CN1727813A - 变负载多机热泵系统 - Google Patents

Abstract

一种定频变负载多机热泵系统，不产生电流高次谐波和电磁辐射，各压缩机在小电流软启动的同时能在低压部快速升温回油，系统根据冷热负荷的需求柔性调度压缩机运转，系统选择最小容量压缩机按脉动方式较精细地调节热泵的负载能力，系统快速跟随冷热负荷的变化实行超调控制，达到节能、高效、简单、可靠多重目的。

Description

变负载多机热泵系统

技术领域

本发明涉及热泵系统，特别是一种负载可变的、不产生电流高次谐波或电磁辐射的变负载多机热泵系统。

背景技术

目前，公知的负载可变的多压缩机并联的热泵系统中，至少包括一台变频压缩机，通过选择进入工作的压缩机台数和调节变频压缩机的运行频率来改变系统的负载能力，以适应不同冷热负荷的需求。

但是，这种变频多机热泵系统存在以下问题：

1.公知的变频控制电路中，交流电经过整流、逆变时产生的电流高次谐波会造成电网电压的严重畸变；

2.公知的谐波抑制电路不能消除所有的高次谐波，有的还会产生一定的电磁辐射；

3.公知的变频系统不能长时间工作在其高频状态下，若数十分钟高频全速运行不但能耗高，还会对变频控制电路元器件造成损害。

发明内容

为了解决现有变频热泵系统存在的上述问题，本发明提供一种定频变负载多机热泵系统，不产生电流高次谐波和电磁辐射，各压缩机在小电流软启动的同时能在低压部快速升温回油，系统根据冷热负荷的需求柔性调度压缩机运转，系统选择最小容量压缩机按脉动方式较精细地调节热泵的负载能力，系统快速跟随冷热负荷的变化实行超调控制，达到节能、高效、简单、可靠多重目的。

本发明公开的变负载多机热泵系统中，热工系统由一台室外机组和若干台室内机组构成，控制系统由一个室外机控制器及压缩机控制器、若干个室内机控制器及遥控显示器构成。其中，室外机控制器与压缩机控制器、室外机控制器与室内机控制器、室内机控制器与遥控显示器或室外机与遥控显示器之间皆采用实时通讯控制。

本发明解决其技术问题所采用的技术措施包括：

室外机组中的定频压缩机组由若干台不同容量的定频压缩机组成，压缩机按容量递增顺序编号，容量相同的以其编号指认容量递增；各压缩机低压端直接并联到气液分离器的输出总管，各压缩机高压端先分别通过电磁阀并联到气液分离器的输入总管，再分别通过单向阀并联到油分离器的输入总管，各压缩机及其高压端电磁阀皆依次受控于压缩机控制器和室外机控制器，任何一台压缩机启动前，其高压端电磁阀由压缩机控制器控制接通至气液分离器的输入总管，压缩机软启动数秒后，该电磁阀恢复断开状态，电磁阀接通时间长短和压缩机的启动时刻受控于室外机控制器的指令。压缩机软启动时由于电磁阀的导通，其两端压力接近相等，所以启动电流小，定频压缩机驱动电路不产生电流高次谐波或电磁辐射；

压缩机软启动的热工配置，使室外机组中低压部分的气液分离器在低温下可进行预先加温，即先将某几台压缩机高压端电磁阀接通至气液分离器的输入总管，待所述压缩机启动并以压缩热气对气液分离器实行加温，若干秒后将所述电磁阀恢复到断开状态，电磁阀接通时间长短和压缩机的启动时刻受控于室外机控制器的指令；

压缩机软启动的热工配置，使每台压缩机都可按需要进行加速回油，即先将某台压缩机高压端电磁阀接通至气液分离器的输入总管，待压缩机启动并加速吸入气液分离器底部的润滑油后，该电磁阀恢复到断开状态，电磁阀接通时间长短和压缩机的启动时刻受控于室外机控制器的指令；

压缩机软启动方式下的预先加温和加速回油的措施提高了热泵系统运行的可靠性；

为避免压缩机软启动时吸入液态制冷剂，本发明对气液分离器的结构进行了改良；

系统系统根据冷热负荷的需求对热泵的负载能力实现柔性调度，即当现行负载上升时，按先小后大的顺序启动相应容量的压缩机，当现行负载下降时，按先大后小的顺序关闭相应容量的压缩机，这种措施提高了热泵系统运行的平稳定性；

控制系统中的压缩机控制器对各种容量的压缩机的启停状态以二进制数码编码，根据现行负载的变化趋势自动选择最小容量压缩机的脉动调控方式，最小容量定频压缩机将以不同占空比按脉动方式控制启停，电磁阀通断时刻和压缩机的启停时刻将按脉动调节时序受控于压缩机控制器，系统可以进行比较精细的负载调节以提高节能效果；

所有室内机组均可分别设定温度、分时启动或停止，任何一台室内机启动时，该室内机控制器可为之设定一段超调期快速跟随室内冷热负荷的变化，超调期前半段时间内制热工况下以该室内机额定负载的A倍计算负载，制冷工况下以B倍计算负载，超调期后半段时间内制热工况下以该室内机额定负载的C倍计算负载，制冷工况下以D倍计算负载，其中A＞B≥C＞D＞1；超调期结束后则根据进出风温差、热交换器的过热度或过冷度计算负载；所有情况下的负载都上传给室外机控制器，由室外机控制器汇总计算系统的总负载，并以现行负载数值下传给压缩机控制器，由压缩机控制器自动选择进入工作的压缩机台号和最小容量压缩机的运行方式；

系统当出现若干台室内机同时进入超调期使系统吸排气温度超出正常范围时，室外机控制器采用超调期控制方法，即室外机控制器根据各室内机控制器上传之负载汇总所得系统的总负载和室外机各温度探测数据，自动选择室外机的工作方式；当出现若干台室内机同时进入超调期使系统吸排气温度超出正常范围时，室外机控制器依次调用四种步骤，即提高室外机风扇速度、降低压缩机现行负载、增加室内外电子膨胀阀开度以及提请用户分时使用室内机或进行“去霜”处理，，将系统调整在正常运转范围内；室外机控制器直接调整室外风扇速度和电子膨胀阀开度；将调整后的现行负载下传给压缩机控制器；将调整后的室内电子膨胀阀开度或对用户的提示和外机现行调整状态等数据下传给室内机控制器；这种措施使系统既能快速跟随冷热负荷的变化，又防止了超调过量，提高了热泵系统运行的效率；

系统对制冷剂流量采用电子膨胀阀控制，由室外机控制器驱动室外电子膨胀阀驱动电路，由各室内机控制器驱动室内电子膨胀阀驱动电路，根据室内外热交换器进出风温差、过热度或过冷度以比例积分微分PID算出电子膨胀阀开度，在超调控制期间室内电子膨胀阀开度接受室外机控制器指令的调整，保证了系统对室内温度控制具有恰当的精确性；

控制系统中的遥控显示器包括输入键盘和显示屏，可按现场在线电擦写方式设定系统运行参数，如室内机编号、室内机额定负载、超调期长短、超调倍数、系统吸排气温度范围、最小容量压缩机脉动方式占空比等数据，以适应室内外机的配置和运行环境特点，遥控显示器将这些参数和所接受的用户操作指令上传给室内机控制器，用户通过输入键盘可对各室内机分别设定温度、分时启动或停止，遥控显示器实时显示用户操作指令、室内机控制器下传之内机运行状态和某些系统状态参数，并且，整个热泵系统也可以只配置一个遥控显示器与室外机控制器相连接，通过室外机控制器与各室内机控制器实时通讯实现系统总控，这种措施提高了控制系统对各种运行环境和不同机组配置的适应性。

本发明的有益效果是，确保变负载多机热泵系统对公共电网没有电力污染，优化了的压缩机驱动机构使系统成本低、效率高，系统的可靠性和适应性得以提高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明的热工系统构造简图。

图2是本发明第一实施例的控制系统构造简图。

图3是本发明第二实施例的控制系统构造简图。

图4是本发明的压缩机软启动时序图。

图5是本发明的三压缩机脉动调节时序图。

图6是本发明的压缩机控制器控制状态表。

图7是本发明的室外机控制器控制状态表。

图8是本发明的室内机控制器控制状态表。

图9是本发明的三压缩机控制器柔性调度程序框图。

图10是本发明的室外机控制器制冷工况控制程序框图。

图11是本发明的室外机控制器制热工况控制程序框图。

图12是本发明的室内机控制器制冷工况控制程序框图。

图13是本发明的室内机控制器制热工况控制程序框图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施例。

图1和图2是本发明第一实施例的热工系统构造简图和控制系统构造简图。

如图1所示，第一实施例热工系统中的室外机具有不同容量的大小压缩机三台，其中，最小容量压缩机1、中等容量压缩机2和最大容量压缩机3组成了定频压缩机组，室外机还包括：热交换器13、四通换向阀10、一台气液分离器12、一台油分离器9、一台储液器15、风扇(未示出)、电子膨胀阀14等；本发明热工系统中的若干台室内机皆由若干套热交换器17、风扇(未示出)、电子膨胀阀16等组成。

第一实施中，令压缩机1容量最小为2HP、压缩机2容量中等为3HP而压缩机3容量最大为6HP；各压缩机低压端直接并联到气液分离器12的输出总管4；各压缩机高压端先分别通过电磁阀6并联到气液分离器12的输入总管7，再分别通过单向阀8并联到油分离器9的输入总管5；油分离器9底部通过限压器11与气液分离器12的输出总管4相连。

如图2所示，所述第一实施例控制系统的室外机控制器的控制电路包括电子膨胀阀驱动电路、风扇驱动电路、和温度探头，用以探测室外机组热交换器的进出风温度、热交换器进出口管路温度和压缩机吸气管、排气管温度，调节室外机风扇的转速在1级到8级之间变化，控制电子膨胀阀的开度从0到500步之间，即从全闭到全开之间变化。

所述室外机控制器通过实时通讯线路与压缩机控制器相连接，压缩机控制器的控制电路包括对每一台压缩机的驱动电路和对每一台压缩机高压端电磁阀的驱动电路，所述压缩机控制器的控制方法包括，任何一台压缩机启动前，其高压端电磁阀被接通至气液分离器的输入总管，压缩机软启动数秒后，该电磁阀恢复到断开状态。这样，在第一实施例中最小容量压缩机可按脉动的方式进行启动与停止以实现压缩机的负载调节。

如图4所示，本发明所述压缩机软启动方式，由室外机控制器按压缩机软启动时序控制，时序中，ta为压缩机高压端电磁阀接通时刻，tb为压缩机启动时刻，tc为压缩机高压端电磁阀通断时刻，该时序能保证任一压缩机软启动时，其两端压力接近相等，所以压缩机的启动电流小。

如图5所示，本发明所述最小容量压缩机的脉动调控方式，可以通过设定电磁阀通断时序和压缩机启停时间参数来实现。压缩机脉动方式启停一个周期内，涉及5个时间参数：

t0：电磁阀通断周期开始时刻，电磁阀接通

t1：压缩机脉动周期开始时刻，压缩机启动

t2：电磁阀断开时刻

t3：压缩机停止时刻

t4：电磁阀通断周期结束时刻

t5：压缩机脉动周期结束时刻

其中，t0＜t1＜t2＜t3＜t4＜t5；并且t4-t0＝t5-t1＝压缩机脉动周期；

当t3-t1＝(t5-t1)/2时，最小容量压缩机的负载为其额定容量的一半，

从图5中可见，在t2到t4之间选择t3时刻即可选定最小容量压缩机低于其额定容量的某个负载能力。

因电磁阀通断时刻和压缩机的启动时刻皆可由室外机控制器的指令和数据设定，每台压缩机都可实现加速回油，即先将某台压缩机高压端电磁阀接通至气液分离器的输入总管，待压缩机启动并加速吸入气液分离器底部的润滑油后，该电磁阀恢复到断开状态；同样的原因，所述气液分离器在低温下可实现预先加温，即先将某几台压缩机高压端电磁阀接通至气液分离器的输入总管，待所述压缩机启动并以压缩热气对气液分离器实行加温后，所述电磁阀恢复到断开状态；这两种情况下，只要适当延长被选定压缩机的t2和t3参数即可。

如图6所示，所述第一实施例中压缩机控制器为了判断最小容量压缩机是否需要以脉动的方式启停，对所述压缩机的各种负载能力以二进制数码进行编码，即“压缩机负载编码表”。表中编码右起第一位为1时表示最小容量压缩机需要以脉动的方式启停，编码右起第一位为0则表示不需脉动启停。

二进制压缩机负载编码的右起第二位表示最小容量压缩机以全速运转，右起第三位表示中等容量压缩机以全速运转，右起第四位表示最大容量压缩机以全速运转。如压缩机负载编码表所示，所述第一实施例三种不同容量的压缩机可以使变负载多机热泵系统的调控范围由23步覆盖了从1HP到23HP的各个不同的负载能力。

图6所示的“压缩机控制状态表”列出的“允许脉动”是压缩机控制器的程序对最小容量压缩机运转方式的纪录标志，“现行负载”和“在前负载”是压缩机控制器的程序对负载变化的纪录数据，也是与室外机控制器进行实时通讯的纪录数据。

如图9所示，所述第一实施例中压缩机控制器的程序根据现行负载的变化趋势，自动判断进入运行的压缩机台号和最小容量压缩机的运行方式，若“现行负载”和“在前负载”相等，则维持在前压缩机的运行状态；当现行负载上升时，程序将“现行负载”编码和“在前负载”编码同时“右移”并作比较，根据按位比较结果，以“先小后大”的顺序启停不同容量的压缩机；当现行负载下降时，将“现行负载”编码和“在前负载”编码同时“左移”并作比较，根据“按位比较”结果，以“先大后小”的顺序启停压缩机；在按位比较时，根据现行负载编码的右起第一位决定允许或禁止最小容量压缩机以“脉动方式”启停。

所述第一实施例中压缩机控制器在判断/控制最小容量压缩机的启停方式时，或在判断/控制所选压缩机“加速回油”或气液分离器“预先加温”时，压缩机控制器都将受控于室外机控制器下传的指令和参数。

所述第一实施例控制系统的室外机控制器通过实时通讯线路与各室内机控制器相连接，室外机控制器根据各室内机控制器上传之负载汇总所得系统的总负载和室外机各温度探测数据，自动选择室外机的工作方式，如图2所示；当出现若干台室内机同时进入超调期使系统吸排气温度超出正常范围时，室外机控制器依次调用四种措施，即提高室外机风扇速度、降低压缩机现行负载、增加室内外电子膨胀阀开度以及提示用户分时使用室内机，将系统调整在正常运转范围内。

如图7所示，本发明的室外机控制器为了与各室内机控制器进行实时通讯以及为了对室外机组的直接控制，设立了“室外机控制器控制状态表”作为通讯/控制的纪录单元。“室外机控制器控制状态表”包括“外机状态表”、“制冷负载/风速表”、“制热负载/风速表”和所有室内机的“内机状态表”。其中，“外机状态表”包括：排气温度Td上限、排气温度Td、吸气温度Ts下限、吸气温度Ts、负载上限、负载下限、风速上限、Load、现行负载、现行风速、外机S状态值、进风温度、出风温度、蒸发温度、冷凝温度、计算开度、现行开度、去霜标志、在前负载和允许脉动标志等内容；“内机状态表”包括每一个内机的：内机编号、设定负载、通报负载、通报开度、工作模式和就绪标志等内容。

如图10所示，本发明的室外机控制器在实时控制的每一周期内，首先要检测外机各温度点、接收所有就绪的室内机控制器所上传“状态栏”的数据并存入“室外机控制器控制状态表”中的“内机状态表”以便确认系统处于制冷或制热工况。若系统处于制冷工况，室外机控制器控制程序将累计所有内机通报负载并存入“外机状态表”的Load单元，随后将制冷工况区分成四种S状态，以四个程序分支，依次调用四种措施，将系统调整在正常运转范围内。

制冷工况第一种S状态，即S＝0状态，也是制冷工况的初始化状态，是指运转压缩机的排气温度Td未升到排气温度的上限值的正常状态，室外机控制器不需要对所有内机通报的累计负载加以限制，室外机组按常规实施控制。这时，图10所示外机控制器控制程序第一分支将根据“制冷负载/风速表”所列数值确定室外机组风扇的“现行风速”。当所有内机通报的累计负载升至负载上限值时，外机控制器控制程序将负载上限值替换现行负载值，否则将内机通报的累计负载替换现行负载值。当运转压缩机的排气温度Td升到排气温度的上限值时，程序将S状态标记为S＝1状态，以便在下一控制周期进入制热程序的第二分支。

图10所示外机控制器控制程序第二分支将处理第一分支出现的运转压缩机的排气温度Td达到或超过上限值的问题，这时将把室外机风扇速度逐档提高，若经过若干个控制周期的提高风速，压缩机的排气温度Td仍未回落，则将S状态标记为S＝2状态，以便在下一控制周期进入程序的第三分支。

图10所示外机控制器控制程序第三分支仍将处理排气温度Td达到或超过上限值的问题，这时将把室外机组压缩机总的现行负荷逐档减低，若经过若干个控制周期的减低负荷，压缩机的排气温度Td仍未回落，则将S状态标记为S＝3状态，以便在下一控制周期进入程序的第四分支。

图10所示外机控制器控制程序第四分支将继续处理排气温度Td达到或超过上限值的问题，这时将对内机状态表，以280步为上限，每个控制周期对各内机电子膨胀阀的通报开度增加20步，并更新各内机通报开度数值，同时通知室内机控制器显示“分时启动内机！”标示以减轻系统的实际负载。

制冷工况下，图10所示外机控制器控制程序的后三个分支中，任何时候检测到运转压缩机的排气温度Td低于上限值时，程序自动将S状态标记为S＝0状态，使之在下一控制周期回到控制程序的第一分支。在上述四条分支的汇合处，每个控制周期都直接输出外机电子膨胀阀500步指令、按现行风速输出外机风扇驱动指令，并将现行负载下传给压缩机控制器、将外机S状态和内机状态表数据下传给就绪内机控制器、清除内机状态表中“就绪”标志，为下一控制周期作准备。

如图11所示，本发明的室外机控制器在制热工况实时控制的每一周期内，首先要检测室外机热交换器进出风温差、计算外机热交换器的过热度、累计所有内机上传的通报负载并存入Load单元，然后确认外机S状态值。

制热工况下，图11所示外机控制器控制程序也有四个分支，对应制热工况下的五个外机S状态值。

制热工况第一种S状态，即S＝4状态，也是制热工况的初始化状态，是指运转压缩机的吸气温度Ts不低于吸气温度下限值的正常状态，或者室外机控制器无需对所有内机通报的累计负载加以限制，室外机组按常规实施控制，这时，图11所示外机控制器控制程序第一分支将根据室外机热交换器进出风温差和热交换器的过热度以PID计算室外机电子膨胀阀的“计算开度”，根据“制热负载/风速表”所列数值确定室外机组风扇的“现行风速”；当所有内机通报的累计负载升至负载上限值时，外机控制器控制程序将负载上限值替换现行负载值，否则将内机通报的累计负载替换现行负载值。当运转压缩机的吸气温度Ts低于吸气温度的下限值时，程序将S状态标记为S＝5状态，以便在下一控制周期进入制热程序的第二分支

图11所示外机控制器控制程序第二分支将处理第一分支出现的运转压缩机的吸气温度Ts达到或低于吸气温度的下限值的现象，这时将把室外机风扇速度逐档提高，若经过若干个控制周期的提高风速，压缩机的吸气温度Ts仍未上升，则将S状态标记为S＝6状态，以便在下一控制周期进入程序的第三分支。

图11所示外机控制器控制程序第三分支仍将处理吸气温度Ts达到或低于吸气温度的下限值的现象，这时将把室外机组压缩机总的现行负荷逐档减低，若经过若干个控制周期的减低负荷，压缩机的吸气温度Ts仍未上升，则将S状态标记为S＝7状态，以便在下一控制周期进入程序的第四分支。

图11所示外机控制器控制程序第四分支将继续处理吸气温度Ts达到或低于吸气温度的下限值的现象，这时将对内机状态表，以280步为上限，每个控制周期对各内机电子膨胀阀的通报开度加20步，并更新各内机的“计算开度”数值，同时通知室内机控制器显示“分时启动内机！”标示以减轻系统的实际负载，若室内机电子膨胀阀开度达到或超过280步，则进行“去霜”处理，将S状态标记为S＝8状态，“去霜”处理在图中未示出。

制热工况下，图11所示第二、第三条分支的汇合处，将根据室外机热交换器进出风温差和热交换器的过热度以PID计算室外机电子膨胀阀的“计算开度”。

图11所示外机控制器控制程序的后三个分支中，任何时候检测到运转压缩机的排气温度Td高于上限值时，程序自动将S状态标记为S＝4状态，使之在下一控制周期回到制热工况控制程序的第一分支。

在上述四条分支的汇合处，外机控制器控制程序将计算开度替代现行开度、按现行风速直接输出外机风扇驱动指令、按现行开度直接输出外机电子膨胀阀驱动指令、将现行负载下传给压缩机控制器、将室外机S状态值和内机状态表数据下传给就绪内机控制器，最后清除内机状态表中“就绪”标志，为下一控制周期作准备。

系统当出现若干台室内机同时进入超调期使系统吸排气温度超出正常范围时，室外机控制器采用超调期控制方法，即室外机控制器根据各室内机控制器上传之负载汇总所得系统的总负载和室外机各温度探测数据，自动选择室外机的工作方式；当出现若干台室内机同时进入超调期使系统吸排气温度超出正常范围时，室外机控制器依次调用四种步骤，即提高室外机风扇速度、降低压缩机现行负载、增加室内外电子膨胀阀开度以及提请用户分时使用室内机或进行“去霜”处理，，将系统调整在正常运转范围内；室外机控制器直接调整室外风扇速度和电子膨胀阀开度；将调整后的现行负载下传给压缩机控制器；将调整后的室内电子膨胀阀开度或对用户的提示和外机现行调整状态等数据下传给室内机控制器；这样使系统既能快速跟随冷热负荷的变化，又防止了超调过量，提高了热泵系统运行的效率；

所述第一实施例控制系统的室内机控制器的控制电路包括电子膨胀阀驱动电路、风扇驱动电路、和温度探头，用以探测室内机组热交换器的进出风温度、热交换器进出口管路温度并控制室内机风扇的转速在1级到4级之间变化，控制电子膨胀阀的开度从0到500步即从全闭到全开之间变化，如图2所示。

如图2所示，所述第一实施例控制系统的室内机控制器通过实时通讯线路，既与的室外机控制器相连接又与各自室内遥控显示器相连接。

如图8所示，本发明的每一个室内机控制器为了与室外机控制器和遥控显示器相通讯，设立了“内机状态栏”作为通讯/控制的纪录单元。“内机状态栏”包括：内机编号、设定负载、通报负载、通报开度、工作模式、外机S状态值、计算负载、计算开度、热交换器进出风温度和冷凝/蒸发温度、用户设定温度、内机风速和室外机去霜标志等内容。

如图12所示，本发明的每一个室内机控制器的每一个控制周期内，都要通过遥控显示器的键盘读入用户的操作命令、确认工作模式、检测内机各温度点、向外机上传“就绪”标志并直接输出内机风扇驱动指令。

所有室内机组均可分别设定温度、分时启动或停止，任何一台室内机启动时，该室内机控制器可为之设定一段超调期快速跟随室内冷热负荷的变化，超调期前半段时间内制热工况下以该室内机额定负载的A倍计算负载，制冷工况下以B倍计算负载，超调期后半段时间内制热工况下以该室内机额定负载的C倍计算负载，制冷工况下以D倍计算负载，其中A＞B≥C＞D＞1；超调期结束后则根据进出风温差、热交换器的过热度或过冷度计算负载；所有情况下的负载都上传给室外机控制器，由室外机控制器汇总计算系统的总负载，并以现行负载数值下传给压缩机控制器，由压缩机控制器自动选择进入工作的压缩机台号和最小容量压缩机的运行方式；

如图12所示，制冷工况下，本发明的室内机控制器的每一个控制周期内通过程序判断是否处在制冷超调期内，实施超调期负载计算控制：在超调期前半段时间内以额定负载的2倍计算所需负载，超调期过半后以额定负载的1.5倍计算所需负载，超调期内以过热度以PID计算室内机电子膨胀阀的所需开度；在超调期外，室内机控制器程序则依次计算室内温差；计算过热度；以PID计算负载和计算开度。

随后，制冷工况下，室内机控制器将室外机控制器下传的有关数据更新内机状态栏，当室外机S状态为0时，将计算负载、计算开度存入“内机状态栏”的通报负载、通报开度单元，当室外机S状态大于0时，将分情况处理：若外机S＝3，则显示“分时启动内机！”；若计算负载＜通报负载，则将计算负载存入通报负载单元；若计算开度＞通报开度，则将计算开度存入通报开度单元。

此后，制冷工况下，室内机控制器按通报开度直接输出内机电子膨胀阀驱动指令；向室外机上传内机状态栏前5项内容，为进入下一个控制周期作准备。

如图13所示，制热工况下，本发明的室内机控制器的每一个控制周期内通过程序判断是否处在制热超调期内，实施制热超调期负载计算控制：在超调期前半段时间内以额定负载的2.5倍计算所需负载，超调期过半后以额定负载的2倍计算所需负载；在超调期外，室内机控制器程序则依次计算室内温差；计算过冷度；以PID计算负载和计算开度。

随后，制热工况下，室内机控制器将室外机控制器下传的有关数据更新内机状态栏，当室外机S状态为0时，将计算负载值存入“内机状态栏”的通报负载，当室外机S状态大于0时，将分情况处理：若外机S＝7，则显示“分时启动内机！”；若外机S＝8，则显示“去霜”标志；若计算负载＜通报负载，则将计算负载存入通报负载单元。

此后，制热工况下，室内机控制器按500步通报开度直接输出内机电子膨胀阀驱动指令；向室外机上传内机状态栏前5项内容，为进入下一个控制周期作准备。

所述第一实施例控制系统各个遥控显示器通过实时通讯线路与对应的内机控制器相连接。所述遥控显示器包括输入键盘和显示屏，遥控显示器可按现场在线电擦写方式设定系统运行参数，如室内机额定负载、超调期长短、超调倍数、系统吸排气温度范围、最小容量压缩机脉动方式占空比等数据，以适应室内外机的配置和运行环境特点，遥控显示器将这些参数和所接受的用户操作指令上传给室内机控制器，用户通过输入键盘可对各室内机分别设定温度、分时启动或停止，遥控显示器实时显示用户操作指令、室内机控制器下传之内机运行状态和某些系统状态参数，如图2所示。

本发明对气液分离器的结构进行的所述改良，是为克服公知气液分离器可能输出液态制冷剂或润滑油的缺陷。

公知气液分离器的输出管路采用U型结构，其U管底部接近气液分离器的底部位置，并在最低管部开设回油孔，以供压缩机吸入该回油孔附近的润滑油，但若气液分离器积存了一定量的液态制冷剂或润滑油，尤其是当系统经过某段时间停机再启动时，液态制冷剂或润滑油可能充盈一定长度的输出管路，于液态制冷剂蒸发前被压缩机吸入并作湿压缩，损害压缩机。

本发明公开的一种气液分离器结构，将其输出管路，在气液分离器12内配置成L型管18，L型管18水平部分位于气液分离器12内空间的中上部开口，离开可能积存的液态制冷剂或润滑油，L型管18水平中段部经焊接插入一根抽油管19，抽油管19插入端封口且沿吸气方向延伸1至2厘米，抽油管19延伸段中部开小孔，抽油管19另一端则开口向下接近气液分离器12底部位置，压缩机启动后，在输出管路的负压下，积于气液分离器12底部的润滑油，被抽油管19另一端口抽吸，当流出抽油管19延伸段中部小孔时在输出管路中被高速气流所雾化，继而进入压缩机吸口；流出抽油管19延伸段中部小孔尚未被雾化的油液，在重力作用下，沿L型管18水平开口滴至气液分离器12底部。

本发明公开的另一种气液分离器结构，是将L型管18焊接插入抽油管19的位置从水平中段部改为L型管(18)垂直向上的中段部(未示出)，结构其他部分以及油液雾化的原理、作用同上，不再赘述。

如图3所示，所述第二实施例控制系统只使用一个遥控显示器，通过实时通讯线路与室外机控制器相连接。所述遥控显示器包括输入键盘和显示屏，遥控显示器可按现场在线电擦写方式设定系统运行参数，如室内机额定负载、超调期长短、超调倍数、系统吸排气温度范围、最小容量压缩机脉动方式占空比等数据，以适应室内外机的配置和运行环境特点，遥控显示器将这些参数和所接受的用户操作指令上传给室外机控制器，再由室外机控制器下传给对应的室内机控制器；用户通过遥控显示器的输入键盘可对各室内机分别设定温度、分时启动或停止，遥控显示器实时显示用户操作指令、分时显示各个室内机的运行状态和某些系统状态参数。所述第二实施例适用于集中控制多套室内机组的场合。

本发明的第三实施例的热工系统构造简图和对应的控制系统构造简图及程序框图均没有示出，其与第一、第二实施例的不同点在于：并联压缩机组由四台容量不同的定频压缩机构成，即增加了一台12HP的压缩机作为最大容量压缩机，这样，变负载多机热泵系统的调控范围由23步覆盖了从1HP到23HP的各个不同的负载能力，而对应的控制系统程序和控制状态/编码表只需根据本发明第一实施例控制系统程序的原理作简单扩充即可。

从以上说明显然可见，按照本发明所公开的系统配置和控制方法，变负载多机热泵系统实现了不产生电流高次谐波或电磁辐射的负载调节，压缩机具有启动电流小和快速回油等优点，电子膨胀阀自动调节制冷剂流量，各室内机可分时启动、分别设定温度，系统在超调期内能快速跟随冷热负荷的变化，又能自动防止超调过量，达到热泵系统节能、高效、简单、可靠多重目的。

虽然为了说明的目的列举了本发明的三种实施例，但本领域的技术人员在不脱离本发明所附权利要求中所公开技术范围和实质的情况下，可作出各种增减、替换或调整。

Claims (10)

1.一种变负载多机热泵系统，包括由定频压缩机组、热交换器、四通换向阀、一台气液分离器、一台油分离器、一台储液器、风扇、电子膨胀阀等组成的一台室外机组；若干台由热交换器、风扇、电子膨胀阀等组成的室内机；由一个室外机控制器及压缩机控制器、若干个室内机控制器、若干个遥控显示器等组成的系统控制器；其特征是

所述定频压缩机组包括若干台不同容量的定频压缩机，按容量递增顺序编号，容量相同的以其编号指认容量递增；各压缩机低压端并联到气液分离器的输出总管；各压缩机高压端先分别通过电磁阀并联到气液分离器的输入总管，再分别通过单向阀并联到油分离器的输入总管；任何一台压缩机启动前，其高压端被电磁阀接通至气液分离器的输入总管，待压缩机软启动数秒后，该电磁阀恢复到断开状态；电磁阀接通时间长短和压缩机的启动时刻受控于室外机控制器的指令。

2.根据权利要求1所述的变负载多机热泵系统，其特征是

所述气液分离器在低温下可实现预先加温，即先将某几台压缩机高压端由电磁阀接通至气液分离器的输入总管，待所述压缩机启动并以压缩热气对气液分离器实行加温若干秒后，所述电磁阀恢复到断开状态；所述电磁阀接通时间长短和压缩机的选择和启停时刻受控于室外机控制器的指令。

3.根据权利要求1所述的变负载多机热泵系统，其特征是

每台压缩机都可实现加速回油，即先将某台压缩机高压端由电磁阀接通至气液分离器的输入总管，待压缩机启动并加速吸入气液分离器底部的润滑油后，该电磁阀恢复到断开状态；所述电磁阀接通时间长短和压缩机的启停时刻受控于室外机控制器的指令。

4.一种气液分离器结构，包括气液分高器及输出管路，其特征是

所述气液分离器(12)的输出管路，在气液分离器(12)内配置成L型管(18)，L型管(18)水平部分位于气液分离器(12)内空间的中上部，L型管(18水平中段部经焊接插入一根抽油管(19)，抽油管(19)插入端封口且沿吸气方向延伸1至2厘米，抽油管(19)延伸段中部开小孔，抽油管(19)另一端则开口向下接近气液分离器(12)底部位置。

5.根据权利要求4所述的气液分离器结构，其特征是

所述气液分离器(12)的输出管路，在气液分离器(12)内配置成L型管(18)，L型管(18)水平部分位于气液分离器(12)内空间的中上部，L型管(18)垂直中段部经焊接插入一根抽油管(19)，抽油管(19)插入端封口且沿吸气方向延伸1至2厘米，抽油管(19)延伸段中部开小孔，抽油管(19)另一端则开口向下接近气液分离器(12)底部位置。

6.根据权利要求1所述的变负载多机热泵系统，其特征是

系统对负载能力实现柔性调度，即当现行负载上升时，按先小后大的顺序启动相应容量的压缩机，当现行负载下降时，按先大后小的顺序关闭相应容量的压缩机；负载能力柔性调度受控于室外机控制器的指令。

7.根据权利要求1所述的变负载多机热泵系统，其特征是

系统选择最小容量压缩机按脉动方式较精细地调节热泵的负载能力，对所述压缩机的各种容量以二进制数码编码，编码最低位直接表示最小容量压缩机是否需要以脉动的方式启停，根据现行负载调整量的大小决定允许或禁止最小容量压缩机以脉动方式启停，压缩机脉动精细调节受控于室外机控制器的指令。

8.根据权利要求1所述的变负载多机热泵系统，所述室内机控制器包括若干个温度探头；室内机控制器直接驱动室内电子膨胀阀驱动电路和风扇驱动电路，其特征是

所述室内机控制器采用超调控制方法，即任何一台室内机启动时，该室内机控制器接受遥控显示器上传或室外机控制器下传之用户操作指令并可为之设定一段超调期快速跟随室内冷热负荷的变化，超调期前半段时间内制热工况下以该室内机额定负载的A倍计算负载，制冷工况下以B倍计算负载，超调期后半段时间内制热工况下以该室内机额定负载的C倍计算负载，制冷工况下以D倍计算负载，其中A＞B≥C＞D＞1；超调期结束后则根据进出风温差、热交换器的过热度或过冷度计算负载；制冷工况下以该室内机进出风温差、过冷度以PID计算电子膨胀阀的计算开度；制热工况下电子膨胀阀的开度为全开；所有情况下的负载和开度都上传给室外机控制器，由室外机控制器汇总计算系统的总负载，并以现行负载数值下传给压缩机控制器；室内机控制器接受并受控于室外机控制器下传之指令。

9.根据权利要求8所述的变负载多机热泵系统，所述室外机控制器包括若干个温度探头；室外机控制器直接驱动室外电子膨胀阀驱动电路和风扇驱动电路，其特征是

所述室外机控制器采用超调期控制方法，即室外机控制器根据各室内机控制器上传之负载汇总所得系统的总负载和室外机各温度探测数据，自动选择室外机的工作方式；当出现若干台室内机同时进入超调期使系统吸排气温度超出正常范围时，室外机控制器依次调用四种步骤，即提高室外机风扇速度、降低压缩机现行负载、增加室内外电子膨胀阀开度以及提请用户分时使用室内机，将系统调整在正常运转范围内；室外机控制器直接调整室外风扇速度和电子膨胀阀开度；将调整后的现行负载下传给压缩机控制器；将调整后的室内电子膨胀阀开度或对用户的提示和外机现行调整状态等数据下传给室内机控制器。

10.根据权利要求1或8或9所述的变负载多机热泵系统，所述遥控显示器包括输入键盘和显示屏，其特征是

遥控显示器可按现场在线电擦写方式设定系统运行参数，如室内机额定负载、超调期、超调倍数、系统吸排气温度范围、最小容量压缩机脉动方式占空比等数据，以适应室内外机的配置和运行环境特点，遥控显示器将这些参数和所接受的用户操作指令上传给室内机控制器或室外机控制器；用户通过输入键盘可对各室内机分别设定温度、分时启动或停止，遥控显示器实时显示用户操作指令、室内外机控制器下传之内机运行状态和某些系统状态参数。

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