标制冷功率、所述第二目标制冷功率、所述第一制冷功率和所述第二制冷功率，确定超低温冷柜的冷冻性能评分，包括：

根据公式

，

确定超低温冷柜的冷冻性能评分F，其中，为所述第一目标制冷功率，/>为所述第一制冷功率，/>为所述第二目标制冷功率，/>为所述第二目标制冷功率。

10.一种超低温冷柜，其特征在于，包括：第一温度传感器、第二温度传感器、一级压缩机、二级压缩机、中间热交换器和控制器；

所述控制器用于：

确定当前检测周期的一级压缩机的第一制冷功率和二级压缩机的第二制冷功率，其中，所述一级压缩机用于对中间热交换器进行冷却，所述二级压缩机用于对超低温冷柜的柜体内的空间进行冷却，并将热量传导至所述中间热交换器；

在当前检测周期的多个时刻，分别获取第一温度传感器检测到的第一温度数据，以及第二温度传感器检测到的第二温度数据，其中，所述第一温度传感器用于检测中间热交换器内的第一温度数据，所述第二温度传感器用于检测超低温冷柜的柜体内的第二温度数据；

根据所述第一温度数据、所述第二温度数据和所述第一制冷功率，确定第一制冷功率与中间热交换器的第一温度数据之间的第一关系函数；

根据所述第一温度数据、所述第二温度数据和所述第二制冷功率，确定第二制冷功率与所述超低温冷柜的柜体内的第二温度数据之间的第二关系函数；

根据设定的中间热交换器的第一目标温度、设定的超低温冷柜的柜体内的第二目标温度、所述第一关系函数、所述第二关系函数、所述第一制冷功率和所述第二制冷功率，确定超低温冷柜的冷冻性能评分；

根据所述超低温冷柜的冷冻性能评分，确定所述第一制冷功率和所述第二制冷功率的调节幅度；

根据所述调节幅度，确定所述第一制冷功率调节后的第一目标制冷功率，和所述第二制冷功率调节后的第二目标制冷功率；

在下一个检测周期开始时，将一级压缩机的制冷功率设置为所述第一目标制冷功率，并将二级压缩机的制冷功率设置为所述第二目标制冷功率。