CN113606757B - 一种全直流变频风冷模块机风机控制方法 - Google Patents

一种全直流变频风冷模块机风机控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种全直流变频风冷模块机风机控制方法，将环境温度划分成多段连续的温度区间，制冷模式下每段温度区间均对应设有目标冷环温差，制热模式下每段温度区间均对应设有目标环蒸温差；每个所述目标冷环温差或每个所述目标环蒸温差均对应设有死区偏差；计算实际冷环温差与目标冷环温差的偏差值或实际环蒸温差与目标环蒸温差的偏差值；每段温度区间基于偏差值与死区偏差的对比结果，进行对应的PID控制。本发明所述的一种全直流变频风冷模块机风机控制方法，可以根据***高低压力、环境温度变化情况对机组风量进行连续无级调节，实现快速精准控制风机输出转速，防止风量发生突变导致***运行不稳定。

Description

一种全直流变频风冷模块机风机控制方法
技术领域
本发明属于空调控制领域，尤其是涉及一种全直流变频风冷模块机风机 控制方法。
背景技术
现有的全直流变频风冷模块机组中，不能根据***高低压力、环境温度 变化情况对机组风量进行连续无级调节，不能实现快速精准控制风机输出转 速，这样就会造成不必要的电力浪费，很不环保。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种全直流变频风冷模块机风机控制方法， 以解决上述的不足之处。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种全直流变频风冷模块机风机控制方法，将环境温度划分成多段连续 的温度区间，制冷模式下每段温度区间均对应设有目标冷环温差，制热模式 下每段温度区间均对应设有目标环蒸温差；
每个所述目标冷环温差或每个所述目标环蒸温差均对应设有死区偏差；
计算实际冷环温差与目标冷环温差的偏差值或实际环蒸温差与目标环 蒸温差的偏差值；
每段温度区间基于偏差值与死区偏差的对比结果，进行对应的PID控制。
进一步的，所述制冷模式下的控制方法具体包括如下步骤：
(11)机组上电待机模式下，检测环境温度TO1与***进水温度Tin；
(12)设定制冷模式，给定开机命令；
(13)根据环境温度TO1与***进水温度Tin，计算直流变频风机初开转 速nc与初开维持时间Tc；
(14)初开维持时间Tc结束后，再次检测当前环境温度TO2值与***冷 凝温度Tc值，计算实际冷环温差ΔTC；
(15)根据当前环境温度TO2所在环境温度区间确认目标冷环温差 ΔTC-set与对应的制冷死区偏差ΔEC-set；
(16)基于实际冷环温差与目标冷环温差计算偏差值e，偏差值e＝实际 冷环温差ΔTC－目标冷环温差ΔTC-set，将偏差值e与制冷死区偏差ΔEC-set做 对比，进入对应温度区间的PID闭环控制。
进一步的，所述制热模式下的控制方法具体包括如下步骤：
(21)机组上电待机模式下，检测环境温度TO1与***进水温度Tin；
(22)设定制热模式，给定开机命令；
(23)根据环境温度TO1与***进水温度Tin，计算直流变频风机按照初 开转速nc与初开维持时间TH；
(24)初开维持时间TH结束后，再次检测当前环境温度TO2与***蒸发 温度TE，计算实际环蒸温差ΔTH；
(25)根据当前环境温度TO2所在区间确认目标环蒸温差ΔTH-set与对应 的制热死区偏差ΔEH-set；
(26)基于实际环蒸温差与目标环蒸温差计算偏差值e，偏差值e＝实际 环蒸温差ΔTH－目标环蒸温差ΔTH-set，将偏差值e与制热死区偏差ΔEH-set做 对比，进入对应温度区间的PID闭环控制。
进一步的，所述制冷模式下直流变频风机初开转速nc计算公式：
Figure BDA0003090072200000021
其中αC、βC为制冷运行风机初开转速计算参数，γC为制冷运行风机初 开转速修正系数，γC根据不同环温区间进行设定，Nmin直流变频风机允许最 低转速，计算出的nC满足条件nC≥Nmax，则nC取值为直流变频风机允许最 高转速Nmax；
制冷模式下直流变频风机初开转速维持时间tc计算公式：
Figure BDA0003090072200000031
其中TaC为制冷初开参考环境温度，tmin为直流变频风机开启过程最低风 速维持时间，λC为制冷运行风机初开维持修正系数，λC根据不同环温区间进 行设定参数。
制热模式下直流变频风机初开转速nc计算公式：
Figure BDA0003090072200000032
其中αH、βH为制热运行风机初开转速计算参数，γH为制热运行风机初 开转速修正系数，γH根据不同环温区间进行设定，Nmin直流变频风机允许最 低转速，注若通过公式计算出nH≥Nmax，则nH取值为直流变频风机允许最 高转速Nmax；
制热模式下直流变频风机初开转速维持时间tH计算公式：
Figure BDA0003090072200000033
其中TaH为制热初开参考环境温度，tmin为直流变频风机开启过程最低风速维 持时间，λH为制热运行风机初开维持修正系数，λH根据不同环温区间进行设 定参数。
进一步的，所述制冷模式或制热模式进入PID闭环控制后，每隔采样周 期τ时间PID控制计算一次，每隔动作周期θ时间EC风机转速动作调节一 次；
采样周期τ与动作周期θ均为程序内部设定值。
进一步的，所述在制热模式下进入除霜模式时的控制方法，具体如下：
基于当前环境温度TO2值与***蒸发温度TE值，判断是否满足除霜条件；
当满足除霜条件时，机组进入除霜模式，直流变频风机退出PID控制， 停止运行，当机组满足退除霜条件后，直流变频风机提前th开启，并且按最 大转速Nmax运行，持续时间tdh后再次进行步骤(24)进行PID控制。
相对于现有技术，本发明所述的一种全直流变频风冷模块机风机控制方 法具有以下优势：
本发明所述的一种全直流变频风冷模块机风机控制方法，可以根据*** 高低压力、环境温度变化情况对机组风量进行连续无级调节，一方面可以快 速精准控制风机输出转速，防止风量发生突变导致***运行不稳定，另外一 方面全面考虑***自身运行参数同时结合换热器设计参数以及环境温度的 影响来综合控制直流变频风机风量输出，保证机组在不同工况下实现直流变 频风机闭环稳定高效运行。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的 示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在 附图中：
图1为本发明实施例所述的机组制冷运行过程直流变频风机控制流程示 意图；
图2为本发明实施例所述的机组制热运行过程直流变频风机控制流程示 意图；
图3为本发明实施例所述的不同环温下目标环冷温差设置示意图；
图4为本发明实施例所述的不同环温下控制死区偏差设置示意图；
图5为本发明实施例所述的不同环温下目标环蒸温差设置示意图；
图6为本发明实施例所述的不同环温下控制死区偏差设定示意图；
图7为本发明实施例所述的制冷运行直流变频风机PID控制流程示意图；
图8为本发明实施例所述的制热运行直流变频风机PID控制流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特 征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、 “上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、 “顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示 的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗 示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此 不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述 目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征 的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包 括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的 含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语 “安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也 可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可 以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。 对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明 中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至图8所示，一种全直流变频风冷模块机风机控制方法，将环境 温度划分成多段连续的温度区间，制冷模式下每段温度区间均对应设有目标 冷环温差，制热模式下每段温度区间均对应设有目标环蒸温差；
每个所述目标冷环温差或每个所述目标环蒸温差均对应设有死区偏差；
计算实际冷环温差与目标冷环温差的偏差值或实际环蒸温差与目标环 蒸温差的偏差值；
每段温度区间基于偏差值与死区偏差的对比结果，进行对应的PID控制。
制冷模式下的控制方法具体包括如下步骤：
(11)机组上电待机模式下，检测环境温度TO1与***进水温度Tin；
(12)设定制冷模式，给定开机命令；
(13)根据环境温度TO1与***进水温度Tin，计算直流变频风机初开转 速nc与初开维持时间Tc；
(14)初开维持时间Tc结束后，再次检测当前环境温度TO2值与***冷 凝温度Tc值，计算实际冷环温差ΔTC；
(15)根据当前环境温度TO2所在环境温度区间确认目标冷环温差 ΔTC-set与对应的制冷死区偏差ΔEC-set；
(16)基于实际冷环温差与目标冷环温差计算偏差值e，偏差值e＝实际 冷环温差ΔTC－目标冷环温差ΔTC-set，将偏差值e与制冷死区偏差ΔEC-set做 对比，进入对应温度区间的PID闭环控制；
全直流变频风冷模块机组制冷运行时，在机组上电待机模式下首先检测 环境温度TO与***进水温度Tin，当接收到开机命令后，空调水泵开启、经 过水流检测后，开启直流变频风机，此时风机按照制冷初始开启转速nC(TO Tin)运行，经过制冷初开维持时间tC(TO)后(其中制冷初始开启转速nC为环境温度TO与***进水温度Tin的函数，表达式为nC＝nC(TOTin)；制 冷运行开启维持时间tC为环境温度TO的函数，表达式为tC＝tC(TO))
进行以下闭环控制：开始检测***冷凝温度TC，同时再次检测环境温度 TO，首先根据此时环境温度所处的区间来确定目标冷环温差ΔTC-set，不同环 境温度区间下具有不同目标冷环温差ΔTC-set，
举例：根据环温分为3个区域，当环境温度TO满足条件：TO≤TCL时， 此时目标冷环温差为ΔTC-set1；当TCL＜TO≤TCH时，此时目标冷环温差为 ΔTC-set2；当TO＞TCH时，此时目标冷环温差为ΔTC-set3(注：此处只作为范例， 本发明中环温区域不限于此)
为防止直流变频风机转速频繁调节，因此在以上所设定的目标冷环温差 基础上相应设定控制死区偏差：
针对目标冷环温差ΔTC-set1设定死区偏差ΔEC-set1，目标冷环温差ΔTC-set2设定死区偏差ΔEC-set2，目标冷环温差ΔTC-set3设定死区偏差ΔEC-set3(注：控 制死区偏差ΔEC-set不限于以上3种，与不同环境温度区间内的目标冷环温差 一一对应，以上仅为举例说明)
也就是当实际冷环温差ΔTC满足条件：ΔTC∈(ΔTC-set1-ΔEC-set1， ΔTC-set1+ΔEC-set1)或者ΔTC∈(ΔTC-set2-ΔEC-set2，ΔTC-set2+ΔEC-set2)或者ΔTC∈ (ΔTC-set3-ΔEC-set3，ΔTC-set3+ΔEC-set3)时直流变频风机保持当前转速不进行调 节
同时需要设定制冷环境温度保持区变化偏差ΔTOC(ΔTOC＞0)，在机组 运行过程中当环境温度TO从满足条件TO≤TCL升高到满足条件：TCH＞TO≥TCL时则目标冷环温差从ΔTC-set1变为ΔTC-set2，当环境温度继续升高满足条件 TO≥TCH则目标冷环温差从ΔTC-set2变为ΔTC-set3；
当环境温度TO从TO＞TCH区域降低到TCL＜TO≤TCH-ΔTOC区域时则目标 冷环温差从ΔTC-set3变为ΔTC-set2，当环境温度从区域TCL＜TO≤TCH降低到 TO≤TCL-ΔTOC时目标冷环温差从ΔTC-set2变为ΔTC-set1，其次计算当前实际冷环 温差ΔTC＝当前***冷凝温度TC－当前环境温度TO，并且计算冷环温差的偏 差值e＝实际冷环温差ΔTC－目标冷环温差ΔTC-set，
根据当前冷环温差的偏差值e进行PID计算，当e满足条件：e∈(-ΔEC-set1， ΔEC-set1)或者e∈(-ΔEC-set2，ΔEC-set2)或者e∈(-ΔEC-set3，ΔEC-set3)则进入 PID控制死区此时PID输出保持不变，(注：当ΔEC-set1、ΔEC-set2、ΔEC-set3取值为0时，则变为不带死区偏差控制模式)直流变频风机保持当前转速。
制热模式下的控制方法具体包括如下步骤：
(21)机组上电待机模式下，检测环境温度TO1与***进水温度Tin；
(22)设定制热模式，给定开机命令；
(23)根据环境温度TO1与***进水温度Tin，计算直流变频风机按照初 开转速nc与初开维持时间TH；
(24)初开维持时间TH结束后，再次检测当前环境温度TO2与***蒸发 温度TE，计算实际环蒸温差ΔTH；
(25)根据当前环境温度TO2所在区间确认目标环蒸温差ΔTH-set与对应 的制热死区偏差ΔEH-set；
(26)基于实际环蒸温差与目标环蒸温差计算偏差值e，偏差值e＝实际 环蒸温差ΔTH－目标环蒸温差ΔTH-set，将偏差值e与制热死区偏差ΔEH-set做 对比，进入对应温度区间的PID闭环控制；
全直流变频风冷模块机组制热运行时，机组上电待机检测环境温度TO与***进水温度Tin，当接收到开机命令后，空调水泵开启、经过水流检测 后，开启直流变频风机，此时风机按照制热初始开启转速nH(TO Tin)运行， 经过制热初开维持时间tH(TO)后(其中制热初始开启转速nH为环境温度TO与***进水温度Tin的函数，表达式为nH＝nH(TO Tin)；制热运行开启维 持时间tH为环境温度TO的函数，表达式为tH＝tH(TO))进行以下闭环控制： 此时开始检测***蒸发温度TE，同时再次检测环境温度TO，首先根据此时 环境温度所处的区间来确定目标环蒸温差ΔTE-set，不同环境温度区间下具有 不同目标环蒸温差ΔTE-set，举例：如图5所示，根据环温分为3个区域，当 环境温度TO满足条件：TO≤THL时，此时目标环蒸温差为ΔTH-set3；当THL＜ TO≤THH时，此时目标环蒸温差为ΔTH-set2；当TO＞THH时，此时目标环蒸温 差为ΔTH-set1(注：此处只作为范例，本发明中环境温度区域划分不限于此)， 为防止直流变频风机转速频繁调节，因此在以上所设定的目标环蒸温差基础 上设定相应的控制死区偏差：针对目标环蒸温差ΔTH-set3设定死区偏差ΔEH-set3， 目标环蒸温差ΔTH-set2设定死区偏差ΔEH-set2，目标环蒸温差ΔTH-set1设定死区 偏差ΔEH-set1(注：控制死区偏差ΔEH-set不限于以上3种，不同环境温度区间 内的目标冷环温差一一对应，以上仅为举例说明)
也就是当实际环蒸温差ΔTH满足条件：ΔTH∈(ΔTH-set1-ΔEH-set1， ΔTH-set1+ΔEH-set1)或者ΔTH∈(ΔTH-set2-ΔEH-set2，ΔTH-set2+ΔEH-set2)或者ΔTH∈ (ΔTH-set3-ΔEH-set3，ΔTH-set3+ΔEH-set3)时直流变频风机保持当前转速不进行调节，
同时需要设定制热运行环境温度保持区变化偏差ΔTOH(ΔTOH＞0)，在 机组运行过程中当环境温度TO从满足条件TO≤THL升高到满足条件：THH＞ TO≥THL+ΔTOH时则目标环蒸温差从ΔTH-set3变为ΔTH-set2，当环境温度继续升 高满足条件TO≥THH+ΔTOH则目标环蒸温差从ΔTH-set2变为ΔTH-set1；当环境温 度TO从TO＞THH区域降低到THL＜TO≤THH区域时则目标环蒸温差从ΔTH-set1变为ΔTH-set2，当环境温度从区域THL＜TO≤THH降低到TO≤THL时目标环蒸温差从ΔTH-set2变为ΔTH-set3具体如图6所示。
其次计算当前实际环蒸温差ΔTE＝当前环境温度TO－当前***蒸发温度 TE，并且计算环蒸温差的偏差值e＝实际环蒸温差ΔTE－目标冷环温差ΔTE-set，
根据当前环蒸温差的偏差值e进行PID计算，当e满足条件：e∈ (-ΔEH-set3，ΔEH-set3)或者e∈(-ΔEH-set2，ΔEH-set2)或者e∈(-ΔEH-set1，ΔEH-set1) 则进入PID控制死区此时PID输出保持不变，(注：当ΔEH-set1、ΔEH-set2、ΔEH-set3取值为0时，则变为不带死区偏差控制模式)直流变频风机保持当前转速，
当***满足除霜条件后，进入除霜模式则直流变频风机退出PID控制停 止运行，当满足退除霜条件后直流变频风机提前th(退除霜风机延时)开启， 此时直流变频风机按照最高转速Nmax运行持续时间tdh(除霜后运行时间) 后再次进入PID闭环控制。
制冷模式下直流变频风机初开转速nc计算公式：
Figure BDA0003090072200000101
其中αC、βC为制冷运行风机初开转速计算参数，γC为制冷运行风机初 开转速修正系数，γC根据不同环温区间进行设定，Nmin直流变频风机允许最 低转速，计算出的nC满足条件nC≥Nmax，则nC取值为直流变频风机允许最 高转速Nmax；
制冷模式下直流变频风机初开转速维持时间tc计算公式：
Figure BDA0003090072200000102
其中TaC为制冷初开参考环境温度，tmin为直流变频风机开启过程最低风 速维持时间，λC为制冷运行风机初开维持修正系数，λC根据不同环温区间进 行设定参数。
制热模式下直流变频风机初开转速nc计算公式：
Figure BDA0003090072200000103
其中αH、βH为制热运行风机初开转速计算参数，γH为制热运行风机初 开转速修正系数，γH根据不同环温区间进行设定，Nmin直流变频风机允许最 低转速，注若通过公式计算出nH≥Nmax，则nH取值为直流变频风机允许最 高转速Nmax；
制热模式下直流变频风机初开转速维持时间tH计算公式：
Figure BDA0003090072200000111
其中TaH为制热初开参考环境温度，tmin为直流变频风机开启过程最低风速维 持时间，λH为制热运行风机初开维持修正系数，λH根据不同环温区间进行设 定参数。
制冷模式或制热模式进入PID闭环控制后，每隔采样周期τ时间PID控 制计算一次，每隔动作周期θ时间EC风机转速动作调节一次；
采样周期τ与动作周期θ均为定值。
在制热模式下的除霜控制方法，具体如下：
检测环境温度TO2值与***蒸发温度TE值，对应***是否满足除霜条件；
满足，直流变频风机退出PID控制停止运行，进入除霜模式，直流变频 风机按最大转速Nmax提前Th开启，经过除霜后，进行步骤(4)；
不满足，每隔采样周期τ时间PID控制计算一次，每隔动作周期θ时 间EC风机转速动作调节一次。
具体实施方式：
制冷运行：
制冷运行模式下根据环境温度分为三个区间：TCL＝24℃，TCH＝40℃， ΔTOC＝2K；三个环温区间分别对应不同目标冷环温差：ΔTC-set1＝18K， ΔTC-set2＝13K，ΔTC-set3＝11K；对应的制冷死区偏差分别为：ΔEC-set1＝1K， ΔEC-set2＝2K，ΔEC-set3＝3K；
制冷运行风机初开转速计算参数αC＝1.2，βC＝0.6；制冷运行风机初开 转速修正系数γC根据三个环温区间分别设定参数为：0.6，1.0，1.4；直流 变频风机允许最低转速Nmin＝5rps，允许最高转速Nmax＝20rps，直流变频风机 开启过程最低风速维持时间tmin＝60s；制冷初开参考环境温度TaC＝25℃；制冷 运行风机初开维持修正系数λC根据三个环温区间分别设定参数值为：1.4， 1.2，0.8。
全直流变频风冷模块机组制冷运行时，在机组上电待机模式下首先检测 环境温度TO1与***进水温度Tin，此时若检测到环温TO1＝35℃，***进水温 度Tin＝18℃，则计算出直流变频风机初开转速为：
Figure BDA0003090072200000121
直流变频风机初开转速选则向上取整为7rps
计算出直流变频风机初开转速维持时间为：
Figure BDA0003090072200000122
此时机组接收到开机命令后判断水温机组处于加载区，首先开启水泵， 经过水流检测延时后，根据环温与***进水温度计算出直流变频风机初开转 速以及初开转速维持时间，则直流变频风机按照初开转速nC＝7rps运行初开 维持时间tC＝70s后，再次检测环温以及冷凝温度，此时若检测到环温TO1＝34.5 ℃在20℃～40℃环温内，对应目标冷环温差ΔTC-set2＝13K，制冷死区偏差 ΔEC-set2＝2K冷凝温度TC＝51.5℃，计算出当前冷环温差 ΔTC＝TC-TO1＝51.5-34.5＝17K，此时冷环温差的偏差值 e＝ΔTC-ΔTC-set2＝17K-13K＝4K，此时冷环温差的偏差值e＝4K＞ΔEC-set2＝2K，则 直流变频风机进行PID闭环控制，设PID参数分别为：比例参数KP＝0.15， 积分时间TI＝150s，微分时间TD＝10s采样周期τ＝0.5s，动作周期θ＝3s，此 时机组主控板芯片每经过0.5s进行一次采样计算冷环温差的偏差值e，每经过3s调节一次直流变频风机转速，若某次采样计算出冷环温差的偏差值 e＝0.8K＜ΔEC-set2＝2K，则此时进入PID控制死区，直流变频风机保持当前转 速不变，PID输出转速变化量为0rps。
当环境温度发生变化，此时环温TO2从34.5℃降低到23.4℃，此时环温 TO2＝23.4℃＞TCL-ΔTOC＝24℃-2℃＝22℃，目标冷环温差保持为13K不进行更改， 当环温持续降低满足---条件TO＝21.8℃＜TCL-ΔTOC＝24℃-2℃＝22℃，则直流 变频风机PID闭环控制目标冷环温差由当前13K变为18K，此时主控板芯片 按照新目标冷环温差进行PID计算以此来控制直流变频风机转速；若环境温 度再次发生变化，由当前21.8℃变为25.7℃，则此时TO＝25.7℃＞TCL＝24℃， 目标冷环温差由当前18K变为13K，此时主控板芯片按照新目标冷环温差进 行PID计算，当环温继续上升由当前25.7℃上升到41.2℃，此时TO＝41.2 ℃＞TCH＝40℃，此时目标冷环温差由当前13K变为11K，此时主控板芯片按 照新目标冷环温差进行PID计算。
制热运行：
制热运行模式下根据环境温度分为三个区间：THL＝-15℃，THH＝-5℃， ΔTOH＝2K；三个环温区间分别对应不同目标环蒸温差：ΔTH-set3＝5K，ΔTH-set2＝8K， ΔTH-set1＝10K；对应的制热死区偏差分别为：ΔEH-set3＝1K，ΔEH-set2＝1.5K， ΔEH-set1＝2K；制热运行风机初开转速计算参数αH＝1.5，βH＝0.8；制冷运行风 机初开转速修正系数γH根据三个环温区间分别设定参数为：1.8，1.5，1.2； 直流变频风机允许最低转速Nmin＝5rps，允许最高转速Nmax＝20rps，直流变频 风机开启过程最低风速维持时间tmin＝60s；制热初开参考环境温度TaH＝-10℃； 制热运行风机初开维持修正系数λH根据三个环温区间分别设定参数值为： 0.8，1.0，1.2；制热除霜开风机延时tN＝60s；
全直流变频风冷模块机组制热运行时，在机组上电待机模式下首先检测 环境温度TO1与***进水温度Tin，此时若检测到环温TO1＝-12℃，***进水温 度Tin＝40℃，则计算出直流变频风机初开转速为：
Figure BDA0003090072200000141
直流变频风机初开转速选则向上取整为13rps
计算出直流变频风机初开转速维持时间为：
Figure BDA0003090072200000142
此时机组接收到开机命令后判断水温处于加载区，首先开启水泵，经过 水流检测延时后，根据环温与***进水温度计算出直流变频风机初开转速以 及初开转速维持时间，则直流变频风机按照初开转速nH＝13rps运行初开维持 时间tH＝59.5s后，再次检测环温以及蒸发温度，此时若检测到环温TO2＝-11.5 ℃在-15℃～-5℃环温内，对应目标环蒸温差ΔTH-set2＝8K，制热死区偏差 ΔEH-set2＝1.5K，蒸发温度TE＝-22.3℃，计算出当前环蒸温差ΔTH＝TO2-TE＝-11.5-(-22.3)＝10.8K，此时实际环蒸温差的偏差值 e＝ΔTH-ΔTH-set2＝10.8K-8K＝2.8K，此时环温差的偏差值e＝2.8K＞ΔEH-set2＝1.5K， 则直流变频风机进行PID闭环控制，设PID参数分别为：比例参数KP＝0.15， 积分时间TI＝150s，微分时间TD＝10s采样周期τ＝0.5s，动作周期θ＝3s，此 时机组主控板芯片每经过0.5s进行一次采样计算环蒸温差的偏差值e，每经 过3s调节一次直流变频风机转速，若某次采样计算出环蒸温差的偏差值 e＝1.1K＜ΔEH-set2＝1.5K，则此时进入PID控制死区，直流变频风机保持当前 转速不变，PID控制输出转速变化量为0rps。
当环境温度发生变化，此时环温TO从-11.5℃上升到-4.2℃，此时环温TO＝-4.2℃＜THH+ΔTOH＝-5℃+2℃＝-3℃，目标环蒸温差保持为8K不进行变更， 当环温持续升高满足条件TO2＝-2.4℃＞THH+ΔTOH＝-5℃+2℃＝-3℃，则直流变频 风机PID闭环控制目标环蒸温差由当前8K变为10K，此时主控板芯片按照新 目标环蒸温差进行PID计算以此来控制直流变频风机转速；若环境温度再次 发生变化，由当前-2.4℃变为-5.2℃，则此时TO＝-5.2℃＜THH＝-5℃，目标环 蒸温差由当前10K变为8K，此时主控板芯片按照新目标环蒸温差进行PID 计算，当环温继续降低由当前-5.2℃降低到-16.8℃，此时TO＝-16.8℃＜ TCH＝-15℃，此时目标环蒸温差由当前8K变为5K，此时主控板芯片按照新目 标环蒸温差进行PID计算。以上过程中若满足机组除霜条件，则机组进入除 霜后停风机，当***满足退除霜条件后EC风机提前时间th＝10s(退除霜风 机延时)开启此时EC风机按照最大转速Nmax＝20rps运行时间tdh＝60s(除霜 后运行时间)再次进入PID闭环控制。
PID控制基本思想是认为控制器的输出与控制器输入(偏差e)成正比、 与控制器输入的积分成正比、与控制器的输入的微分成正比，将这三项线性 组合得到PID计算公式：
Figure BDA0003090072200000151
其中KP为比例系数；TI为积分时间；TD为微分时间；U0为直流变频风机开 启转速nC。对公式(1)进行拉氏变换可得到PID控制器传递函数，如下所 示
Figure BDA0003090072200000152
对传递函数离散化得到以下数字PID控制计算公式：
Figure BDA0003090072200000153
Figure BDA0003090072200000154
Figure BDA0003090072200000161
其中τ为采样周期
通过对机组主控制板进行以上数字化PID控制算法编程，可以得到直流 变频风机PID控制逻辑，例如采用增量式不完全微分PID算法进行编程，不 会累计偏差e(k)减少芯片数据计算量与储存量、不易引起积分饱和现象，控 制器输出的是直流变频风机转速的增量值误动作影响小，(当然本发明中不 只是限于“增量式不完全微分PID算法”或者“增量式微分先行PID算法”等， 这里只是用于说明)同时机组线控器中需要设定PID基本参数：比例系数： KP；积分时间：TI；微分时间：TD，采样周期：τ，动作周期：θ；其中采样 周期为PID计算时的采样间隔，动作周期为直流变频风机根据PID计算结果 来进行降频或者升频的周期(也就是直流变频风机转速按照计算结果每隔动 作周期θ动作一次)，将此两个参数作为可读写形式方便机组运行调试时选 着最佳采样周期参数值与直流变频风机转速调节周期。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本 发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在 本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种全直流变频风冷模块机风机控制方法，其特征在于：将环境温度划分成多段连续的温度区间，制冷模式下每段温度区间均对应设有目标冷环温差，制热模式下每段温度区间均对应设有目标环蒸温差；
每个所述目标冷环温差或每个所述目标环蒸温差均对应设有死区偏差；
计算实际冷环温差与目标冷环温差的偏差值或实际环蒸温差与目标环蒸温差的偏差值；
每段温度区间基于偏差值与死区偏差的对比结果，执行每段温度区间对应的PID闭环控制；
制冷模式下的控制方法具体包括如下步骤：
(11)机组上电待机模式下，检测环境温度TO1与***进水温度Tin；
(12)设定制冷模式，给定开机命令；
(13)根据环境温度TO1与***进水温度Tin，计算直流变频风机初开转速nc与初开维持时间TC；
制冷模式下直流变频风机初开转速nc计算公式：
Figure FDA0003955295560000011
其中αC、βC为制冷运行风机初开转速计算参数，γC为制冷运行风机初开转速修正系数，γC根据不同环温区间进行设定，Nmin直流变频风机允许最低转速，计算出的nC满足条件nC≥Nmax，则nC取值为直流变频风机允许最高转速Nmax；
制冷模式下直流变频风机初开转速维持时间tc计算公式：
Figure FDA0003955295560000012
其中，TaC为制冷初开参考环境温度，tmin为直流变频风机开启过程最低风速维持时间，λC为制冷运行风机初开维持修正系数，λC根据不同环温区间进行设定参数，To为制冷初开环境温度；
(14)初开维持时间Tc结束后，再次检测当前环境温度TO2值与***冷凝温度Tc值，计算实际冷环温差ΔTc；
(15)根据当前环境温度TO2所在环境温度区间确认目标冷环温差ΔTC-set与对应的制冷死区偏差ΔEC-set；
(16)基于实际冷环温差与目标冷环温差计算偏差值e，偏差值e＝实际冷环温差ΔTC－目标冷环温差ΔTC-set，将偏差值e与制冷死区偏差ΔEC-set做对比，进入对应温度区间的PID闭环控制。
2.根据权利要求1所述的一种全直流变频风冷模块机风机控制方法，其特征在于，制热模式下的控制方法具体包括如下步骤：
(21)机组上电待机模式下，检测环境温度TO1与***进水温度Tin；
(22)设定制热模式，给定开机命令；
(23)根据环境温度TO1与***进水温度Tin，计算直流变频风机按照初开转速nH与初开维持时间TH；
制热模式下直流变频风机初开转速nH计算公式：
Figure FDA0003955295560000021
其中αH、βH为制热运行风机初开转速计算参数，γH为制热运行风机初开转速修正系数，γH根据不同环温区间进行设定，Nmin直流变频风机允许最低转速，注若通过公式计算出nH≥Nmax，则nH取值为直流变频风机允许最高转速Nmax；
制热模式下直流变频风机初开转速维持时间tH计算公式：
Figure FDA0003955295560000022
其中TaH为制热初开参考环境温度，tmin为直流变频风机开启过程最低风速维持时间，λH为制热运行风机初开维持修正系数，λH根据不同环温区间进行设定参数，TO为制热初开环境温度；
(24)初开维持时间TH结束后，再次检测当前环境温度TO2与***蒸发温度TE，计算实际环蒸温差ΔTH；
(25)根据当前环境温度TO2所在区间确认目标环蒸温差ΔTH-set与对应的制热死区偏差ΔEH-set；
(26)基于实际环蒸温差与目标环蒸温差计算偏差值e，偏差值e＝实际环蒸温差ΔTH－目标环蒸温差ΔTH-set，将偏差值e与制热死区偏差ΔEH-set做对比，进入对应温度区间的PID闭环控制。
3.根据权利要求1所述的一种全直流变频风冷模块机风机控制方法，其特征在于：制冷模式或制热模式进入PID闭环控制后，每隔采样周期τ时间PID控制计算一次，每隔动作周期θ时间EC风机转速动作调节一次；
采样周期τ与动作周期θ均为程序内部设定值。
4.根据权利要求2所述的一种全直流变频风冷模块机风机控制方法，其特征在于，还包括，在制热模式下进入除霜模式时的控制方法，具体如下：
基于当前环境温度TO2值与***蒸发温度TE值，判断是否满足除霜条件；
当满足除霜条件时，机组进入除霜模式，直流变频风机退出PID控制，停止运行，当机组满足退除霜条件后，直流变频风机提前th开启，并且按最大转速Nmax运行，持续时间tdh后再次进行步骤(24)进行PID控制。
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